一种极化隔离度指标确定方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种极化隔离度指标确定方法，根据机载多极化合成孔径雷达SAR系统中与星载多极化SAR系统相同波段的SAR数据生成参考散射矩阵；在所述参考散射矩阵中加入不同隔离度串扰及噪声，生成测量散射矩阵；根据所述参考散射矩阵和测量散射矩阵确定不同应用需求下星载多极化SAR系统中的极化隔离度指标；本发明同时还公开了一种极化隔离度指标确定装置。
【专利说明】一种极化隔离度指标确定方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及合成孔径雷达(SAR, Synthetic Aperture Radar)【技术领域】,尤其涉及一种极化隔离度指标确定方法及装置。
【背景技术】
[0002]SAR是一种高分辨率主动式微波成像雷达，能够使用较短的天线获得较高的距离向和方位向分辨率。SAR根据极化模式的不同又分为多极化SAR和单极化SAR ;多极化SAR能获取目标的多极化信息，提供目标更完备的物理性质和更精细的结构信息，提高对目标极化特征参数提取、和地物目标分类的精度，提高对目标检测与识别的概率。多极化SAR和单极化SAR又可细分为星载多极化SAR、机载多极化SAR以及星载单极化SAR、机载单极化SAR;其中，星载多极化SAR在海洋监视监测、环境灾害监测与评估、国土测绘、城市发展规划、农作物分类与粮食产量预估、森林资源动态监测、军事目标监视等方面具有重要的应用价值。星载多极化SAR的性能将直接影响图像质量和后续应用。
[0003]星载多极化SAR系统设计主要包括频率、轨道参数、几何参数、雷达参数等参数设计。其中，雷达参数是星载多极化SAR系统设计中的关键参数之一。在所有雷达参数中，极化相关参数又是星载多极化SAR系统相对于星载单极化SAR系统特有而又至关重要的。过高的极化相关参数指标要求会导致星载多极化SAR系统硬件设计难以实现，反之则会导致星载多极化SAR系统获取的极化SAR图像质量难以满足使用需求。极化隔离度就是星载多极化SAR系统设计中这样一个极其重要的指标。单极化SAR系统设计已有大量的经验可循，如脉冲重复频率(PRF,Pulse Recurrence Frequency)、测绘带宽、分辨率、距离模糊及方位模糊等参数已有大量设计模型和设计经验。虽然多极化SAR系统模型中包括了与系统灵敏度相关的噪声NE σ °和极化隔离度串扰等参数，然而并不能由该系统模型直接设计出极化隔离度指标。同时，极化隔离度指标又受系统灵敏度指标影响，这也会增加系统极化隔离度指标需求分析的复杂性。
[0004]我国机载多极化SAR系统已经广泛使用，有些机载多极化SAR系统收发天线分置，可实现很高的隔离度指标，可优于45dB，极化串扰的影响很小。但收发天线分置在星载多极化SAR系统中很难实现。过高的隔离度指标对星载多极化SAR系统天线等提出了很高工艺设计和实现要求，有时甚至难以实现。根据应用需求，合理设计星载多极化SAR系统技术指标将会避免不必要的资源浪费，缩短研制周期，有利于我国星载多极化SAR系统的研制和使用。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术存在的问题，本发明实施例期望提供一种极化隔离度指标确定方法和装置，能够根据应用需求，合理设计星载多极化SAR系统的极化隔离度指标。
[0006]本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]本发明实施例提供了一种极化隔离度指标确定方法，所述方法包括:
[0008]根据机载多极化合成孔径雷达SAR系统中与星载多极化SAR系统相同波段的SAR数据生成参考散射矩阵；在所述参考散射矩阵中加入不同隔离度串扰及噪声，生成测量散射矩阵；根据所述参考散射矩阵和测量散射矩阵确定不同应用需求下星载多极化SAR系统中的极化隔离度指标。
[0009]上述方案中，所述极化SAR数据是指xy极化通道内地物目标的散射回波矩阵Sxy ；其中，X表示发射极化方式，y表示接收极化方式，xy极化通道的取值为水平极化方式h或者垂直极化方式V。
[0010]上述方案中，所述生成的参考散射矩阵Sk，为:
【权利要求】
1.一种极化隔离度指标确定方法，其特征在于，所述方法包括: 根据机载多极化合成孔径雷达SAR系统中与星载多极化SAR系统相同波段的SAR数据生成参考散射矩阵；在所述参考散射矩阵中加入不同隔离度串扰及噪声，生成测量散射矩阵；根据所述参考散射矩阵和测量散射矩阵确定不同应用需求下星载多极化SAR系统中的极化隔离度指标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述极化SAR数据是指xy极化通道内地物目标的散射回波矩阵Sxy ;其中，X表示发射极化方式，y表示接收极化方式，xy极化通道的取值为水平极化方式h或者垂直极化方式V。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生成的参考散射矩阵Sk，为:
