技术领域本发明属于航天与微波遥感结合的交叉技术领域，特别涉及一种星载SAR(SyntheticApertureRadar，合成孔径雷达)方位成像中的电离层传播效应的影响判决方法。
背景技术：
随着航天技术及微波探测技术的日益发展，星载SAR作为空间探测的重要手段，发挥着越来越重要的作用。当前，星载SAR的频段范围和分辨能力进一步扩展，功能进一步增强，其中工作在低频段的高分辨星载SAR是主要的发展方向之一。低频段高分辨的星载SAR具有良好的穿透性能，既能够发现隐蔽的军事目标，还广泛应用于森林生物量反演。然而，随着工作频率的降低和分辨率的提高，电离层传播效应对其成像性能的影响愈加严重。在现有的星载SAR电离层效应研究中，关注的重点在于电离层色散效应对距离向成像的影响。然而，随着系统分辨率的不断提高，电离层对星载SAR方位向成像也会产生一定的影响。在星载SAR方位成像的过程中，电磁波在电离层内的传播路径不断变化，导致电离层STEC(SlantTotalElectronContent，斜距向电子总量)不断变化，进而引入沿方位向变化的相位误差，可能造成方位向成像质量的下降。电离层传播效应对星载SAR方位成像的影响集中反映在STEC(SlantTotalElectronContent，斜距向电子总量)在合成孔径时间内的变化上，目前尚未查到相应的影响判决方法。
技术实现要素：
本发明的目的是：提出一种电离层传播效应对星载SAR方位成像的影响判决方法，可以应用于星载SAR电离层影响分析与校正处理。本发明的技术方案是：已知星载SAR的系统参数包括：载频fc，合成孔径时间Ts，方位向分辨率ρa，观测场景中任意目标点P在东北天坐标系下的坐标为(x0,y0,z0)，该点对应的合成孔径中心时刻为t0，星载SAR在方位向慢时间tn时刻的东北天坐标系轨道坐标数据为n的取值为任意整数并且|tn-t0|≤Ts/2。电离层的高度为zi。第一步，针对观测场景中任意目标点P，利用空间直线方程，计算得到其合成孔径中心时刻t0的星载SAR波束在电离层上的穿刺点(IonosphericPenetrationPoint,IPP)坐标xi,t0=zi-z0zt0-z0·(xt0-x0)+x0]]>yi,t0=zi-z0zt0-z0·(yt0-y0)+y0]]>第二步，针对穿刺点坐标利用在线IRI(InternationalReferenceIonosphere，国际参考电离层)模型获取合成孔径中心时刻t0的电离层垂直向TEC(TotalElectronContent，电子总量)值再利用下式得到电离层STEC值：STEC(xi,t0,yi,t0,zi,t0)=TEC(xi,t0,yi,t0,zi,t0)·γ(t0)]]>其中，几何变换因子γ(t0)为：γ(t0)=(xi,t0-x0)2+(yi,t0-y0)2+(zi-z0)2zi-z0]]>第三步，如果下述不等式成立，STEC(xi,t0,yi,t0,zi,t0)≤cfc8Ktan2(0.886×c4fcρa)]]>则对观测场景中任意目标点P的方位向成像时忽略电离层传播效应的影响，其中c＝3×108m/s为真空中光速，K＝40.28m3/s2；否则，必须考虑其影响。采用本发明可取得以下技术效果：本发明针对星载SAR方位成像处理，提出了电离层传播效应的影响判决方法，给出了判决门限和判决方法，在星载SAR电离层影响分析与校正处理中有广泛应用。附图说明图1是本发明提供的星载SAR方位成像中的电离层传播效应影响判决流程图；图2是星载SAR方位成像与电离层传播效应的几何示意图；图3是电离层传播效应超过判决门限时的星载SAR方位成像结果；图4是电离层传播效应未超过判决门限时的星载SAR方位成像结果。具体实施方式下面将结合附图对本发明提供的方法进行详细说明。图1为本发明提供的星载SAR方位成像中的电离层传播效应影响判决流程图，总共分为三步。以星载SAR系统参数为输入，第一步：针对观测场景中任意目标点P，计算得到合成孔径中心时刻t0的电离层穿刺点坐标第二步：针对穿刺点坐标利用在线IRI模型获取t0时刻的第三步：判断与门限值的大小，得到判决结果。图2为星载SAR方位成像与电离层传播效应的几何关系示意图。其中，O为东北天坐标系原点，P为观测场景中的任意目标点，星载SAR的运行轨迹近似为直线(图中细实线所示)，粗虚线代表抽象为薄屏的电离层，实心圆点IPP代表t0时刻的星载SAR到目标点P的雷达波束在电离层上的穿刺点，Zi为电离层高度，取值范围通常为350～400km。穿刺点到目标点P的距离代表了电磁波在电离层内的传播路径，也表征了STEC的大小。可以看出，随着星载SAR的运动，电磁波在电离层内的传播路径不断变化，即STEC不断变化。整个合成孔径内信号传播路径变化引入的方位向QPE(QuadraticPhaseError，二次相位误差)为：QPE=2πKtan2(ψsyn2)cfc·STEC(xi,t0,yi,t0,zi,t0)]]>其中，合成角ψsyn由方位向分辨率决定：ψsyn=0.886×c2fcρa]]>通常方位向QPE≤π/4时可以忽略传播路径变化的影响，进而可以得到的判决门限为：STEC(xi,t0,yi,t0,zi,t0)≤cfc8Ktan2(0.886×c4fcρa)]]>图3为电离层传播效应超过判决门限时的星载SAR方位成像仿真结果。仿真参数设置为：fc＝470MHz，ρa＝4.45m，因此判决门限为43.3TECU，利用本发明进行判决的结果是需要考虑传播效应的影响。为了便于对比，图3同时给出了未包含电离层传播效应(理想情况，虚线表示)和包含电离层传播效应(实际情况，实线表示)两种情况下的方位向成像结果。由图3可以发现，由于超过了判决门限，相比于理想情况，星载SAR方位向成像质量明显下降，主要表现在主瓣稍显展宽，副瓣明显抬高。图4是电离层传播效应未超过判决门限时的星载SAR方位成像结果。仿真参数设置为：fc＝470MHz，ρa＝4.45m，因此判决门限为43.3TECU，利用本发明进行判决的结果是不需要考虑传播效应的影响。类似地，图4同时给出了未包含电离层传播效应(理想情况，虚线表示)和包含电离层传播效应(实际情况，实线表示)两种情况下的方位向成像结果。由图4可以发现，由于低于判决门限，星载SAR方位向成像质量相比于理想情况几乎没有下降。