一种基于定标场观测的星载综合孔径辐射计误差校正方法技术

一种基于定标场观测的星载综合孔径辐射计误差校正方法，针对星载综合孔径辐射计在轨内定标后仍存在的残余误差及天线前端未校正的误差，通过建立与观测目标场景相似且易建模的区域作为星载综合孔径辐射计的定标场，目标场景与定标场可见度函数按比例作差，最后利用定标场模型亮温对差值重构亮温进行亮温补偿，可以有效校正系统误差，提高重构亮温图像的质量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于定标场观测的星载综合孔径辐射计误差校正方法


[0001]本专利技术涉及一种基于定标场观测的星载综合孔径辐射计误差校正方法，属于空间微波遥感


技术介绍

[0002]综合孔径辐射计采用综合孔径探测体制，在空间频率域中采样，测量双天线相关输出，通过G矩阵亮温重构方法重建场景亮温。综合孔径辐射计所具有的高分辨率的成像性能是建立在理论模型和理想硬件器件基础上的。在实际系统中，各种各样的误差不可避免地存在，例如环境温度和气压引起的增益变化、器件老化引起的通道特性不一致、参量测试的不准确等，会降低综合孔径微波辐射计亮温重构图像的质量，严重时将导致图像的变形，使得图像完全失真。为了实现系统的高精度定量化测量，必须对综合孔径辐射计进行误差校正。
[0003]星载综合孔径辐射计在轨后一般采用周期性注入高低温，通过两点定标等内定标方法对通道幅相误差进行校正。但由于地面测量参数存在精度误差，两点定标后仍存在通道幅相残余误差。并且系统前端的天线部分还存在内定标方法无法校正的天线方向图测量误差、天线安装位置误差等。这些误差最终会影响综合孔径辐射计的相关输出，使重构亮温结果存在误差，影响观测精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统定标方法容易产生误差影响观测精度的问题，提出了一种基于定标场观测的星载综合孔径辐射计误差校正方法。
[0005]本专利技术解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
[0006]一种基于定标场观测的星载综合孔径辐射计误差校正方法，包括：
[0007]利用星载综合孔径辐射计对地球目标场景进行观测，获取目标场景的相关输出测量矩阵，并进行绝对定标，得到定标后的目标场景可见度函数；
[0008]利用星载综合孔径辐射计对定标场进行观测，获取定标场的相关输出测量矩阵，并进行绝对定标，得到定标后的定标场可见度函数；
[0009]利用目标场景可见度函数与定标场可见度函数按比例作差值，得到差值可见度函数；
[0010]将差值可见度函数拆分为地球部分、天空部分；
[0011]利用地球部分差值可见度函数进行亮温重构，并与差值模型天空亮温求和，将定标场模型亮温按比例补偿至重构后的差值亮温，得到校正后的重构亮温。
[0012]所述定标后的目标场景可见度函数，对于任意天线对k/j，目标场景可见度函数表达式为：
[0013][0014][0015]式中，为目标场景可见度函数矩阵的非对角线值，由目标场景的系统温度与相关输出求得。为目标场景可见度函数矩阵的对角线值，等于观测目标场景时的天线温度
[0016]所述定标后的定标场可见度函数，对于任意天线对k/j，定标场可见度函数表达式为：
[0017][0018][0019]式中，V
kj
(T
cal
)为定标场可见度函数矩阵的非对角线值，由定标场的系统温度与相关输出求得。V
k
(T
cal
)为定标场可见度函数矩阵的对角线值，等于观测定标场时的天线温度
[0020]利用星载综合孔径辐射计对定标场进行观测前，选取与观测目标场景相似度达到指定范围且能够进行建模的区域作为星载综合孔径辐射计的定标场，观测目标场景为海洋时，则选择远离陆地干扰的平静海洋区域作为定标场；观测目标场景为陆地时，则选择开阔均匀且无外源干扰的平坦陆地区域作为定标场。
[0021]利用目标场景可见度函数与定标场可见度函数按比例作差值，得到差值可见度函数的具体步骤为：
[0022]利用目标场景与定标场绝对定标后的可见度函数矩阵对角线值计算定标因子F；
[0023]将目标场景的可见度函数测量值减去定标因子乘上定标场的可见度函数测量值，得到差值可见度函数ΔV。
[0024]定标因子F的计算方法为：
[0025][0026]差值可见度函数ΔV的计算方法为：
[0027]ΔV＝V(T
target
)
‑
F
·
V(T
cal
)。
[0028]将差值可见度函数拆分为地球部分、天空部分，具体为：
[0029]ΔV＝ΔV(T
earth
)+ΔV(T
earth_sky
)
[0030]式中，ΔV(T
earth
)为地球部分差值可见度函数，ΔV(T
earth_sky
)为天空部分差值可见度函数。
[0031]通过天文测量精确建模获取差值模型天空亮温，根据冲激响应矩阵G矩阵计算天线部分的模型差值可见度函数ΔV
M
(T
earth_sky
