非理想定标器条件下的机载P波段极化SAR定标方法

摘要

本发明的一种非理想定标器条件下的机载P波段极化SAR定标方法，涉及雷达技术，是用来标定极化合成孔径雷达(SAR)的极化隔离度、极化通道不平衡等系统误差。非理想条件指定标器自身和载机姿态变化引入的散射矩阵非理想性，本发明方法修正了理想定标器的散射矩阵，进行天线方向图校正，从而克服了定标参数随天线视角(距离向)的变化，并考虑载机姿态引入的极化角变化造成的定标器散射矩阵改变，在此基础上修正极化定标模型，进行定标处理获得系统的发射失真矩阵和接收失真矩阵，从而对极化SAR图像进行极化校正。

主权项

一种非理想定标器条件下的机载P波段极化SAR定标方法，其特征在于，包括步骤：a)首先，根据天线视角和极化定标指标要求，沿距离向布设一列三面角定标器和二面角定标器；b)以定标器位置姿态、尺寸结构和载机位置姿态来修正理想定标器散射矩阵，作为定标模型中的已知定标器散射矩阵；c)基于定标器自身和载机姿态变化引入定标器散射矩阵非理想性，进行天线方向图校正；d)再针对载机姿态引入的极化角变化，进行极化定标模型修正；e)最后，提取发射失真矩阵和接收失真矩阵，完成极化定标；其中，所述a)步，是沿距离向布设一列10个三面角定标器，每间隔3°布设，用来做天线方向图校正；其中在第3和第7个三面角定标器两侧间距50m，各放置一个0°和45°的二面角定标器，形成每组含3个定标器的两组极化定标器组；仿真计算采用适合于电小尺寸的散射特性计算的矩量法，获得存在指向误差时的定标器理想散射矩阵的修正值；对于中等尺寸或电大尺寸的三面角定标器，采用下式计算RCS修正值：${\sigma }_{\mathrm{pq}}=10*\log 10\left(\frac{4\pi l^4}{{\lambda }^2}{[\cos {\theta }_{\mathrm{pi}}+\sin {\theta }_{\mathrm{pi}}(\sin {\theta }_{\mathrm{ap}}+\cos {\theta }_{\mathrm{ap}})-\frac{2}{\cos {\theta }_{\mathrm{pi}}+\sin {\theta }_{\mathrm{pi}}(\sin {\theta }_{\mathrm{ap}}+\cos {\theta }_{\mathrm{ap}})}]}^2\right)$其中λ为雷达波长，l为三面角定标器直角边长，θ_ap为方位角偏差，θ_pi为俯仰角偏差；在天线方向图校正中，利用RCS已知的三面角定标器确定天线的增益k(θ_i)与天线视角θ_i的关系：其中P为图像像素对应的三面角定标器能量，k(θ_i)为天线在视角为θ_i的增益，为该视角对应的三面角定标器散射系数值；通过计算获得天线在视角为θ_i的增益k(θ_i)，对图像乘以其倒数1/k(θ_i)进行天线方向图校正；所述d)步中的极化定标模型修正，包括：D1)二面角定标器修正后的理想散射矩阵记为S_di，载机俯仰角引入的极化角为θ，那么散射矩阵变为PS_diP^‑1，其中矩阵P为：$\left(\begin{array}{cc}\cos \theta & -\sin \theta \\ \sin \theta & \cos \theta \end{array}\right),$D2)相应的极化定标模型变为：$M_i={\mathrm{Ae}}^{j{\phi }_i}\mathrm{RST}={\mathrm{Ae}}^{j{\phi }_i}\mathrm{RP}{S}_i{P}^{-1}T$其中M_i为观测矩阵，即由极化图像上对应的定标器复数据，A为系统绝对幅度因子，也就是辐射定标中的定标常数，φ_i为绝对相位，$R=\left(\begin{array}{cc}1& {\delta }_1\\ {\delta }_2& f_1\end{array}\right)$为接收失真矩阵，δ₁和δ₂为接收通道串扰，f₁为接收通道不平衡，$T=\left(\begin{array}{cc}1& {\delta }_3\\ {\delta }_4& f_2\end{array}\right)$为发射失真矩阵，δ₃和δ₄为发射通道串扰，f₂为发射通道不平衡，S_i为修正后的定标器理想散射矩阵。