Polarimetric Optimization of Static Human-to-Background Contrast in Through-Wall ISAR Measurements

ISAR-bilder (Invers Syntetisk Apertur-Radar) från polarimetriskt fullständiga mätningar genom trävägg av en statisk scen, innehållande en sittande människa i ett sparsamt möblerat rum, har optimerats med avseende på kontrasten människa/bakgrund. Mätningarna täckte frekvensområdet 6-11 GHz. Optimeringen har gjorts beräkningsmässigt genom variation av polarisationen, som antagits allmänt elliptisk, hos både sänd- och mottagarantennen. Kontrastökningen ger förbättrad detektion av den statiska människan. Bilderna togs fram med en ISAR-integration över 15° asimutvinkel. Olika bilder erhölls genom att betrakta scenen från olika aspektvinklar över ett 150° brett asimutintervall. Ingen korrektion har gjorts för vägginverkan; kontrastförbättringen tillämpas på den aktuella signalen från mottagarantennen. Två kontrastförstärkande metoder har testats och resultatet har jämförts med de kontraster som fås med användning av antenner med fix polarisation, med sändning/mottagning i alla möjliga kombinationer av horisontell/vertikal (H/V) polarisation eller av Höger- Cirkulär/Vänster-Cirkulär (engelsk förkortning RC/LC). Den ena metoden använder ett iterativt förfarande, med beskrivning av mål- och bakgrundspridning med den s.k. Kennaughmatrisen, som beräknas pixelvis i ISAR-bilden från spridningsmatriselementen i H/V-bas. Den andra metoden, som baserar sig på spridningsbeskrivning medelst kovariansmatrisen, ger via en generaliserad egenvektorlösning en polarimetrisk viktsvektor, vars komponenter innehåller de optimala antennpolarisationsvektorerna hos sänd- och mottagarantenn. Den största kontrastökningen erhölls med den iterativa proceduren och var typiskt av storleksordningen några få dB relativt de fixa kombinationerna H/V eller RC/LC, i det studerade aspektvinkelintervallet. En allmän trend kunde observeras hos de optimerade sänd/mottagarpolarisationerna att vara nära horisontella eller nära vertikala, samt nära ortogonala. Detta medför att ett fixt korspolariserat val (HV eller VH) för sändning/mottagning är ett tämligen gott val, om optimering inte är möjlig. De effektnivåer som fås med korspolariserade sänd-/mottagarantenner är emellertid signifikant lägre än för lika polariserade antenner, vilket kan skapa problem vid systemrealisering.