[發明專利]一種多模式微波遙感器散射計模式的系統模擬方法

有效

• 申請號: 202010775079.0
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN112068133B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 周鵬;薛蓮;戴永壽;萬勇;曲曉俊;孫偉峰;李立剛;郝憲鋒
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01S13/90
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

1.一種多模式微波遙感器散射計模式的系統模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.多模式微波遙感器散射計模式的系統參數設計；

S2.分別設置低中高風速條件下的風場；

S3.海面模擬；

S4.計算每個分辨單元后向散射系數的理論值；

S5.模擬海面雷達回波信號；

S6.模擬接收機輸出端回波功率的測量值；

S7.由雷達方程計算后向散射系數測量值；

S8.風場反演；

其中步驟S1中參數設計的過程如下：

S1.1.獲取散射計模式性能指標及系統參數；

S1.2.計算內波束視角、內波束入射角、外波束視角和外波束入射角；

S1.3.計算方位向天線尺寸與距離向天線尺寸；

S1.4.計算天線轉速范圍和PRF范圍；

S1.5.計算信號帶寬；

S1.6.計算去調頻處理后的信號帶寬；

S1.7.計算信噪比SNR；

S1.8.計算峰值發射功率；

S1.9.輸出系統參數的設計結果；

其中步驟S1.1中，由用戶指定的散射計模式性能指標包括：地距分辨率ρ_gr、方位分辨率ρ_az、內波束刈幅W_n、外波束刈幅W_f和回波功率歸一化標準偏差K_p；需與合成孔徑雷達(SAR)模式保持一致的散射計模式系統參數包括：平臺高度H、平臺速度v、平臺地面速度v_g和載波頻率f_c；需由用戶綜合各種因素給出的散射計模式系統參數包括：脈沖寬度T_r、接收機噪聲系數F和系統損耗L_s；步驟S1.2中，波束視角α與入射角θ間的關系式為：式中，R_e為地球平均半徑；內、外波束的刈幅與波束視角、入射角間的關系為：W_n＝2·R_e·(θ_n-α_n)，W_f＝2·R_e·(θ_f-α_f)，式中，α_n和θ_n為內波束的視角和入射角，α_f和θ_f為外波束的視角和入射角；步驟S1.3中，計算方位向天線尺寸與距離向天線尺寸的步驟如下：

S1.3.1.計算內波束斜距R_n，公式為：

S1.3.2.計算外波束斜距R_f，公式為：

S1.3.3.計算距離向波束寬度公式為：

S1.3.4.計算方位向波束寬度公式為：

S1.3.5.計算距離向天線尺寸l_r，公式為：式中，λ為雷達波長；

S1.3.6.計算方位向天線尺寸l_a，公式為：

其中步驟S1.4中，天線旋轉速度Ω的范圍公式為：脈沖重復頻率PRF的下限公式為：式中，M為散射計的波束個數，v_t為波束足印在地面掃描時的切向速度；脈沖重復頻率PRF的上限公式為：式中，C為光速；步驟S1.5中，信號帶寬B的計算公式為：式中，rdv_rms、分別為風速相對誤差的均方根誤差和風向相對誤差的均方根誤差；步驟S1.6中，去調頻處理后的帶寬B_s計算公式為：

2.根據權利要求1所述的多模式微波遙感器散射計模式的系統模擬方法，其中步驟S1.7中，信噪比SNR計算公式為：式中，K_p為回波功率歸一化標準偏差，N為獨立采樣數，N＝4B_sT_r，取信噪比SNR計算值的2倍做為輸出的信噪比SNR；步驟S1.8中，峰值發射功率P_t的計算公式為：式中，k_b為玻爾茲曼常數，T₀＝290K，G為天線增益，NEσ⁰為系統的歸一化等效噪聲系數。