基于极化干涉SAR分类应用的极化定标参数需求分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于极化干涉SAR分类应用的极化定标参数需求分析方法，其步骤主要包括：步骤一，建立极化定标误差存在时极化干涉SAR地物目标测量的失真模型；步骤二，分析在该模型下极化定标误差对极化干涉SAR关键系统参数的影响；步骤三，针对地物分类极化定标误差的误差传递模型；步骤四，基于误差传递模型给出极化干涉SAR对两种典型分类算法的影响案例，最终得到基于分类应用的极化定标参数需求。本发明专利技术能获取数据的模型，得到失真协方差矩阵；分析极化定标误差对极化干涉SAR关键系统参数的影响；分析地物分类的基本流程，得到极化定标误差的误差传递模型；根据系统性能与应用性能相关性，由应用性能直接对系统参数设计提出要求。

Polarization scaling parameter requirement analysis method based on polarization interference SAR classification

The invention discloses a polarimetric SAR classification using polarization interference analysis method based on the parameters of standard, mainly comprises the following steps: step one, a polarization distortion model standard error existing polarimetric interferometric SAR targets measurement; step two, analysis the model of influence of the calibration error of polarimetric SAR interferometry the key parameters of the system; step three, according to the error classification of polarimetric calibration error transfer model; step four, the error transfer model is given the polarization effect of SAR on two kinds of typical classification algorithm based on the case, final classification application polarization calibration parameters based on demand. The invention can obtain the data of the model, get the distortion of the covariance matrix; effect analysis of polarization calibration error of polarimetric interferometric SAR key system parameters; basic flow analysis classification error, polarization calibration error transfer model; according to the correlation between system performance and application performance, the application performance directly to the system parameter design requirements.

