基于定标星的高度计定标方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于定标星的高度计定标系统及方法，该系统利用搭载定标器的定标星对星载雷达高度计进行系统误差校正，从而完成高度计对地定标

【技术实现步骤摘要】
基于定标星的高度计定标方法及系统


[0001]本专利技术涉及微波遥感
，特别是一种基于定标星的高度计定标方法及系统
。

技术介绍

[0002]传统星载高度计在轨外定标主要依赖于地表的人造定标场
、
地面定标器或均匀自然定标场，但传统定标场的选择存在一些问题亟需解决
。
[0003]1、
人工定标场选址的困难：人工定标场的选址条件是地势平坦开阔
、
气候干燥少雨，具有良好的通视性，国内外适合的人工定标场的数目也是屈指可数的，且用于定标的周期较长
。
例如，青海湖辐射定标场受限于湖浪大小与晴雨天气，湖浪较大时，辐射定标的观测工作需停止，晴天日较多的月份主要集中在
11
月
、12
月和翌年1月，冬季湖面有冰封，气温酷冷，增加了定标的难度；美国
Railroad Valley
辐射定标场，理想情况下，反射率应该在一年内保持不变，但受土壤湿度影响严重，该场在秋季才具有较好的均匀性，定标效能最好
。
[0004]2、
自然定标场的逐渐萎缩：这类地区如亚马逊雨林
、
伊利诺伊州农场等，均属于散射系数稳定区域，
Masanobu
利用地表自然定标场所能提供的分布式目标分别成像，提出了一种基于亚马逊雨林获取星载仪器天线方向图的方法，实现对天线方向图估计的精度提升
。
但根据亚马逊人类与环境研究所最新公布的数据，在
2020
年8月至
2021
年7月间，亚马孙雨林的面积缩小了
10476
平方千米，大约相当于9个里约热内卢市，这无疑对本就稀少的自然定标场来说更是雪上加霜
。
[0005]3、
自然定标场的频段限制：目前对于
X
及以上的高频波段，雷达的回波主要集中在植被冠层区，难以对高度计信号产生有效反馈，仅利用均匀自然定标场很难实现定标
。
[0006]4、
大气传输衰减模型难构：辐射定标的过程中，通常利用现有的模型对大气衰减进行校正，而传统定标方案中高度计是通过对地表目标收发信号来获取需要的后向散射系数，这一获取路径中传感器自身存在的系统误差与大气衰减误差耦合在一起，普通的数据处理方式很难将误差分离
。
[0007]总之，受地面定标场以及大气衰减的制约，高度计定标精度难以进一步提升，亟需一种新型的定标方案去解决上述问题
。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于定标星的高度计定标方法，该方法利用定标星对星载雷达高度计进行系统误差校正，从而完成高度计对地定标
。
[0009]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0010]本专利技术提供的基于定标星的高度计定标方法，包括以下步骤：
[0011]将定标星布设介于高度计与地表目标之间；
[0012]当定标星经过高度计正下方时，高度计对定标星发射并接收回波；
[0013]根据雷达距离方程确定定标星与高度计的回波方程；
[0014]通过定标星的回波可以准确算出定标因子，进而将定标因子代入到地表目标的信号方程完成定标任务
。
[0015]进一步，所述定标星上搭载有定标器，定标器能够对高度计发射的脉冲进行调制转发
。
[0016]进一步，所述定标器计算得到的定标因子具有高精度，在不依赖地表定标场的情况下可以直接代入地表目标回波信号完成定标任务
。
[0017]进一步，所述高度计接收定标星的回波输出按照以下公式确定：
[0018][0019]其中，
DN
At
为定标器数字输出，
P
t
为高度计发射功率，
G
为接收天线增益，
G
sys
为接收机系统增益，
λ
为波长，
L
pt
为信号从高度计到达定标星的衰减，
h
t
为高度计与定标星的距离，
f
alt
(
θ
A
,
φ
)
和
f
trans
(
θ
A
,
φ
)
分别代表高度计和有源定标器的方向图，
q
σ
trans
为定标器的后向散射系数
。
[0020]进一步，所述高度计对地表目标的回波结果按照以下公式确定：
[0021][0022]其中，
DN
A
表示高度计接收地表回波的数字输出；
P
r
为高度计接收功率，
G
sys
为高度计接收机系统增益，
P
t
为高度计发射功率，
G
为接收天线增益，
λ
为波长，
L
p
为大气衰减，
h
为高度计与目标的距离，
τ
c
为高度计压缩脉冲；
[0023]进一步，所述定标因子
Y
L
可以表示为：
[0024][0025]根据定标因子，按照以下公式求解地表目标的后向散射系数：
[0026][0027]其中，
σ0表示后向散射系数
。
[0028]本专利技术提供的基于定标星的高度计定标系统，包括存储器
、
处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法
。
[0029]本专利技术的有益效果在于：
[0030]本专利技术提供的基于定标星的高度计定标方法，该方法利用搭载定标器的定标星对星载雷达高度计进行系统误差校正，从而完成高度计对地定标
。
定标器能够对高度计发射的脉冲进行调制转发，利用定标星计算得到的高精度定标因子代入地表目标回波方程，完成定标任务
。
[0031]本方法利用定标星将定标任务从原先的单一“空地”数据获取转化为“高度计
‑
载荷平台
‑
地表目标”一体化定标体系；将定标器从地表移至空间中可以减少甚至消除地杂波的影响，大大降低了传统定标方式下对地表定标场的依赖，将系统误差与大气误差分离，间接完成了系统误差与大气误差耦合的问题
。
[0032]本专利技术的其他优点
、
目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导
。
本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得
。
附图说明
[0033]为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于定标星的高度计定标方法，其特征在于：包括以下步骤：将定标星布设介于高度计与地表目标之间；当定标星经过高度计正下方时，高度计对定标星发射并接收回波；根据雷达距离方程确定定标星与高度计的回波信号；通过定标星的回波计算出定标因子，进而将定标因子代入到地表目标的信号方程完成定标任务
。2.
如权利要求1所述的基于定标星的高度计定标方法，其特征在于：所述定标星上搭载有定标器，所述定标器能够对高度计发射的脉冲进行调制转发
。3.
如权利要求1所述的基于定标星的高度计定标方法，其特征在于：所述定标器计算得到符合精度要求的定标因子，在不依赖地表定标场的情况下可直接代入地表目标回波信号完成定标任务
。4.
如权利要求1所述的基于定标星的高度计定标方法，其特征在于：所述高度计接收定标星的回波输出按照以下公式确定：其中，
DN
At
为定标器数字输出，
P
t
为高度计发射功率，
G
为接收天线增益，
G
sys
为接收机系统增益，
λ
为波长，
L
pt
为信号从高度计到达定标星的衰减，
h
t
为高度计与定标星的距离，
f
alt
(
θ
A
,
φ
)
和
f
tran...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢呈昊，杨桃丽，于瀚雯，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：