[發明專利]星載SAR方位成像中的電離層空變效應影響判決方法

有效

• 申請號: 201610300802.3
• 申請日: 2016-05-09
• 公開（公告）號: CN106019279B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 董臻;張啟雷;計一飛;張永勝;余安喜;何志華;黃海風;何峰;孫造宇;金光虎
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心43202
• 代理人: 王文惠

技術領域

本發明屬于航天與微波遙感結合的交叉技術領域，特別涉及一種星載SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達)方位成像中的電離層空變效應的影響判決方法。

背景技術

隨著航天技術及微波探測技術的日益發展，星載SAR作為空間探測的重要手段，發揮著越來越重要的作用。當前，星載SAR的頻段范圍和分辨能力進一步擴展，功能進一步增強。其中，工作在低頻段的高分辨星載SAR是主要的發展方向之一。低頻段高分辨的星載SAR具有良好的穿透性能，既能夠發現隱蔽的軍事目標，還廣泛應用于森林生物量反演。然而，隨著工作頻率的降低和分辨率的提高，電離層效應對其成像性能的影響愈加嚴重。

對于中低分辨率的星載SAR而言，合成孔徑時間內的雷達波束在電離層上掃過的長度較小，通常認為該范圍內電離層近似不變。然而事實上，電離層的形態、結構和介質特性會隨空間位置不同而變化，即具有空變效應。對低頻段高分辨星載SAR而言，合成孔徑時間內的雷達波束在電離層上掃過的長度可以達到十幾千米甚至數十千米，因此電離層的空變效應會降低星載SAR回波信號的相干性，進而可能導致其方位成像質量的下降。

電離層空變效應對星載SAR方位成像的影響集中反映在STEC(Slant Total Electron Content，斜距向電子總量)在合成孔徑時間內的變化上，目前尚未查到相應的影響判決方法。

發明內容

本發明的目的是：提出一種電離層空變效應對星載SAR方位成像的影響判決方法，可以應用于星載SAR電離層影響分析與校正處理。

本發明的技術方案是：

已知星載SAR的系統參數包括：載頻f_c，合成孔徑時間T_s，方位向分辨率ρ_a，觀測場景中任意目標點P在東北天坐標系下的坐標為(x₀,y₀,z₀)，該點對應的合成孔徑中心時刻為t₀，星載SAR在方位向慢時間t_n時刻的東北天坐標系軌道坐標數據為n的取值為任意整數并且|t_n-t₀|≤T_s/2。電離層的高度為z_i。

第一步，針對觀測場景中任意目標點P，利用空間直線方程，計算得到方位向慢時間t_n時刻的星載SAR波束在電離層上的東北天坐標系穿刺點(Ionospheric Penetration Point,IPP)坐標

第二步，針對所有的穿刺點坐標利用在線IRI(International Reference Ionosphere，國際參考電離層)模型獲取獲取t₀時刻的電離層垂直向TEC(Total Electron Content，電子總量)值TEC再利用下式得到空變的STEC值：

其中，幾何變換因子γ(t₀)為：

第三步，計算電離層STEC沿方位向的平均空間變化率ΔSTEC：

其中，E{·}代表求平均。

第四步，如果下述不等式同時成立，

則對觀測場景中任意目標點P的方位成像時忽略電離層空變效應的影響，其中K＝40.28m³/s²；否則，必須考慮其影響。

采用本發明可取得以下技術效果：

本發明針對星載SAR方位成像處理，提出了電離層空變效應的影響判決方法，給出了判決門限和判決方法，在星載SAR電離層影響分析與校正處理中有廣泛應用。

附圖說明

圖1是本發明提供的星載SAR方位成像中的電離層空變效應影響判決流程圖；

圖2是星載SAR與電離層幾何關系示意圖；

圖3是隨空間位置變化的電離層垂直向TEC數據；

圖4是電離層空變效應超過判決門限時的星載SAR方位成像結果；

圖5是電離層空變效應未超過判決門限時的星載SAR方位成像結果。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明提供的方法進行詳細說明。