专利名称：非理想定标器条件下的机载p波段极化sar定标方法
技术领域：
本发明涉及雷达信息获取与处理技术领域，是一种非理想定标器条件下的机载P波段极化SAR定标方法。
背景技术：
极化合成孔径雷达(SAR)是一种多参数、多通道微波成像雷达系统，其测量数据相比传统SAR包含了更丰富的目标信息，在海洋学、冰川学、农林、地形测绘以及军事目标侦探方面有着广泛的用途。由于极化SAR系统误差会带来极化SAR数据失真，必须对极化SAR经过极化定标。系统误差主要指系统不同极化收发通道间的不平衡(包括幅度和相位)，和通道间的串扰即极化隔离度参数。机载极化SAR系统的定标一直是极化系统数据处理和应用的难题之一。目前常用的方法有基于点目标、分布目标、点目标和分布目标混合的定标方法。分布目标利用散射特性均匀的天然地物作为定标场，但存在定标精度难以准确评价，定标区域受限的缺点，点目标与分布目标混合的方法也存在类似缺陷。常规点目标方法利用散射特性已知的理想定标器，通常只能标定定标器所处的局部区域的定标结果准确性，并不考虑定标器和载机姿态引入的非思想条件。
发明内容
本发明的目的是公开一种非理想定标器条件下的机载P波段极化SAR定标方法，以提闻定标结果的精度和可罪性。为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是:提出结合定标器位置姿态、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；本发明提出在极化定标处理之前，先做天线方向图校正，解决极化定标参数随天线视角变化的问题；本发明提出考虑载机姿态引起的极化角变化，并修正极化定标模型，在修正极化定标模型后，再做定标处理提取发射失真矩阵和接收失真矩阵，完成极化校正。本发明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。所述的非理想定标器条件下的机载P波段极化SAR定标方法，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。所述的非理想定标器条件下的机载P波段极化SAR定标方法，其中，所述b)步中的定标器尺寸结构:三面角定标器直角边尺寸为1.6m, 二面角定标器公共边尺寸为
1.2mX 2m ;机载P波段极化SAR中心频率620MHz，波长约0.5m,带宽200MHz，距离波束宽度26。，中心视角50°。所述的非理想定标器条件下的机载P波段极化SAR定标方法，其中，所述b)步中
的理想定标器散射矩阵修正，散射矩阵一般表示为:
权利要求
1.一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弓I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。
2.根据权利要求1所述的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，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。
3.根据权利要求1所述的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，所述b)步中的定标器尺寸结构:三面角定标器直角边尺寸为1.6m，二面角定标器公共边尺寸为1.2mX 2m ;机载P波段极化SAR中心频率620MHz，波长约0.5m,带宽200MHz，距离波束宽度26°，中心视角50°。
4.根据权利要求1所述的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，所述b)步中的理想定标器散射矩阵修正，散射矩阵一般表示为
5.根据权利要求1所述的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，所述c)步中的天线方向图校正，包括步骤: Cl)利用RCS已知的三面角定标器确定天线相对增益Κ( Θ J与天线视角Θ i的关系:P(G1) = 其中P为图像像素对应的三面角定标器能量，k( Qi)为天线在视角为Θ 增益，<为该视角对应的三面角定标器散射系数值； C2)通过计算获得不同视角下的天线增益值k( Qi)，对图像乘以其倒数l/k(0i)进行天线方向图校正。
6.根据权利要求5所述的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，所述<的计算采用积分法，计算公式如下:
7.根据权利要求1所述的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，所述d)步中的极化定标模型修正，包括: Dl) 二面角定标器修正后的理想散射矩阵记为Sdi，载机俯仰角引入的极化角为Θ，那么散射矩阵变为PSdiP-1其中矩阵P为:
8.根据权利要求1或2所述的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，所述e)步中提取发射和接收失真矩阵，包括步骤: El)是利用a)步中含3个定标器的两组极化定标器的其中一组，第一组，构成12个方程的方程组，未知数为10个，其中绝对幅度因子，定标常数A通过10个三面角定标器辐射定标单独获得，发射和接收失真矩阵中的6个未知数，通过常规点目标定标Whitt算法求解，得发射和接收失真矩阵； E2)通过El)中的第一组定标器求得发射和接收失真矩阵后，对极化图像数据逐个像素通过下式进行校正:S=P-1R-1MT-1P/Aejφ1 其中M为校正前的极化图像像素对应数据； E3)通过El)中第一组定标器解算得到的发射和接收失真矩阵，按照E2)所述的校正公式，对第二组定标器对应图像像素进行校正，并将校正结果和修正后的第二组定标器理想散射矩阵来验证极化定标的精度。
全文摘要
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。
文档编号G01S7/40GK103091666SQ20111034685
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者王宇, 李焱磊, 周良将, 梁兴东 申请人:中国科学院电子学研究所