一种长波长星载CTLR模式简缩极化SAR的定标方法

摘要

本发明公开了一种长波长星载CTLR模式简缩极化SAR的定标方法，包括以下几个方法，步骤一：获取接收通道不平衡误差的估计值；步骤二：获取圆极化发射通道串扰系数的估计值；步骤三：获取线极化接收通道串扰系数的估计值；步骤四：获取法拉第旋转角的估计值；步骤五：利用全球导航卫星系统TEC数据获取无模糊的法拉第旋转角估计值，完成SAR定标。本发明提出的方法处理流程简单、精度高；本发明提出的方法对以P波段为代表的长波长星载CTLR简缩极化SAR数据处理具有十分重要的应用价值。

主权项

1.一种长波长星载CTLR模式简缩极化SAR的定标方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤一：获取接收通道不平衡误差的估计值根据式(2)～(4)计算接收通道不平衡误差的估计值$\hat{f}={|{\hat{f}}^{\left(A\right)}·{\hat{f}}^{\left(B\right)}|}^{\frac{1}{2}}·\exp \{j·\frac{\arg ({\hat{f}}^{\left(A\right)}·{\hat{f}}^{\left(B\right)})}{2}\}---\left(2\right)$其中：${\hat{f}}^{\left(A\right)}=\frac{M_{\mathrm{RV}}^X+M_{\mathrm{RV}}^Y+j(M_{\mathrm{RV}}^{\mathrm{Gt}1}-M_{\mathrm{RV}}^{\mathrm{Gt}2})}{(M_{\mathrm{RH}}^{\mathrm{Gt}1}-M_{\mathrm{RH}}^{\mathrm{Gt}2})-j(M_{\mathrm{RH}}^X+M_{\mathrm{RH}}^Y)}---\left(3\right)$${\hat{f}}^{\left(B\right)}=\frac{M_{\mathrm{RV}}^X-M_{\mathrm{RV}}^Y-j(M_{\mathrm{RV}}^{\mathrm{Gt}1}+M_{\mathrm{RV}}^{\mathrm{Gt}2})}{(M_{\mathrm{RH}}^{\mathrm{Gt}1}+M_{\mathrm{RH}}^{\mathrm{Gt}2})+j(M_{\mathrm{RH}}^X-M_{\mathrm{RH}}^Y)}---\left(4\right)$式中，j²＝-1，arg表示求幅角，和分别表示测量得到的定标器X散射矢量的接收垂直极化分量和接收水平极化分量，和分别表示测量得到的定标器Y散射矢量的接收垂直极化分量和接收水平极化分量，和分别表示测量得到的定标器Gt1散射矢量的接收垂直极化分量和接收水平极化分量，和分别表示测量得到的定标器Gt2散射矢量的接收垂直极化分量和接收水平极化分量；步骤二：获取圆极化发射通道串扰系数的估计值根据式(5)～(7)计算圆极化发射通道串扰系数的估计值${\hat{\delta }}_c=\left|{\hat{\delta }}_c^{\left(B\right)}\right|·\exp \left\{j\frac{\arg ({\hat{\delta }}_c^{\left(A\right)}·{\hat{\delta }}_c^{\left(B\right)})}{2}\right\}---\left(5\right)$其中：${\hat{\delta }}_c^{\left(A\right)}=\frac{[M_{\mathrm{RH}}^X-M_{\mathrm{RH}}^Y-j(M_{\mathrm{RH}}^{\mathrm{Gt}1}+M_{\mathrm{RH}}^{\mathrm{Gt}2})]}{4\hat{f}}·[j\hat{f}(M_{\mathrm{RH}}^{\mathrm{Gt}1}+M_{\mathrm{RH}}^{\mathrm{Gt}2})-(M_{\mathrm{RV}}^{\mathrm{Gt}1}+M_{\mathrm{RV}}^{\mathrm{Gt}2})]---\left(6\right)$${\hat{\delta }}_c^{\left(B\right)}=\frac{1}{2}[(M_{\mathrm{RH}}^{\mathrm{Gt}1}-M_{\mathrm{RH}}^{\mathrm{Gt}2})-j(M_{\mathrm{RH}}^X+M_{\mathrm{RH}}^Y)]---\left(7\right)$步骤三：获取线极化接收通道串扰系数的估计值和根据式(8)～(9)计算线极化接收通道串扰系数的估计值和${\hat{\delta }}_1=\frac{1}{2}[M_{\mathrm{RV}}^{\mathrm{Gt}1}-M_{\mathrm{RV}}^{\mathrm{Gt}2}+j(M_{\mathrm{RV}}^X+M_{\mathrm{RV}}^Y)]-j\hat{f}---\left(8\right)$${\hat{\delta }}_2=\frac{1}{2}[M_{\mathrm{RH}}^X+M_{\mathrm{RH}}^Y-j(M_{\mathrm{RH}}^{\mathrm{Gt}1}-M_{\mathrm{RH}}^{\mathrm{Gt}2})]+j---\left(9\right)$步骤四：获取法拉第旋转角的估计值根据式(10)计算法拉第旋转角的估计值$\hat{\Omega }=\frac{1}{2}\arg \left\{\frac{2\hat{f}}{\hat{f}·(M_{\mathrm{RH}}^{\mathrm{Gt}1}+M_{\mathrm{RH}}^{\mathrm{Gt}2})+j·(M_{\mathrm{RV}}^{\mathrm{Gt}1}+M_{\mathrm{RV}}^{\mathrm{Gt}2})}\right\}---\left(10\right)$步骤五：利用全球导航卫星系统TEC数据获取无模糊的法拉第旋转角估计值完成SAR定标；根据式(11)求得粗精度的法拉第旋转角估值${\hat{\Omega }}_{\mathrm{GNSS}}\approx \frac{K}{f_0^2}·{[B\cos \psi ·\sec \theta ]}_{400}·\mathrm{TEC}---\left(11\right)$式中，表示采用GNSS提供的电离层TEC观测数据粗略估算出的法拉第旋转角；f₀表示SAR系统的工作频率，单位为Hz；K是常数，且K＝2.365×10⁴，单位是A·m²/kg；B表示地球磁场强度，单位为Wb/m²；θ表示星载SAR天线的视角；ψ表示地球磁场方向与雷达电磁波传播方向的夹角；TEC表示在垂直于地面方向上的电离层电子总含量，单位为TECU，1TECU＝10¹⁶m^-2；采用式(12)消除法拉第旋转角估计值的角度模糊，获取无模糊的法拉第旋转角估计值${\hat{\Omega }}^F=\hat{\Omega }+\mathrm{round}\left(\frac{{\hat{\Omega }}_{\mathrm{GNSS}}-\hat{\Omega }}{\pi /2}\right)·\frac{\pi }{2}---\left(12\right)$式中，表示经过角度解模糊处理后最终输出的无模糊法拉第旋转角估计值，函数round(*)表示取最接近的整数值；经过以上五个步骤，分别完成了对接收通道不平衡误差的估计、圆极化发射通道串扰系数的估计、线极化接收通道串扰系数的估计以及法拉第旋转角的估计，完成SAR定标处理。