其中，Sxy代表xy极化通道内地物目标的散射回波信号，X表示发射极化方式，y表示接收极化方式；xy极化通道的取值为水平极化方式h或垂直极化方式V。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成测量散射矩阵，包括: 确定要加入的极化隔离度串扰δ2、δ 3......δη; 确定要加入的噪声NE σ '、NE σ。2、NE σ °3……NE σ °m ； 在Sk中分别加入一个极化隔离度串扰和一个噪声，生成nXm个测量散射矩阵M。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量散射矩阵M为:
其中，δ代表极化隔离度串扰；Ν为噪声增益矩阵；Sxy代表xy极化通道内地物目标的散射回波信号，X表示发射极化方式，y表示接收极化方式；xy极化通道的取值为水平极化方式h或垂直极化方式V。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述极化隔离度指标C与极化隔离度串扰δ的关系为:
C = -20 X 1glO ( δ )。
7.根据权利要求1至6其中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述测量散射矩阵M和参考散射矩阵Sk确定相应应用需求下星载多极化SAR系统中的极化隔离度指标，包括: 确定所述测量散射矩阵M和参考散射矩阵Sk中噪声NE σ 0对相应星载多极化SAR系统应用需求指标的的影响程度； 根据NE σ ?对星载多极化SAR系统应用需求指标的影响程度需求，确定NE σ ° ; 分析所述确定的NE σ °下，极化隔离度指标C对相应星载多极化SAR系统应用需求参数的影响程度，确定相应应用需求下的极化隔离度指标C。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述相应应用需求，包括:极化隔离度指标C对H/Alpha分解地物分类精度影响程度需求和/或极化隔离度指标C对目标检测的检测率影响程度需求和/或极化隔离度指标C对品质因数的影响程度需求。
9.一种极化隔离度指标确定装置，其特征在于，所述装置包括:参考散射矩阵生成模块、测量散射矩阵生成模块以及极化隔离度指标确定模块；其中， 所述参考散射矩阵生成模块，用于根据机载合成孔径雷达SAR系统中与星载多极化SAR系统相同波段的SAR数据生成参考散射矩阵； 所述测量散射矩阵生成模块，用于在所述参考散射矩阵中加入不同隔离度串扰及噪声，生成测量散射矩阵； 所述极化隔离度指标确定模块，用于根据所述参考散射矩阵和测量散射矩阵确定不同应用需求下星载多极化SAR系统中的极化隔离度指标。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述极化SAR数据是指xy极化通道内地物目标的散射回波矩阵Sxy ;其中，X表示发射极化方式，y表示接收极化方式，xy极化通道的取值为水平极化方式h或者垂直极化方式V。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述生成的参考散射矩阵Sk，为:
其中，Sxy代表xy极化通道内地物目标的散射回波信号，X表示发射极化方式，y表示接收极化方式；xy极化通道的取值为水平极化方式h或垂直极化方式V。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述测量散射矩阵生成模块在所述参考散射矩阵中加入不同隔离度串扰及噪声，生成测量散射矩阵生成测量散射矩阵，包括: 确定要加入的极化隔离度串扰δ2、δ 3......δη; 确定要加入的噪声NE σ '、NE σ。2、NE σ °3……NE σ °m ； 在Sk中分别加入一个极化隔离度串扰和一个噪声，生成nXm个测量散射矩阵M。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述生成的测量散射矩阵M，为:
其中，δ代表极化隔离度串扰；Ν为噪声增益矩阵；Sxy代表xy极化通道内地物目标的散射回波信号，X表示发射极化方式，y表示接收极化方式；xy极化通道的取值为水平极化方式h或垂直极化方式V。
14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述极化隔离度指标C与极化隔离度串扰S的关系为:
C = -20 X 1glO ( δ )。
15.根据权利要求9至14其中任一项所述的装置，其特征在于，所述极化隔离度指标确定模块根据所述参考散射矩阵和测量散射矩阵确定不同应用需求下星载多极化SAR系统中的极化隔离度指标，包括: 确定所述测量散射矩阵M和参考散射矩阵Sk中噪声NE σ 0对相应星载多极化SAR系统应用需求指标的影响程度； 根据NE σ ?对星载多极化SAR系统应用需求指标的影响程度需求，确定NE σ ° ; 分析所述确定的NE σ °下，极化隔离度指标C对相应星载多极化SAR系统应用需求指标影响程度，确定相应应用需求下的极化隔离度指标C指标。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述相应应用需求，包括:极化隔离度指标C对H/Alpha分解地物分类精度影响程度需求和/或极化隔离度指标C对目标检测的检测率影响程度需求和/或极化隔离度指标C对品质因数的影响程度需求。
【文档编号】G01S13/90GK104181530SQ201410348093
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】刘秀清, 邓云凯, 李世强, 王宇, 许丽颖, 陆萍萍 申请人:中国科学院电子学研究所