【技术实现步骤摘要】
基于极化干涉SAR分类应用的极化定标参数需求分析方法
本专利技术涉及一种极化定标参数需求分析方法，特别是涉及一种基于极化干涉SAR分类应用的极化定标参数需求分析方法。
技术介绍
极化干涉SAR是近期以干涉SAR测量和极化SAR测量技术为基础发展起来的一项新的前沿技术，在地形测绘、微地形变化检测、植被生物量估计等众多领域有着重要应用。进行极化干涉SAR理论研究和业务化应用的一个重要前提是获取高质量的极化干涉SAR数据，高质量的极化干涉SAR数据的获取与系统参数设计紧密相关：一方面，现有的系统参数设计方法通常需要基于常规干涉SAR或极化SAR系统性能分析方法，目前缺少专门针对极化干涉SAR系统的参数设计方法；另一方面，系统性能与应用性能紧密相关，却难以由应用性能直接对系统参数设计提出要求，缺乏针对应用的极化干涉SAR系统性能分析方法。这主要是由于极化干涉SAR应用与雷达系统参数之间是用复杂相干散射模型进行联系的，两者之间没有直接定量的关系表达式，因此解析地分析极化干涉SAR系统应用性能难以进行。虽然Krieger等人根据极化干涉SAR具有区分不同高度散射中心的能力，提出了相位管的系统性能分析方法，但是这一方法不是直接针对应用的评估方法，它类似于干涉SAR系统性能评估中“去相干性分析”的评估方法。Lopez-Sanchez等人定性分析了农作物应用对极化干涉SAR系统基线、频率带宽、入射角、获取模式、重访周期的要求。目前缺少直接针对应用的极化干涉SAR系统的参数设计方法。极化干涉数据包含更多信息量，使分离一些极化SAR中一些散射特性相似的地物成为可能，利用极化干涉SAR图像进行地物分类也成为一个研究热点。迫切需要开展直接针对地物分类应用的极化干涉SAR系统的参数设计的研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于极化干涉SAR分类应用的极化定标参数需求分析方法，其能获取数据的模型，得到失真协方差矩阵；分析极化定标误差对极化干涉SAR关键系统参数的影响；分析地物分类的基本流程，得到极化定标误差的误差传递模型；根据系统性能与应用性能相关性，由应用性能直接对系统参数设计提出要求。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于极化干涉SAR分类应用的极化定标参数需求分析方法，其步骤主要包括：步骤一，建立极化定标误差存在时极化干涉SAR地物目标测量的失真模型；步骤二，分析在该模型下极化定标误差对极化干涉SAR关键系统参数的影响；步骤三，针对地物分类极化定标误差的误差传递模型；步骤四，基于误差传递模型给出极化干涉SAR对两种典型分类算法的影响案例，最终得到基于分类应用的极化定标参数需求。优选地，所述步骤一包括：通过极化干涉SAR系统采集数据过程和极化相干最优本质，给出极化定标误差包括通道间串扰、不平衡性是极化干涉SAR系统应用的主要误差源，进而得到地物目标的测量失真模型；利用所述模型，将目标的极化散射矩阵矢量化，得到散射矢量后通过计算得到极化定标误差存在下的目标极化协方差矩阵和极化相干矩阵。优选地，所述极化定标误差存在下的目标极化协方差矩阵和极化相干矩阵主要分析极化误差对极化干涉双散射机制幅度相干最优的影响。优选地，所述步骤三包括地物分类的方法、对极化干涉Wishart分类器的影响、对极化干涉类合并的影响。优选地，所述地物分类的方法包括如下步骤：步骤十一，获取极化干涉图像，对极化干涉SAR数据进行相干斑滤波和相干矩阵估计的前期处理；步骤十二，对滤波后的数据进行参数计算，利用计算的参数进行初始分类；步骤十三，根据初始分类结果计算每个类的平均极化干涉矩阵。优选地，所述步骤四包括极化干涉数据进行分类的方法、对分类器的影响、对基于Shannon熵分解的分类器的影响。优选地，所述极化干涉数据进行分类的方法，一种是利用极化分解方法与相干性相结合的地物分类方法，典型的算法为分类方法；另一种为将极化干涉Wishart分类器与极化干涉分解方法相结合的分类方法，典型算法是利用Shannon熵分解与极化干涉Wishart分类器进行地物分类的方法。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术能通过给出极化定标误差存在时的极化干涉SAR获取数据的模型，得到极化误差存在情况下地物目标的失真协方差矩阵；在利用协方差矩阵分析在该模型下极化定标误差对极化干涉SAR关键系统参数的影响；通过分析地物分类的基本流程，得到极化定标误差的误差传递模型；再根据所述模型给出了极化干涉SAR对两种典型分类算法的影响案例，最后得到了基于分类应用的极化干涉SAR的极化定标参数需求。如此，可以根据系统性能与应用性能相关性，由应用性能直接对系统参数设计提出要求。附图说明图1为本专利技术基于极化干涉SAR分类应用的极化定标参数需求分析方法的流程示意图。图2为本专利技术中极化干涉SAR的数据采集模型图。图3为本专利技术中极化干涉SAR的地物分类流程图。图4a-图4b为本专利技术中定标误差对最优想干系数的影响图。具体实施方式下面结合附图给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的技术方案。如图1所示，本专利技术公开了一种基于极化干涉SAR(合成孔径雷达)分类应用的极化定标参数需求分析方法，其步骤主要包括：步骤一，建立极化定标误差存在时极化干涉SAR地物目标测量的失真模型；步骤二，分析在该模型下极化定标误差对极化干涉SAR关键系统参数的影响；步骤三，针对地物分类极化定标误差的误差传递模型；步骤四，基于误差传递模型给出极化干涉SAR对两种典型分类算法的影响案例，最终得到基于分类应用的极化定标参数需求。所述步骤一包括：通过极化干涉SAR系统采集数据过程和极化相干最优本质，给出极化定标误差包括通道间串扰、不平衡性是极化干涉SAR系统应用的主要误差源，进而得到地物目标的测量失真模型；利用所述模型，将目标的极化散射矩阵矢量化，得到散射矢量后通过计算得到极化定标误差存在下的目标极化协方差矩阵和极化相干矩阵。所述同一目标的两组图像数据的获取方法为：两次干涉飞行，极化干涉SAR主天线或副天线获取的两组图像数据；或者，在一次干涉飞行中分别获取极化干涉SAR主天线及副天线的两组图像数据，极化干涉SAR系统采集数据过程如图2所示。极化干涉SAR系统主要有以下几种误差源：1)发射和接收通道不平衡，使信号产生幅度和相位失真；2)极化天线通道间存在信号串扰失真，即系统的H、V通道之间没有完全隔离，存在耦合现象；3)回波信号的去相关性，主要有基线空间去相关，时间去相关和信号信噪比去相关；4)极化干涉SAR相干斑的存在；5)飞行器飞行姿态误差。因为极化干涉SAR的最优算法中，极化基变换要求进行精确的同极化和交叉极化的复定标，通道间串扰、不平衡性以及同极化相位的估计误差是影响极化干涉SAR测量的主要因素。请描述各个公式中的各个字母的含义，比如公式(3)中的ps等。极化干涉SAR系统获得两组全极化数据，用公式表示如下式(1)：极化误差主要影响矩阵R和矩阵T，干涉测量几何误差主要会影响系统相位φ1和φ2，由于本节主要考虑极化误差和干涉参数偏差的影响，因此不考虑系统增益K和热噪声N。为方便分析极化干涉系统误差对应用的影响，在互易介质的情况下，利用Lexicographic基对散射矩阵矢量化，得到系统测量的目标散射矩阵M与真实的目标散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于极化干涉SAR分类应用的极化定标参数需求分析方法，其特征在于，其步骤主要包括：步骤一，建立极化定标误差存在时极化干涉SAR地物目标测量的失真模型；步骤二，分析在该模型下极化定标误差对极化干涉SAR关键系统参数的影响；步骤三，针对地物分类极化定标误差的误差传递模型；步骤四，基于误差传递模型给出极化干涉SAR对两种典型分类算法的影响案例，最终得到基于分类应用的极化定标参数需求。

【技术特征摘要】
1.一种基于极化干涉SAR分类应用的极化定标参数需求分析方法，其特征在于，其步骤主要包括：步骤一，建立极化定标误差存在时极化干涉SAR地物目标测量的失真模型；步骤二，分析在该模型下极化定标误差对极化干涉SAR关键系统参数的影响；步骤三，针对地物分类极化定标误差的误差传递模型；步骤四，基于误差传递模型给出极化干涉SAR对两种典型分类算法的影响案例，最终得到基于分类应用的极化定标参数需求。2.如权利要求1所述的基于极化干涉SAR分类应用的极化定标参数需求分析方法，其特征在于，所述步骤一包括：通过极化干涉SAR系统采集数据过程和极化相干最优本质，给出极化定标误差包括通道间串扰、不平衡性是极化干涉SAR系统应用的主要误差源，进而得到地物目标的测量失真模型；利用所述模型，将目标的极化散射矩阵矢量化，得到散射矢量后通过计算得到极化定标误差存在下的目标极化协方差矩阵和极化相干矩阵。3.如权利要求2所述的基于极化干涉SAR分类应用的极化定标参数需求分析方法，其特征在于，所述极化定标误差存在下的目标极化协方差矩阵和极化相干矩阵主要分析极化误差对极化干涉双散射机制幅度相干最优的影响。4.如权利要求1所述的基于极化干涉S...

【专利技术属性】
技术研发人员：许丽颖，崔雷，涂尚坦，陈筠力，於伟民，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31