【技术实现步骤摘要】
一种极化合成孔径雷达的定标处理方法及装置
本专利技术涉及合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)定标领域，具体的是涉及一种极化合成孔径雷达的定标处理方法及装置。
技术介绍
合成孔径雷达(SAR)，是利用合成孔径原理，实现高分辨的微波成像，具备全天时、全天候、高分辨、大幅宽等多种特点，随着技术发展，出现了弹载、地基SAR、无人机SAR、临近空间平台SAR、手持式设备等多种形式平台搭载的合成孔径雷达，广泛用于军事、民用领域。合成孔径雷达系统的性能局限性使得所获取的极化数据信息往往与地物真实信息存在一定的差异，这极大地限制了极化SAR数据的应用潜力和前景。极化SAR定标是利用后向散射矩阵和地面特征点间存在的相互关系解决极化通道间的极化失真问题。但是，目前在点目标极化合成孔径雷达定标方法中虽然采用了较好的数学模型，但是由于忽略了定标参数矩阵解算过程中偶然误差因素的影响，进而影响了解算得到的定标参数估值的精度，最终导致定标处理结果精度不高，实用性较差。
技术实现思路
为克服上述现有技术中存在的至少一种缺陷，本专利技术提供了一种极化合成孔径雷达的定标处理方法及装置，该方法通过获取极化合成孔径雷达四通道的多个单视复数数据、多个图像辅助数据和多类定标器信息，建立极化合成孔径雷达定标模型，对所述模型进行预处理得到定标参数矩阵，并基于最小二乘原理的牛顿迭代法，建立误差方程解算所述定标参数矩阵，减小偶然误差因素对定标参数估值的影响，当达到所述定标参数矩阵解算的终止条件后，得到所述偶然误差减小了的定标参数估值，从而可以获得高精度的定标处理结果。作为本专利技...
【技术保护点】
1.一种极化合成孔径雷达的定标处理方法，其特征在于，包括：获取极化合成孔径雷达四通道的多个单视复数数据、多个图像辅助数据和多类定标器信息，所述四通道为hh、hv、vh和vv四个极化通道；根据所述多个单视复数数据、多个图像辅助数据和多类定标器信息建立极化合成孔径雷达定标模型；对所述模型进行预处理得到定标参数矩阵；基于最小二乘原理的牛顿迭代法，建立误差方程解算所述定标参数矩阵，减小偶然误差因素对定标参数估值的影响；当达到所述定标参数矩阵解算的终止条件后，得到所述偶然误差减小了的定标参数估值。
【技术特征摘要】
1.一种极化合成孔径雷达的定标处理方法，其特征在于，包括：获取极化合成孔径雷达四通道的多个单视复数数据、多个图像辅助数据和多类定标器信息，所述四通道为hh、hv、vh和vv四个极化通道；根据所述多个单视复数数据、多个图像辅助数据和多类定标器信息建立极化合成孔径雷达定标模型；对所述模型进行预处理得到定标参数矩阵；基于最小二乘原理的牛顿迭代法，建立误差方程解算所述定标参数矩阵，减小偶然误差因素对定标参数估值的影响；当达到所述定标参数矩阵解算的终止条件后，得到所述偶然误差减小了的定标参数估值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个单视复数数据、多个图像辅助数据和多类定标器信息建立极化合成孔径雷达定标模型，具体包括：根据获取的所述多个单视复数数据、多个图像辅助数据和多类定标器信息提取所述极化合成孔径雷达的理论极化散射矩阵S，所述理论极化散射矩阵S表示为：所述多类定标器包括多类角反射器，根据所述多类定标器的多种类型，各类定标器的理论极化散射矩阵表示为：其中，所述i为定标器类型，所述hh为水平发射水平接收通道，所述hv为水平发射垂直接收通道，所述vh为垂直发射水平接收通道，所述vv为垂直发射垂直接收通道；提取所述多类定标器的图像，并计算所述图像中多类角反射器的后向散射截面积；根据所述多类角反射器的后向散射截面积对所述多类定标器的图像进行辐射校正和配准；建立所述极化合成孔径雷达定标模型，所述模型的公式为公式1：公式1O＝RST+N，其中，O为实际测量极化散射矩阵，S为理论极化散射矩阵，R为接收端失真矩阵，T为发射端失真矩阵，N为背景噪声矩阵；将所述极化合成孔径雷达定标模型的公式改写为矩阵形式，得到公式2：公式2其中，所述接收端失真矩阵R和发射端失真矩阵T中各有四个元素且均为未知。