一种基于热带雨林的极化定标方法技术

本发明专利技术提供了一种基于热带雨林的极化定标方法，该方法主要利用热带雨林对

【技术实现步骤摘要】
一种基于热带雨林的极化定标方法


[0001]本专利技术属于雷达数据处理
，具体涉及一种基于热带雨林的极化定标方法
。

技术介绍

[0002]极化定标，估算不同极化通道之间在幅度和相位上的偏差，以恢复雷达照射区域中地物的散射矩阵
。
对
SAR
数据进行极化定标处理，是开展数据应用和研究的关键前提
。
全极化雷达天线在实际工作时，不同极化通道间存在一定程度信号泄露，导致雷达天线测量所得的散射矩阵存在失真
。
因此须对失真进行校正，消除不同极化通道之间的偏差，恢复地物实际的散射矩阵，方可利用测量的
SAR
影像数据，分析和提取地物信息
。
[0003]现有极化标定方法存在以下缺陷：
[0004]①
：现有极化定标方法，大多需要利用至少一个点目标解算极化定标参数，因此需要人为布设定标器，故会增加定标的人力
、
物力成本，降低极化定标效率
。
[0005]②
：大多算法采用迭代运算估计定标参数，因此存在解算过程耗时
、
影像定标效率的问题；
[0006]③
：针对国产
SAR
卫星而言，每年需要进行1‑2次的定标实验
。
一般是采用布设人工点目标的方法，估算极化定标参数，完成
SAR
数据的定标工作
。
但由于布设点目标费时费力
、
且需要定标的数据量较大，因此通过点目标解算定标参数的方法，对目前
SAR
卫星数据的定标而言，是一个较大的挑战和难题
。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本专利技术提出一种基于热带雨林的极化定标算法，不需要额外布设人工点目标，大大减少定标的成本，提高极化定标效率
。
特别是针对国产
SAR
卫星而言，可加快完成极化定标任务
。
[0008]本专利技术采用的技术方案为：
[0009]一种基于热带雨林的极化定标方法，该方法主要利用热带雨林对
SAR
的后向散射特征，通过非迭代运算估算极化标定参数，其估算步骤包括：
[0010]步骤1：基于测量所得全极化
SAR
影像，计算得到观测协方差矩阵
[C]；
[0011]步骤2：基于计算所得观测协方差矩阵
[C]，结合散射特征，解算串扰
δ
；
[0012]步骤3：利用在步骤2中所求
δ
，对观测协方差矩阵
[C]进行修正，得到修正后的协方差矩阵
[∑
′
]；
[0013]步骤4：基于修正串扰后的协方差矩阵
[∑
′
]，在结合散射特征，估算通道不平衡
α
和
k
；
[0014]步骤5：通过步骤1～4的解算和推导，即可利用测量的
SAR
影像，估算得到极化定标参数，在此过程中，不需要布设人工点目标
。
[0015]优选的，用到的散射特征包括散射互异性
、
同极化和交叉极化的不相关性
、
同极化
元素在幅度和相位上的统计等价性，其各自的表达式如下：
[0016](1)
散射互异性：
[0017][0018]式中，
S
hh
、S
hv
、S
vh
、S
w
分别为全极化
SAR
四个极化通道的测量数据，
< >
表示空间平均运算，
*
表示共轭运算；
[0019](2)
同极化和交叉极化的不相关性：
[0020][0021](3)
同极化元素在幅度和相位上的统计等价性：
[0022][0023][0024]优选的，在步骤1中，观测协方差矩阵
[C]的具体公式如下：
[0025][0026]上式中，上标
H
表示共轭转置运算
。
[0027]优选的，在步骤2中，基于计算所得观测协方差矩阵
[C]，结合同极化和交叉极化的不相关性，采用下式推算串扰
δ
；
[0028][0029]式中，
δ
＝
[u v w z]T
，字母
u、v、w、z
表示串扰
δ
的元素，为待求未知量；
X
＝
[C
hvhh C
vhhh C
hvvv C
vhvv
]T
，为矩阵方程的常数项；
均为矩阵方程的系数矩阵；
Re()、Im()
分别表示求实部
、
虚部的函数，上标
T
表示矩阵转置运算
。
[0030]优选的，在步骤3中，修正后的协方差矩阵
[∑
′
]的表示式如下：
[0031][∑
′
]＝
[M]‑1[C]([M]H
)
‑1ꢀꢀ
(7)
[0032]式中，矩阵
[M]由串扰
δ
的元素构造得到，具体为：
[0033][0034]优选的，在步骤4中，基于修正串扰后的协方差矩阵
[∑
′
]，结合散射互异性
、
同极化元素在幅度和相位上的统计等价性，估算通道不平衡
α
和
k
：
[0035][0036][0037]式中，函数
exp()
表示构造一个以
e
为底的指数；函数
Arg()
表示求复数的主幅角；
i
为虚数单位；
∑
′
vhvh
、∑
′
hvhv
、∑
′
vhhv
、∑
′
hhhh
、∑
′
hvhv
、∑
′
vhvh
、∑
′
vvvv
、∑
′
vvhh
、∑
′
vhhv
均为矩阵
[∑
′
]中的元素
。
[0038]本专利技术的有益效果：
[0039]本专利技术提出了一种基于热带雨林的极化定标方法，采用一种非迭代运算估算极化定标参数，不需要人为布设定标器，因此可节约大量的人力
、
物力成本，提高极化定标效率
。
且针对
SAR
卫星而言，可以加快完成极化定标任务
。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于热带雨林的极化定标方法，其特征在于，该方法主要利用热带雨林对
SAR
的后向散射特征，通过非迭代运算估算极化标定参数，其估算步骤包括：步骤1：基于测量所得全极化
SAR
影像，计算得到观测协方差矩阵
[C]
；步骤2：基于计算所得观测协方差矩阵
[C]
，结合散射特征，解算串扰
δ
；步骤3：利用在步骤2中所求
δ
，对观测协方差矩阵
[C]
进行修正，得到修正后的协方差矩阵
[∑
′
]
；步骤4：基于修正串扰后的协方差矩阵
[∑
′
]
，在结合散射特征，估算通道不平衡
α
和
k
；步骤5：通过步骤1～4的解算和推导，即可利用测量的
SAR
影像，估算得到极化定标参数，在此过程中，不需要布设人工点目标
。2.
根据权利要求1所述的一种基于热带雨林的极化定标方法，其特征在于，用到的散射特征包括散射互异性
、
同极化和交叉极化的不相关性
、
同极化元素在幅度和相位上的统计等价性，其各自的表达式如下：
(1)
散射互异性：式中，
S
hh
、S
hv
、S
vh
、S
vv
分别为全极化
SAR
四个极化通道的测量数据，
< >
表示空间平均运算，
*
表示共轭运算；
(2)
同极化和交叉极化的不相关性：
(3)
同极化元素在幅度和相位上的统计等价性：同极化元素在幅度和相位上的统计等价性：
3.
根据权利要求2所述的一种基于热带雨林的极化定标方法，其特征在于，在步骤1中，观测协方差矩阵
[C]
的具体公式如下：
上式中，上标
H
表示共轭转置运算
。4.
根据权利要求2所述的一种基于热带雨林的极化定标方法，其特征在于，在步骤2中，基于计算所得观测协方差矩阵
[C]
，结合同极化和交叉极化的不相关性，采用下式推算串扰
δ
；式中，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙光德，刘磊，万刚，王珏，王帅，尹云霞，彭思卿，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：