[發明專利]一種基于GNSS信號的極化SAR偽彩圖合成方法

在審

• 申請號: 202211247117.0
• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115453537A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 王峰;況珂源;楊東凱
• 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;G01S7/41;G06T5/50
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 賈瑞華

本發明提供一種基于GNSS信號的極化SAR偽彩圖合成方法，屬于合成孔徑雷達技術領域，極化SAR偽彩圖合成方法包括：實時捕獲跟蹤衛星的直達信號并接收回波信號；基于直達信號及回波信號，采用后向投影算法構建SAR灰度圖像；根據SAR灰度圖像確定輸入數據矩陣；輸入數據矩陣為全極化散射回波數據矩陣或對應的協方差矩陣或對應的相干矩陣；對輸入數據矩陣進行極化目標分解，確定各元素的面散射分量值、二次散射分量值及體散射分量值，進而確定待合成彩圖中各像素的藍色比例值、綠色比例值及紅色比例值；根據待合成彩圖中各像素的藍色比例值、綠色比例值及紅色比例值，合成高分辨率的SAR偽彩圖，實現全天候觀測。

技術領域

本發明涉及合成孔徑雷達技術領域，特別是涉及一種基于GNSS信號的極化SAR偽彩圖合成方法。

背景技術

外輻射源雷達是利用非合作輻射信號作為照射源的雙/多基地特種體制雷達。近二十年來，利用廣播電視、通訊基站、導航和通信衛星、無線局域網絡等作為照射源的外輻射源雷達逐漸發展成為新型探測技術的研究重點。早期用作外輻射源雷達的頻段主要集中在米波段和分米波段，隨后，基于星載輻射源的無源雷達系統逐步受到廣泛關注，如地球通信衛星系統、星載雷達系統以及GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem，全球導航衛星系統)等，信號頻段也提高到微波波段(1～30GHz)和毫米波波段(30～300GHz)。外輻射源雷達可用于目標的探測、成像、分類與識別等。

極化是電磁波的本質屬性之一，是除頻率、幅度、相位之外的又一維重要信息。電磁波的傳播和散射都是矢量現象，而極化正是用來研究電磁波的這種矢量特征。SAR(SyntheticApertureRadar，合成孔徑雷達)系統常用四種極化方式——HH、VV、HV、VH。GNSS-R(GlobalNavigationSatellite System-Reflectometry，全球衛星導航系統反射信號技術)遙感多極化，是指在GNSS發射信號極化特性固定的情況下(即右旋圓極化)，采用不同極化的接收天線接收目標物的反射信號，包括圓極化(左旋、右旋)和線極化(垂直、水平)。關于GNSS-R試驗觀測及建模方法的絕大多數研究已形成共識，即采用LHCP(LeftHandCircularPolarized，左旋圓極化天線)接收高仰角GNSS反射信號，通過反射率與目標物介電常數建立聯系；或采用RHCP(RightHand CircularPolarized，右旋圓極化天線)接收低仰角狀態下直射和反射信號的疊加信號，通過信號干涉特性與目標參數建立聯系。

傳統的SAR圖像通過彩色密度分割的方法從幅度圖中獲得偽彩圖，反映不同目標功率強度大小，對于極化SAR偽彩圖的合成，利用目標的極化特性，可以從更多維度上分析。極化SAR偽彩圖合成的兩個步驟：尋找對應RGB三原色通道的數據和基于場景先驗知識對RGB各通道數據進行歸一化處理。將極化目標分解得到的數據對應到RGB三原色通道，反映場景目標與面目標、二面角目標和體散射目標三類典型目標的相似程度，從偽彩圖上將不同的目標類型區分出來。但是傳統的全極化SAR系統設計復雜度高，對天線的設計要求高。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于GNSS信號的極化SAR偽彩圖合成方法，可提高SAR偽彩圖的分辨率及SAR偽彩圖的合成效率，實現全天候觀測。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于GNSS信號的極化SAR偽彩圖合成方法，包括：

實時捕獲跟蹤衛星的直達信號并接收回波信號；

基于所述直達信號及所述回波信號，采用后向投影算法，構建SAR灰度圖像；

根據所述SAR灰度圖像確定輸入數據矩陣；所述輸入數據矩陣為全極化散射回波數據矩陣或全極化散射回波數據矩陣對應的協方差矩陣或全極化散射回波數據矩陣對應的相干矩陣；所述全極化散射回波數據矩陣包括所述SAR灰度圖像中各像素點的極化散射矩陣；