基于分布式目标的DFSAR全极化数据可用性评估方法

本发明涉及雷达探测领域，尤其涉及一种基于分布式目标的dfsar（双频合成孔径雷达，dual frequency synthetic aperture radar）全极化数据可用性评估方法。

背景技术：

1、dfsar，即双频合成孔径雷达，用于远距离月球探测和高分辨率成像。该技术将l波段雷达、s波段雷达和合成孔径雷达的优势融合，可在两种频率下接收雷达回波信号，进而实现目标成像和数据分析，从而实现高分辨率的目标探测与图像重建。

2、月船2号的科学任务阶段于2019年9月调试结束，至今已进行了近4年。在此期间，校准dfsar全极化数据成为重要而具有挑战性的任务，这是因为受到环境和硬件变化的影响，通道之间的相对关系可能偏离真实值，导致极化图像未能表现为系统的预设值。这种失真参数可以量化为交叉极化通道不平衡、共极化通道不平衡及串扰等。现如今，角反射器以及具有稳定散射特性的大尺度地物（如亚马逊森林），可用于校准全极化sar系统，但在月球上布设角反射器较为困难，且未发现稳定散射特性的大尺度地物。因此，dfsar团队采用基于sun等人提出的分布式目标定标方案解决通道不平衡和串扰问题。该方案基于旋转对称性构造等式，通过迭代运算修正极化sar图像的散射特性，使其趋于稳定。然而，旋转对称性并不适用于所有自然目标。当使用非旋转对称性数据估计系统参数并对数据进行校正后，图像所表现的极化特征与真实值可能相差较大。因此对定标后的图像进行评估十分重要，为dfsar数据的极化应用提供保障。

3、在dfsar的系统指标中，要求天线的极化隔离度大于30db，通道不平衡的要求尚未明确。2021年，dfsar团队采用直方图的统计分布展示了l波段和s波段一景数据在定标前后的共极化相位差和交叉极化相位差，效果良好。同时，使用约160组数据展示了共极化和交叉极化相位的稳定性。然而，这种评估方式存在两个问题：首先，dfsar研制团队发布了超过900景的数据，因此上述验证结果可能不足以代表全部数据，直接使用某一数据未必准确；其次，由于极化失真参数在图像的距离方向上变化，极化评估需要计算距离向的参数，而非仅仅得出整个图像的值。特别地，dfsar数据手册指出，由于图像边缘存在噪声，发布的数据经过了调整，然而，视觉解译揭示图像的部分区域，特别是边缘，仍受到噪声影响。因此，dfsar团队对噪声进行的一系列操作可能导致使用的图像的串扰值不符合系统要求。基于上述潜在问题，有必要在dfsar团队的基础上，深入评估该载荷，去除受噪声影响区域，以满足全极化sar探月应用需求。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种基于分布式目标的dfsar全极化数据可用性评估方法，通过分析噪声对串扰估计的影响，将噪声影响图像导致不满足系统设计指标的区域去除，同时对串扰和通道不平衡进行评估。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于分布式目标的dfsar全极化数据可用性评估方法，包括如下步骤：

4、步骤1：基于仿真地质数据推导噪声对估计串扰的影响；

5、步骤2：基于实测数据选择最优估计串扰的算法，并求解四个串扰；

6、步骤3：对求解的四个串扰进行筛选并去除受噪声影响的区域；

7、步骤4：基于dfsar数据对通道不平衡进行估计，获得估计结果。

8、进一步地，还包括步骤5：使用步骤4的估计结果对数据进行校正操作，然后应用dfsar数据。

9、进一步地，所述步骤1包括：

10、首先对极化失真模型进行建模，然后使用分布式目标估计串扰的方法，对仿真的地质表面典型协方差矩阵添加噪声，分析噪声对估计串扰的影响。

11、进一步地，所述步骤2包括：

12、通过对实测的未定标数据使用多种估计串扰和通道不平衡的算法进行标定，选择适合dfsar图像的评估算法。

13、进一步地，所述步骤3包括：

14、基于所选的适合dfsar图像的评估算法，对dfsar图像进行串扰的评估；在对串扰结果精选以及拟合后，根据dfsar图像的设计指标选择其均优于-30db的区域作为受噪声影响较小的图像。

15、进一步地，所述步骤4包括：对筛选后受噪声影响较小的图像估计交叉极化通道不平衡和同极化通道不平衡，以确定图像失真情况。

16、进一步地，所述步骤5包括：对图像所体现出的通道不平衡进行标定。

17、有益效果：

18、本发明的主要目的是基于分布式目标评估dfsar全极化系统是否达到系统设计指标。鉴于噪声可能会对系统评估参数造成影响，本发明首次在dfsar分析了噪声对评估失真参数的影响，并首次选取了最优算法来定量衡量这种影响，从而消除因噪声导致的dfsar图像不满足系统指标的问题，为月球成像雷达设计与应用提供了宝贵的经验。

技术特征：

1.一种基于分布式目标的dfsar全极化数据可用性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式目标的dfsar全极化数据可用性评估方法，其特征在于，还包括步骤5：使用步骤4的估计结果对dfsar数据进行校正操作，然后应用dfsar数据。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于分布式目标的dfsar全极化数据可用性评估方法，其特征在于，所述步骤1包括：

4.根据权利要求1或2所述的一种基于分布式目标的dfsar全极化数据可用性评估方法，其特征在于，所述步骤2包括：

5.根据权利要求4所述的一种基于分布式目标的dfsar全极化数据可用性评估方法，其特征在于，所述步骤3包括：

6.根据权利要求5所述的一种基于分布式目标的dfsar全极化数据可用性评估方法，其特征在于，所述步骤4包括：

7.根据权利要求2所述的一种基于分布式目标的dfsar全极化数据可用性评估方法，其特征在于，所述步骤5包括：对dfsar数据所体现出的通道不平衡进行标定。

技术总结
本发明公开一种基于分布式目标的DFSAR全极化数据可用性评估方法，涉及雷达探测领域，包括如下步骤：步骤1：基于仿真地质数据推导噪声对估计串扰的影响；步骤2：基于实测数据选择最优估计串扰的算法；步骤3：对求解的四个串扰进行筛选并去除噪声影响的区域；步骤4：基于DFSAR数据对通道不平衡进行估计。步骤5：如果需要使用DFSAR数据进行应用，首先使用步骤4的估计结果对数据进行校正操作。本发明通过分析噪声对串扰估计的影响，将噪声影响图像导致不满足系统设计指标的区域去除，同时对串扰和通道不平衡进行评估。

技术研发人员：赵邢杰,邓云凯,刘秀清,薛丰利,郭航岚
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15