[发明专利]一种利用雷达卫星标定多台地面接收机幅度一致性的方法

说明书

技术领域

本发明属于微波遥感定标技术领域，具体是一种利用雷达卫星标定多台地面接收机幅度一致性的方法。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)是微波遥感的重要工具，其不受天气、地理和时间条件的限制，能提供全天时和全天候的连续观测，在微波遥感领域如军事侦查、资源探测、海洋观测、农作物估产、灾害防治、生态监测等方面得到了广泛的引用。

由于SAR系统的整个信号流程中存在着许多误差源，使得总体传递函数具有不确定性，造成雷达图像测量重复性差和雷达图像不能精确反映实际地物目标的回波特性。也就是说未经定标的合成孔径雷达不能实现对地定量观测，使得雷达图像高质量应用受到严重限制。为此，必需对SAR进行定标。

SAR定标的一个重要项目就是在轨天线方向图测量。星载SAR天线在地面已经进行过测试，但由于卫星发射时天线须折叠，待入轨后天线再展开，此过程不可避免带来天线一定形变，展开后在外太空失重和极度寒冷的条件也会导致SAR天线方向图实际形状与地面测试结果有一定差异。为实线精确定标，须以SAR工作时候的天线方向图作为定标处理的输入，因此，天线方向图在轨测试是SAR定标的一项重要内容，其精度直接影响到SAR图像的定标精度。

目前测量在轨天线方向图的主要方法之一是采用地面接收机。将多台地面接收机沿距离向布设在SAR测绘带内，当卫星飞过地面接收机布设区域后，单台地面接收机即可接收到SAR发射天线方位向天线方向图，多台地面接收机接收到的发射天线方向图进行距离校正和拟合后，即可得到SAR完整二维天线方向图。

考虑到地面接收机为射频有源设备，其精度和稳定度存在个体差异，即使接收相同的功率电平信号，其输出的测量结果也可能有一定差异，由此带来天线方向图的测量误差。因此地面接收机在实际使用前须进行一次幅度一致性标定，采用相同的信号输入到各台地面接收机，确保输入相同的情况下对各台地面接收机的测量输出进行修正。

一致性标定常用方法为使用标准增益喇叭发射信号、地面接收机接收的方法。标准增益喇叭架设在高处，单台地面接收机布设在远场条件规定的距离之外，先精确对准地面接收机接收天线和标准增益喇叭天线，标定时采用高稳定度的信号源输出一定功率电平的脉冲调制信号到标准增益喇叭，启动地面接收机接收并记录存储数据。一台标定完毕后移开，另一台挪到前一台的位置，再执行上述流程，然后对数据进行处理，找出修正值。

这个方法存在较多人为误差源，非理想的远场条件、各台设备指向对准不完全一致、信号源输出幅度随时间发生变化、各设备工作状况等都会影响最终测试结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用雷达卫星标定多台地面接收机幅度一致性的方法，采用星载SAR作为发射信号，多台地面接收机同时同地接收的方式，工作环境和工况具有高度的一致性，确保了幅度一致性标定结果的准确性和可靠性。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种利用雷达卫星标定多台地面接收机幅度一致性的方法，其包括以下步骤：

步骤一：选择多台地面接收机布设场地：地面接收机的布设场地在来波方向的前方无遮挡，多台地面接收机布设时，相互之间的海拔高度相差不能超过5个雷达分辨率单元；

步骤二：地面接收机布设：地面接收机要布设于在轨星载SAR的测绘带内中心位置，确保地面接收机能接收到在轨星载SAR距离向主瓣发射的信号，同时相邻两台地面接收机布设时要沿着测绘带距离向拉开不少于5个雷达分辨率单元，沿着测绘带方位向拉开不少于30个雷达分辨率单元；

步骤三：地面接收机工作并获取数据：地面接收机采用电池或市电供电，因为发电机会产生频谱很宽的干扰，在幅度一致性标定时，不能用发电机供电；根据在轨星载SAR过顶时间和方位，设定地面接收机开机工作参数，待在轨星载SAR过顶后，根据地面接收机操作手册，获取各地面接收机接收的原始数据；

步骤四：数据处理：用软件对获取的数据进行处理，得到各台地面接收机的接收天线口面的功率密度，为反演值；对多台地面接收机的反演结果取平均值作为有效值；将各台反演值与有效值之差作为修正系数，在日后的历次接收数据预处理中均使用此修正系数修正反演值，直到下一次接收机幅度一致性标定。

所述的利用雷达卫星标定多台地面接收机幅度一致性的方法，其所述步骤一中场地的选择，以每台地面接收机的布设点为中心，10个雷达分辨单元乘30个雷达分辨单元的范围内高度落差不能超过2个分辨单元，特别是天线口面前方50个雷达分辨单元内不能有另外一台地面接收机或其他物体遮挡本地面接收机接收信号。