一种极化合成孔径雷达的定标方法技术

本发明专利技术属于雷达通信技术领域，公开了一种极化合成孔径雷达的定标方法。该方法包括：获取全极化散射回波数据；建立所述极化合成孔径雷达的极化定标模型；计算所述极化定标模型中交叉极化通道的不平衡参数和所述极化通道的串扰参数；根据所述交叉极化通道的不平衡参数和极化通道的串扰参数对所述全极化散射回波数据进行初步校正，得到初步校正后的回波数据；计算所述接收通道的不平衡参数，根据所述接收通道的不平衡参数对所述初步校正后的回波数据进行再次校正，得到全极化合成孔径雷达的定标数据。本发明专利技术能够在交叉通道噪声功率不一致以及信噪比较低的情况下仍能保持良好的参数估计性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及雷达通信
，具体设及。
技术介绍
极化合成孔径雷达遥感已经在地物分类、表面粗糖度和±壤湿度估计W及农业应 用等方面得到广泛的研究和应用。近年来，国内外已成功研制了众多的机载和星载极化SAR 系统。目前仍在执行飞行试验的机载极化系统主要有德国F-SAR系统、美国UAVSAR系统及日 本的PiSAR-2系统;星载极化系统主要有德国的化nDEM-X系统W及日本的AL0S-2系统等。利 用运些系统，国内外已获取了大量的极化数据。在实际应用时，所有的极化分析与应用均是 建立在各极化通道间的相对幅度和相对相位已进行精确标定的前提下，因而在利用极化 SAR数据进行各种应用时，首要需要校正由系统性能不理想引起的极化数据的崎变。 目前，国内外众多学者已提出了大量的极化定标算法及其改进算法，主要包括使 用点目标、使用分布目标及混合使用点目标和分布目标等Ξ类定标算法，其中混合使用分 布目标和点目标的定标算法对极化系统和分布目标进行了一定的假设，从而简化了定标过 程，因而该类算法在实际中得到了广泛的应用。 由于目前的极化SAR系统可W获得很高的极化隔离度，并能通过精确的内定标技 术进一步提高极化数据的精度，因而在2006年，Ainsworth提出了一种假设条件更加宽泛的 定标算法，其仅要求目标满足散射互易性，从而大大扩展了可用定标区域的选取范围，其已 被成功应用于F-SAR系统和UAVSAR系统极化数据的标定。[000引但在实际应用中，我们发现Ainswodh算法在估计不平衡参数的过程中并没有考 虑交叉极化通道噪声的影响，因而在交叉极化通道噪声不可忽略时，参数估计精度将会下 降，从而导致极化数据的崎变无法被正确校正。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺点，本专利技术的实施例提供一种极化合成孔径雷达的定标方 法，利用分布目标估计交叉极化通道的不平衡参数，进而对极化SAR数据进行标定。本专利技术 充分考虑了交叉极化通道的噪声对交叉极化通道的不平衡参数估计的影响，其在交叉通道 噪声功率不一致W及信噪比较低的情况下仍能保持良好的参数估计性能。 为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案： -种极化合成孔径雷达的定标方法，所述极化合成孔径雷达的各极化通道的噪声 与信号不相关且各极化通道的噪声之间也不相关，所述方法包括如下步骤： 步骤1，极化合成孔径雷达获取全极化散射回波数据； 步骤2，建立所述极化合成孔径雷达的极化定标模型，所述极化定标模型中至少包 含交叉极化通道的不平衡参数、极化通道的串扰参数和接收通道的不平衡参数； 步骤3,计算所述极化定标模型中交叉极化通道的不平衡参数和所述极化通道的 串扰参数； 步骤4,根据所述交叉极化通道的不平衡参数和极化通道的串扰参数对所述全极 化散射回波数据进行初步校正，得到初步校正后的回波数据； 步骤5,计算所述接收通道的不平衡参数，根据所述接收通道的不平衡参数对所述 初步校正后的回波数据进行再次校正，得到全极化合成孔径雷达的定标数据。 本专利技术的特点和进一步的改进为： (1)步骤1中，所述全极化散射回波数据，具体包括： 所述合成孔径雷达的皿通道回波数据，所述合成孔径雷达的HV通道回波数据，所 述合成孔径雷达的W通道回波数据，所述合成孔径雷达的VH通道回波数据。 (2)步骤2中，所述建立所述极化合成孔径雷达的极化定标模型，具体包括如下子 步骤： (2a)所述极化合成孔径雷达观测的极化散射矩阵0与目标的真实散射矩阵S间的 关系采用极化合成孔径雷达系统误差模型进行描述，其中，所述观测的极化散射矩阵0由所 述全极化散射回波数据构造； 其中，极化合成孔径雷达系统误差模型为： 〇 =RST+N R为接收失真矩阵，T为发射失真矩阵，N为系统加性噪声矩阵，且所述接收失真矩 阵R、所述发射失真矩阵T和所述系统加性噪声矩阵N都为2X2矩阵； (2b)将所述极化合成孔径雷达系统误差模型0 =RST+N写为如下矩阵形式： 其中，矩阵元素的下标h表示水平极化状态，矩阵元素的下标V表示垂直极化状态， 若将矩阵元素用XU表示，则j表示发射波的极化方式，i表示接收波的极化方式； (2c)将所述极化合成孔径雷达系统误差模型的矩阵形式矢量化后，得到如下所述 极化合成孔径雷达系统误差模型的矢量形式： 其中，k为接收通道的不平衡参数，α为交叉极化通道的不平衡参数，u，v，w，z为极 化通道的串扰参数，k=rhh/rw，α=r-thh/rhhtW，U=rvh/rhh，V=tvh/tw，W=rhv/rw，Z=thv/ tlih; (2d)定义W下变量：τ表示转置操作； (2e)根据上述子步骤（2a)~（2d)，得到所述极化合成孔径雷达的极化定标模型 为： 其中，C。为观测协方差矩阵，Cs为真实协方差矩阵，CD= <o〇H〉，Cs= <ssH〉，Cn=<nnH 〉，H表示共辆转置操作，< ·〉表示求集合平均，〇11 = ShhSjih,〇41二SvvSjih,〇44二SvvSvv,Α二ShvSjih,Β二ShvSvv,β二ShvShv。 (3)步骤3中，所述计算所述极化定标模型中交叉极化通道的不平衡参数、所述极 化通道的串扰参数，具体包括如下子步骤：[003引（3a)定义C=C0-Cn=MDAHMH; 其中144= |y|2〇44,γ= |Yk|^,G=k*|YkpA,H= |Υ|\Β； (3b)根据下式估计交叉极化通道的不平衡参数α的值；[004引其中，Cxy表示矩阵C的第X行第y列的元素，m为VH通道和HV通道的噪声功率比； (3c)计算矩阵A=diag(a，1，α，1)，得到矩阵L=A-1CA-h，并表示矩阵G= (X21+L31)/ 2，H=化 24+L34)/2; (3d)采用下式估计极化通道的串扰参数u，v，w，z; 其中，K= (u，v，z，w)T，且有X=化2广G，L3 广G，L24-H，L34-H)t， (3e)利用交叉极化通道的不平衡参数α的值和极化通道的串扰参数u，v，w，z的值 对矩阵D进行估计，将矩阵D作为矩阵C的估计值； (3門令虹=111/|日|2，111=1111，重复执行步骤(36)~（36)，直到迭代次数达到设定的次 数，或者所有串扰参数的变化量低于设定阀值，所述串扰参数的变化量是指连续两次迭代 得到的串扰参数的差值； (3g)根据每次迭代的中间值(Ul，Vl，Wl，Zl，αl)确定交叉极化通道的不平衡参数和 极化通道的串扰参数： (4)步骤4中，所述初步校正后的回波数据具体为：初步校正后的回波数据S具体为：[005引初步校正后的回波数据京表示为：其中，A=diag(a，l，α，1)，〇 = T， (5)步骤5,计算所述接收通道的不平衡参数，根据所述接收通道的不平衡参数对 所述初步校正后的回波数据进行再次校正，得到全极化合成孔径雷达的定标数据，具体包 括：采用下式计算所述接收通道的不平衡参数k:根据所述接收通道的不平衡参数k对所述初步校正后的回波数据￥进行再次校 正，得到全极化合成孔径雷达的定标数据s当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种极化合成孔径雷达的定标方法，所述极化合成孔径雷达的各极化通道的噪声与信号不相关且各极化通道的噪声之间也不相关，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，极化合成孔径雷达获取全极化散射回波数据；步骤2，建立所述极化合成孔径雷达的极化定标模型，所述极化定标模型中至少包含交叉极化通道的不平衡参数、极化通道的串扰参数和接收通道的不平衡参数；步骤3，计算所述极化定标模型中交叉极化通道的不平衡参数和所述极化通道的串扰参数；步骤4，根据所述交叉极化通道的不平衡参数和极化通道的串扰参数对所述全极化散射回波数据进行初步校正，得到初步校正后的回波数据；步骤5，计算所述接收通道的不平衡参数，根据所述接收通道的不平衡参数对所述初步校正后的回波数据进行再次校正，得到全极化合成孔径雷达的定标数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李真芳，郭媛，张海瀛，解金卫，丁俊成，张哲远，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61