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述模型进行预处理得到定标参数矩阵，具体包括：忽略所述背景噪声矩阵，将所述极化合成孔径雷达定标模型的矩阵形式矢量化，得到矢量形式的所述极化合成孔径雷达定标模型，将所述矢量形式的所述极化合成孔径雷达定标模型整理后得到公式3：公式3将所述接收端失真矩阵R和发射端失真矩阵T所组成的定标参数矩阵的各元素的值赋给矩阵l，则所述矩阵l即为所述定标参数矩阵，所述矩阵l表示为公式4：公式4根据所述接收端失真矩阵R和发射端失真矩阵T中各有四个元素且均为未知，将第i类定标器的理论散射矩阵Si的值分别根据公式3进行计算，得到矩阵l的十六个参数中仅RvvTvv、RhhThh、RvvTvh、RvhThh、RvvThh、RhvTvv、RhhThv和RhhTvv这八个参数相应地与第i类定标器的实际测量极化散射矩阵的值Oi有关且为相互独立参数，余下的八个参数为可由所述矩阵l的八个独立参数进行表示的非独立参数，根据所述公式3和公式4，将所述矩阵l的八个独立参数的公式表示为公式5：公式5根据所述公式3、公式4和公式5，所述矩阵l中的八个非独立参数由所述八个独立参数进行表示，得到公式6：公式6将所述公式5和6代入所述公式4，得到公式7：公式74.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于最小二乘原理的牛顿迭代法，建立误差方程解算所述定标参数矩阵，减小偶然误差因素对定标参数估值的影响，具体包括：步骤a，将第i类理论极化散射矩阵Si和与之对应的第i类实际测量极化散射矩阵Oi代入所述公式7,得到公式8：公式8其中，Oivv表示第i类定标器垂直同极化的实际测量值，Oihh表示第i类定标器水平同极化的实际测量值，Oivh表示第i类定标器垂直发射水平接收的交叉极化实际测量值，Oihv表示第i类定标器水平发射垂直接收的交叉极化实际测量值；Sivv表示第i类定标器垂直同极化的理论值，Sihh表示第i类定标器水平同极化的理论值，Sivh表示第i类定标器垂直发射水平接收的交叉极化理论值，Sihv表示第i类定标器水平发射垂直接收的交叉极化理论值；将所述公式8中的i个方程组联立求解得到所述矩阵l初始值l0，所述初始值l0的公式为公式9：公式9其中，表示矩阵的转置；将所述初始值l0和第i类理论极化散射矩阵Si代入所述公式7，得到公式10：公式10其中，为第i类实际测量极化散射矩阵Oi的初始值，表示矩阵的转置；步骤b，对所述公式7进行线性化，并建立误差方程，所述误差方式的公式为公式11：公式11V＝BΔl-α，其中，V表示实际测量值与真实值的差值，表示系数矩阵，表示实际测量值与初始值的差值，Oi表示实际测量值，Δl＝l-l0表示改正量，将所述公式11改写得到公式12：公式12步骤c，根据所述公式12得到公式13，所述公式13为误差方程V1vv、V1hh、V1vh、V1hv、V2vv、V2hh、V2vh、V2hv、V3vv、V3hh、V3hh、V3vh的矩阵表达式：公式13根据所述公式12解算所述矩阵l的改正量Δl，得到公式14：公式14Δl＝(BTB)-1BTα，其中，BT表示B的转置；将所述初始值l0、和所述实际测量值Oi代入所述公式13，得到公式15：公式15其中，表示矩阵的转置；步骤d，将所述公式9和公式15相加得到l1的公式16：公式16l1＝l0+Δl1，同理，得到公式17：公式17ln+1＝ln+Δln+1，其中，n为迭代次数；步骤e，对所述步骤a、b、c、d进行迭代解算。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述终止条件为当所述改正量Δl小于预先设定的阈值时终止所述解算，所述定标参数估值的公式为公式18：公式18l＝(l11l22l31l32l33l41l42l44)。6.一种极化合成孔径雷达的定标处理装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取极化合成孔径雷...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵争，石惊涛，杨书成，卢丽君，黄国满，程春泉，章彭，徐志达，
申请(专利权)人：中国测绘科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11
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