[發(fā)明專利]流速測(cè)量中順軌干涉SAR的多普勒中心誤差補(bǔ)償方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711160381.X
• 申請(qǐng)日: 2017-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108152817A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于祥禎;叢穎娜;王佳;朱炳祺;馬婷婷;馬憲超;鄒小東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海無(wú)線電設(shè)備研究所
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90;G01P5/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之

本發(fā)明涉及一種流速測(cè)量中順軌干涉SAR的多普勒中心誤差補(bǔ)償方法，包含：S1、計(jì)算順軌干涉SAR的海面回波功率譜；S2、根據(jù)海面回波自相關(guān)函數(shù)與海面回波功率譜成傅里葉變換對(duì)關(guān)系，計(jì)算海面回波自相關(guān)函數(shù)的各階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)值；S3、根據(jù)順軌干涉相位近似等于海面回波自相關(guān)函數(shù)相位的關(guān)系，通過(guò)海面回波自相關(guān)函數(shù)的各階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)值，計(jì)算順軌干涉相位的各階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)值；S4、根據(jù)順軌干涉相位的各階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)值，對(duì)順軌干涉SAR的多普勒中心進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明在成像延時(shí)較大的情況下，能夠補(bǔ)償由Bragg共振波相速度、波浪軌道速度以及各種調(diào)制引起的速度場(chǎng)的高階速度變化量所產(chǎn)生的多普勒中心誤差，提高表面流場(chǎng)速度的測(cè)量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及順軌干涉SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達(dá))的流場(chǎng)速度測(cè)量方法，具體是指流速測(cè)量中順軌干涉SAR的多普勒中心誤差補(bǔ)償方法，屬于微波遙感技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

順軌干涉合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar，SAR)在海洋上的一個(gè)主要應(yīng)用是進(jìn)行流場(chǎng)速度反演，研究表明利用順軌干涉SAR直接獲得的多普勒(Doppler)速度場(chǎng)實(shí)際是表面流場(chǎng)速度、布拉格(Bragg)共振波相速度、波浪軌道速度等的疊加，所以想要得到表面流場(chǎng)速度，就需要在多普勒速度中濾除Bragg共振波相速度以及波浪軌道速度這兩個(gè)分量。

在實(shí)際海洋中，洋流是由風(fēng)場(chǎng)以及海水密度差異等因素而引起的海面整體性漂移，通常情況下在較大范圍內(nèi)變化不大，與Bragg共振波相速度以及波浪軌道速度相比，其是緩變的，所以可以將海表徑向多普勒速度場(chǎng)分解為：

其中，v₀是洋流速度徑向分量，為Bragg共振波相速度以及波浪軌道速度變化的徑向分量。

在順軌干涉SAR相鄰?fù)ǖ赖某上裱訒r(shí)為Δt時(shí)，多普勒速度場(chǎng)ν_D(τ)引起的多普勒中心偏移量可以表示為：

從上式可以發(fā)現(xiàn)，利用干涉相位直接獲得的Doppler中心除了包含洋流速度和Bragg共振波平均相速度以及波浪軌道速度引起的平均速度變化，還包括Bragg共振波相速度以及波浪軌道速度變化的各階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)。然而目前常用的洋流反演算法，基本都忽略了Bragg共振波相速度、波浪軌道速度以及各種調(diào)制引起的流速隨時(shí)間的變化，即：

但該近似只有當(dāng)成像延時(shí)較小時(shí)才成立。隨著成像延時(shí)的增大，Bragg共振波相速度、波浪軌道速度的加速度項(xiàng)、加加速度項(xiàng)等高階速度變化量產(chǎn)生的多普勒中心偏移量不再可忽略，如不進(jìn)行補(bǔ)償將帶來(lái)較大的流速反演誤差。

現(xiàn)有技術(shù)中，專利CN1299124C《海洋表層流場(chǎng)的獲取方法》，公開(kāi)日期為2007年2月7日，通過(guò)三維海流動(dòng)力學(xué)控制方程對(duì)表層流場(chǎng)進(jìn)行迭代優(yōu)化。所提方法對(duì)選用海洋動(dòng)力模型的精度要求較高，與本發(fā)明的原理和處理思路均不同。

專利CN103630903A《基于順軌干涉SAR測(cè)量海面徑向速度的方法》，公開(kāi)日期為2014年3月12日，利用順軌方向設(shè)置的三幅天線獲取三種不同時(shí)間延時(shí)的干涉相位，從而估算干涉測(cè)流中速度偏差的高階項(xiàng)系數(shù)。該技術(shù)未涉及回波多普勒譜計(jì)算，且高階項(xiàng)系數(shù)計(jì)算與本發(fā)明的處理方法不同。

專利CN104730518A《一種基于高斯擬合的雷達(dá)多普勒譜估計(jì)海面流場(chǎng)方法》，公開(kāi)日期為2015年6月24日，通過(guò)高斯擬合獲取海面回波多普勒譜，對(duì)非線性短波速度分量濾除，進(jìn)行流場(chǎng)速度校正。該技術(shù)未涉及順軌干涉SAR技術(shù)，也不涉及利用回波多普勒譜計(jì)算干涉相位高階導(dǎo)數(shù)。

基于上述，本發(fā)明提出一種流速測(cè)量中順軌干涉SAR的多普勒中心誤差補(bǔ)償方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和限制。

發(fā)明內(nèi)容