专利名称：基于p波段星载sar的电离层不规则体衍射成像方法
技术领域：
本发明涉及雷达成像技术领域，特别是基于P波段星载SAR的电离层中等尺度不规则体(几百米 几十公里)的衍射成像方法。
背景技术：
星载合成孔径雷达的信号穿过电离层，其回波信号必然携带着电离层和地面目标的双重信息，尤其在P波段星载SAR雷达回波信号中携带的电离层信息极其丰富；这些信息可用作电离层不规则体的成像。电离层电子密度不规则体会引起电波信号闪烁，造成信号振幅、相位、极化状态和到达角等的随机起伏。其中电离层闪烁对P波段的星-地链路通信和雷达信号影响尤为严重，很强的赤道闪烁也经常可以在L波段观测到，甚至偶尔可以在C波段观测到，所以对于电离层不规则体的探测一直是电离层研究所关注的课题。层析成像方法(CT)已用于电离层不规则体成像的研究，针对尺度不同，可以将电离层不规则体的层析成像方法划分为统计方法和确定性方法。统计方法针对小尺度(米量级)的电离层不规则体，由于其体积小并且数量多所以采用统计层析成像反演方法。确定性方法又可以划分为两类，射线层析成像方法和衍射层析成像方法。射线层析方法主要针对大尺度的不规则体(数十公里至数百公里)，衍射层析成像方法针对中等尺度(数百米至数公里量级)的不规则体。采用层析方法对电离层成像时，发射机采用星载发射机，接收机系统则置于地面上。接收机系统依据实际情况可以为一个接收机或一个接收机阵列或若干个接收机阵列。射线方法需要沿着卫星飞行路径隔几百公里分布一系列接收机；衍射方法需要垂直于卫星飞行路径的间隔公里级的数个接收机链；统计成像可以根据实际情况选择沿着卫星路径的一系列接收机或者垂直于卫星飞行路径的一系列接收机链。由于电离层成像空间范围大，采用上述反演所需计算量和存储量等都很大。
发明内容
本发明的目的是公开一种基于P波段星载SAR的电离层不规则体衍射成像方法，采用雷达信号处理和衍射成像相结合对电离层不规则体成像，以解决计算量及存储量大的问题。为达到上述目的，本发明的技术解决方案是—种基于P波段星载SAR的电离层不规则体衍射成像方法，其包括步骤步骤一调整SAR时间窗，并从时域回波中截取电离层不规则体的散射回波数据；步骤二 用电离层不规则体的散射回波数据进行SAR成像，确定不规则体目标的大致范围、位置；步骤三对步骤二中确定的范围、位置进行剖分，根据电场积分方程建立散射场与电离层电子密度之间的关系；步骤四采用衍射成像的方法对电离层不规则体进行成像。
所述的电离层不规则体衍射成像方法，其所述步骤一中调整SAR时间窗，是增大SAR时间窗，为[0, TmaJ0所述的电离层不规则体衍射成像方法，其所述步骤二，对步骤一所得到的电离层不规则体的雷达回波数据，用距离多普勒或Chirp Scaling或Omega-K的SAR信号处理成像方法，确定电离层不规则体范围、位置。所述的电离层不规则体衍射成像方法，其所述步骤三，包括a)将目标范围内的yz平面剖分为NXN个网格，假每个网格内的电子密度相同；b)根据电场积分方程建立雷达回波与电离层电子密度之间的关系
权利要求
1.一种基于P波段星载SAR的电离层不规则体衍射成像方法，其特征在于，包括步骤 步骤一调整SAR时间窗，并从时域回波中截取电离层不规则体的散射回波数据； 步骤二 用电离层不规则体的散射回波数据进行SAR成像，确定不规则体目标的大致范围、位置； 步骤三对步骤二中确定的范围、位置进行剖分，根据电场积分方程建立散射场与电离层电子密度之间的关系； 步骤四采用衍射成像的方法对电离层不规则体进行成像。
2.如权利要求1所述的电离层不规则体衍射成像方法，其特征在于，所述步骤一中调整SAR时间窗，是增大SAR时间窗，为[O，TmaJ。
3.如权利要求1所述的电离层不规则体衍射成像方法，其特征在于，所述步骤二，对步骤一所得到的电离层不规则体的雷达回波数据，用距离多普勒或Chirp Scaling或Omega-K的SAR信号处理成像方法，确定电离层不规则体范围、位置。
4.如权利要求1所述的电离层不规则体衍射成像方法，其特征在于，所述步骤三，包括 a)将目标范围内的yz平面剖分为NXN个网格，假每个网格内的电子密度相同； b)根据电场积分方程建立雷达回波与电离层电子密度之间的关系
5.如权利要求1所述的电离层不规则体衍射成像方法，其特征在于，所述步骤四，用标准衍射成像方法，以步骤三中的C)、d)步中的公式实现电离层不规则体电子密度的重构，完成电离层不规则体进行成像。
全文摘要
本发明公开了一种基于P波段星载SAR的电离层不规则体衍射成像方法，涉及雷达成像技术，包括步骤1)从星载P波段SAR时域回波信号中分离出电离层信号；2)然后采用SAR成像确定目标大致范围、位置；3)根据电场积分方程建立雷达回波与电离层电子密度之间的关系；4)最后采用衍射成像的方法对不规则体进行成像。本发明方法简单、易行，解决了电离层不规则体成像中计算量及存储量大的问题。
文档编号G01S13/90GK103033810SQ201110301508
公开日2013年4月10日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者李芳 , 李廉林, 郑虎 申请人:中国科学院电子学研究所