星载SAR方位成像中的电离层空变效应影响判决方法技术

本发明专利技术提供一种星载SAR方位成像中的电离层空变效应影响判决方法。技术方案是：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，计算得到方位向慢时间tn时刻的电离层穿刺点坐标第二步：针对所有的电离层穿刺点坐标利用在线IRI模型获取t0时刻的STEC第三步：计算电离层STEC沿方位向的平均空间变化率ΔSTEC；第四步：判断ΔSTEC与门限值的大小，得到判决结果。本发明专利技术针对星载SAR方位成像处理，提出了电离层空变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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航天与微波遥感结合的交叉
，特别涉及一种星载SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)方位成像中的电离层空变效应的影响判决方法。
技术介绍
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，电离层效应对其成像性能的影响愈加严重。对于中低分辨率的星载SAR而言，合成孔径时间内的雷达波束在电离层上扫过的长度较小，通常认为该范围内电离层近似不变。然而事实上，电离层的形态、结构和介质特性会随空间位置不同而变化，即具有空变效应。对低频段高分辨星载SAR而言，合成孔径时间内的雷达波束在电离层上扫过的长度可以达到十几千米甚至数十千米，因此电离层的空变效应会降低星载SAR回波信号的相干性，进而可能导致其方位成像质量的下降。电离层空变效应对星载SAR方位成像的影响集中反映在STEC(Slant Total Electron Content，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。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提出一种电离层空变效应对星载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。本专利技术的技术方案是：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，计算得到方位向慢时间tn时刻的星载SAR波束在电离层上的东北天坐标系穿刺点(Ionospheric Penetration Point,IPP)坐标 x i , t n = z i - z 0 z t n - z 0 · ( x t n - x 0 ) + x 0 ]]> y i , t n = z i - z 0 z t n - z 0 · ( y t n - y 0 ) + y 0 ]]>第二步，针对所有的穿刺点坐标利用在线IRI(International Reference Ionosphere，国际参考电离层)模型获取获取t0时刻的电离层垂直向TEC(Total Electron Content，电子总量)值TEC再利用下式得到空变的STEC值： S T E C ( x i , t n , y i , t n , z i , t 0 ) = T E C ( x i , t n , y i , t n , z i , t 0 ) · γ ( t 0 ) ]]>其中，几何变换因子γ(t0)为： γ ( t 0 ) = ( x i , 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星载SAR方位成像中的电离层空变效应影响判决方法，SAR是指合成孔径雷达，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；其特征在于，包括下述步骤：第一步，针对观测场景中任意目标点P，利用空间直线方程，计算得到方位向慢时间tn时刻的星载SAR波束在电离层上的东北天坐标系穿刺点坐标xi,tn=zi-z0ztn-z0·(xtn-x0)+x0]]>yi,tn=zi-z0ztn-z0·(ytn-y0)+y0]]>第二步，针对所有的穿刺点坐标利用在线国际参考电离层模型获取获取t0时刻的电离层垂直向TEC电子总量值再利用下式得到空变的的值：STEC(xi,tn,yi,tn,zi,t0)=TEC(xi,tn,yi,tn,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，计算电离层STEC沿方位向的平均空间变化率ΔSTEC：ΔSTEC=E{STEC(xi,tn+1,yi,tn+1,zi,t0)-STEC(xi,tn,yi,tn,zi,t0)(xi,tn+1-xi,tn)2+(yi,tn+1-yi,tn)2}]]>其中，E{·}代表求平均；第四步，如果下述不等式成立，|ΔSTEC|≤fc22Kzi·ρa]]>则对观测场景中任意目标点P的方位成像时忽略电离层空变效应的影响，其中K＝40.28m3/s2；否则，必须考虑其影响。...

【技术特征摘要】
1.一种星载SAR方位成像中的电离层空变效应影响判决方法，SAR是指合成孔径雷达，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；其特征在于，包括下述步骤：第一步，针对观测场景中任意目标点P，利用空间直线方程，计算得到方位向慢时间tn时刻的星载SAR波束在电离层上的东北天坐标系穿刺点坐标 x i , t n = z i - z 0 z t n - z 0 · ( x t n - x 0 ) + x 0 ]]> y i , t n = z i - z 0 z t n - z 0 · ( y t n - y 0 ) + y 0 ]]>第二步，针对所有的穿刺点坐标利用在线国际参考电离层模型获取获取t0时刻的电离层垂直向TEC电子总量值再利用下式得到空变的的值： S T E C ( x i , t n , y i , t n , z i , t 0 ) = T E C ( x i , t n , y i , t n , z i , t 0 ) · γ ( t 0 ) ]]>其中，几何变换因子γ(t0)为： γ ( t 0 ) = ( x i , t 0 - x 0 ) 2 + ( y i , t 0 - y ...

【专利技术属性】
技术研发人员：董臻，张启雷，计一飞，张永胜，余安喜，何志华，黄海风，何峰，孙造宇，金光虎，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43