基于最小极化RCS的昆虫雷达目标体型参数反演

摘要：

精确的昆虫体型参数反演对于昆虫种类辨识具有重要意义.当前三种精度最高的单频段反演方法包括"特征值法"、"联合使用极化方向图(即不同线极化方向的雷达散射截面积(Radar Cross Section,RCS))形状参数和极化平均RCS法"、"行列式法",前两种方法须判断昆虫极化方向图最大值方向与体轴方向的平行/垂直关系(即昆虫类型),昆虫类型判断错误会导致反演误差增大,"行列式法"无须判断昆虫类型但精度差.为克服现有方法不足,实现高精度昆虫体型参数反演,分析了X波段(9.5 GHz)昆虫腹部面极化方向图特性,发现昆虫腹部极化方向图最小值(简称最小极化RCS)与昆虫体长和体重均存在良好映射关系,可作为特征实现昆虫体型参数反演.为推导最小极化RCS的解析表达,首先基于对称昆虫模型推导了极化方向图形状与散射矩阵特征值的关系,并在此基础上推导了最小极化RCS的计算方法,给出了基于最小极化RCS反演昆虫体长和体重的经验公式.将所提方法命名为"最小RCS法".与前述三种方法对比发现,对于体长反演,"最小RCS法"精度最高,而对于体重反演,"最小RCS法"精度略差于"特征值法"与"联合使用极化方向图形状参数和极化平均RCS法".通过仿真分析了极化误差对于四种方法反演精度的影响,结果表明,两种须判断昆虫类型的方法受极化相位误差影响非常严重,而"最小RCS"法抗极化误差性能好,几乎不受相位误差的影响.

关键词：昆虫雷达、体型参数反演、极化方向图、最小极化RCS

所属期刊栏目：39

分类号：TN959.4

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;中国博士后科学基金;山东省重点研发计划重大科技创新工程项目;山东省自然科学基金

在线出版日期：2023-10-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：1651-1663