)，利用差值可见度函数减去天空部分模型差值可见度函数获取地球部分的差值可见度函数：
[0032]ΔV(T
earth
)＝ΔV
‑
ΔV
M
(T
earth_sky
)。
[0033]天线部分的模型差值可见度函数ΔV
M
(T
earth_sky
)具体为：
[0034][0035][0036]式中，为差值模型天空亮温，为模型天空亮温，为模型定标场亮温，方向余弦P为亮温离散化个数，Q为可见度函数个数。
[0037]所述冲激响应矩阵G矩阵，为地面测量获取，主要包括地面测量得到的天线方向图、阵列单元位置等数据信息，离散表达式为：
[0038][0039]式中，u＝(x
j
‑
x
k
)/λ0,v＝(y
j
‑
y
k
)/λ0为空间频率，λ0为波长，(x
j
,y
j
)与(x
k
,y
k
)分别为两个天线单元的位置坐标，F
nk
(ξ,η)与F
nj
(ξ,η)为天线归一化方向图，Ω
k
与Ω
j
为对应的天线立体角，为消条纹函数。
[0040]定标场模型亮温按比例补偿到差值重构亮温，得到校正后的重构亮温的具体步骤为：
[0041]通过气象数据对定标场进行精确建模，获取定标场的亮温分布先验模型，根据卫星轨道信息与观测视角，根据定标场亮温先验模型获取星载综合孔径辐射计观测定标场时对应的模型亮温将定标场模型亮温按定标因子比例加回到差值重构亮温，得到校正后的重构亮温。
[0042]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0043](1)本专利技术提供的一种基于定标场观测的星载综合孔径辐射计误差校正方法，通过建立与观测目标场景相似且易建模的区域作为星载综合孔径辐射计的定标场，目标场景与定标场可见度函数按比例作差，最后利用定标场模型亮温对差值重构亮温进行亮温补偿，可以有效校正系统误差，提高重构亮温图像的质量，有效校正内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于定标场观测的星载综合孔径辐射计误差校正方法，其特征在于包括：利用星载综合孔径辐射计对地球目标场景进行观测，获取目标场景的相关输出测量矩阵，并进行绝对定标，得到定标后的目标场景可见度函数；利用星载综合孔径辐射计对定标场进行观测，获取定标场的相关输出测量矩阵，并进行绝对定标，得到定标后的定标场可见度函数；利用目标场景可见度函数与定标场可见度函数按比例作差值，得到差值可见度函数；将差值可见度函数拆分为地球部分、天空部分；利用地球部分差值可见度函数进行亮温重构，并与差值模型天空亮温求和，将定标场模型亮温按比例补偿至重构后的差值亮温，得到校正后的重构亮温。2.根据权利要求1所述的一种基于定标场观测的星载综合孔径辐射计误差校正方法，其特征在于：所述定标后的目标场景可见度函数，对于任意天线对k/j，目标场景可见度函数表达式为：为：式中，V
kj
(T
target
)为目标场景可见度函数矩阵的非对角线值，由目标场景的系统温度与相关输出求得为目标场景可见度函数矩阵的对角线值，等于观测目标场景时的天线温度3.根据权利要求2所述的一种基于定标场观测的星载综合孔径辐射计误差校正方法，其特征在于：所述定标后的定标场可见度函数，对于任意天线对k/j，定标场可见度函数表达式为：所述定标后的定标场可见度函数，对于任意天线对k/j，定标场可见度函数表达式为：式中，V
kj
(T
cal
)为定标场可见度函数矩阵的非对角线值，由定标场的系统温度与相关输出求得。为定标场可见度函数矩阵的对角线值，等于观测定标场时的天线温度4.根据权利要求3所述的一种基于定标场观测的星载综合孔径辐射计误差校正方法，其特征在于：利用星载综合孔径辐射计对定标场进行观测前，选取与观测目标场景相似度达到指定范围且能够进行建模的区域作为星载综合孔径辐射计的定标场，观测目标场景为海洋时，则选择远离陆地干扰的平静海洋区域作为定标场；观测目标场景为陆地时，则选择开阔均匀且无外源干扰的平坦陆地区域作为定标场。5.根据权利要求4所述的一种基于定标场观测的星载综合孔径辐射计误差校正方法，其特征在于：利用目标场景可见度函数与定标场可见度函数按比例作差值，得到差值可见度函数的具体步骤为：
利用目标场景与定标场绝对定标后的可见度函数矩阵对角线值计算定标因子F；将目标场景的可见度函数测量值减去定标因子乘上定标场的可见度函数测量值，得到差值可见度函数ΔV。6.根据权利要求5所述的一种基于定标场观测的星载综合孔径辐射计误差校正方法，其特征在于：定标因子F的计算方法为：差值可见度函数ΔV的计算方法为：ΔV＝V(T
target
)
‑
F
·
V(T
cal
)。7.根据权利要求6所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴袁超，李一楠，宋广南，杨小娇，李鹏飞，姜任之，陈文新，任合，桂一棵，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：