[發明專利]一種基于全極化高軌SAR的電離層時變TEC測量方法

有效

• 申請號: 201710742832.4
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107561534B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 陳杰;郭威;曾虹程;王鵬波;楊威
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文穎

1.一種基于全極化高軌SAR的電離層時變TEC測量方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

步驟一：計算方位向合成孔徑點數；

根據雷達系統參數，計算方位向合成孔徑點數Num_a；

步驟二：方位向數據補零；

根據步驟一計算得到的方位向合成孔徑點數Num_a，分別在每個極化通道圖像數據每一列的頭部和尾部補零，補零數目均為Num_a/2，得到新的四個極化通道圖像數據分別為M_HH-ins、M_HV-ins、M_VH-ins、M_VV-ins；

步驟三：方位向傅里葉變換；

將步驟二得到的補零后的四個極化通道圖像數據M_HH-ins、M_HV-ins、M_VH-ins、M_VV-ins沿每個距離門按列進行快速傅里葉變換(FFT)，得到方位向頻譜數據M_HH-FFT、M_HV-FFT、M_VH-FFT、M_VV-FFT；

步驟四：方位向信號解壓縮，獲取等效方位向回波頻譜信號；

根據雷達系統參數，計算每個距離門對應的參考斜距R_ref，進而計算出方位向信號解壓縮因子Φ_decom，利用該解壓縮因子乘以步驟三所得的方位向頻譜數據M_HH-FFT、M_HV-FFT、M_VH-FFT、M_VV-FFT得到等效方位向回波頻譜信號M_HH-decom-FFT、M_HV-decom-FFT、M_VH-decom-FFT、M_VV-decom-FFT；

步驟五：方位向逆傅里葉變換；

將步驟四得到的等效方位向回波頻譜信號M_HH-decom-FFT、M_HV-decom-FFT、M_VH-decom-FFT、M_VV-decom-FFT沿每個距離門進行快速逆傅里葉變換，得到方位向回波信號M_HH-echo、M_HV-echo、M_VH-echo、M_VV-echo；

步驟六：估計法拉第旋轉角；

根據步驟五得到的四個極化通道方位向回波信號M_HH-echo、M_HV-echo、M_VH-echo、M_VV-echo，通過線性組合得到一組正交圓極化波信號Z₁₂和Z₂₁，通過該組正交圓極化波信號共軛相乘取幅角FR_temp，對FR_temp進行平滑處理后得到法拉第旋轉角估計值FR；

步驟七：獲取合成孔徑時間內的時變TEC；

根據步驟六得到的估計法拉第旋轉角值FR，利用時變TEC與法拉第旋轉角間的線性轉換關系，獲得合成孔徑時間內每個方位時刻的TEC，即合成孔徑時間內的時變TEC。

2.根據權利要求1所述的一種基于全極化高軌SAR的電離層時變TEC測量方法，其特征在于，所述的步驟一具體包括：

根據雷達系統參數，計算方位向合成孔徑點數Num_a：

式中，λ表示雷達系統工作波長，R_o表示場景中心點的參考斜距，L_a表示方位向天線長度，V_ref表示以場景中心點為參考時的等效速度，PRF表示雷達脈沖重復頻率；floor(x)表示取不大于x的最大偶數運算。