[发明专利]星载合成孔径雷达的极化系统参数设计方法

摘要

本发明属于电子信息技术领域，具体为一种星载合成孔径雷达的极化系统参数设计方法。本发明针对极化目标分解，地表分类，军事目标探测和植被高度反演这四种终端应用，提出了极化系统参数的设计方法。所述极化系统参数包括极化串扰、通道不平衡和系统噪声中的一种或几种。设计方法都是建立终端应用评价指标和极化系统参数之间的关联模型。关联模型包括了理论模型公式或数值传递关系。根据关联模型，进而可以提出相应终端应用的极化系统参数设计需求。本发明为星载合成孔径雷达系统设计者提供了极化系统参数设计方法，可以确保设计的合成孔径雷达系统能按应用需求提供数据服务。

主权项

1.一种星载合成孔径雷达的极化系统参数设计方法，其特征在于，针对极化目标分解，地表分类，军事目标探测和植被高度反演这四种终端应用，通过建立终端应用评价指标和极化系统参数之间的关联模型进行极化系统参数设计，关联模型包括了理论模型公式或数值传递关系；所述极化系统参数包括极化串扰、通道不平衡和系统噪声中的一种或几种；其中：对于极化目标分解应用，建立评价指标和极化串扰之间的关联模型公式；对于地表分类应用，建立评价指标和极化串扰之间的数值关系；对于军事目标探测应用，建立评价指标和极化串扰之间的数值关系；对于植被高度反演应用，不仅建立评价指标与极化串扰、通道不平衡和系统噪声之间的关联模型公式，还得到评价指标和这三个极化系统参数之间的数值传递关系，理论模型公式和数值关系相互验证；具体设计方法如下：终端应用为极化目标分解时，其评价指标为取向参数p和散射机理参数g，采用基于偏导数的灵敏度理论分析，建立极化串扰δ1和取向参数扰动量|Δp|、散射机理参数扰动量|Δg|之间的关联模型，该理论模型公式如下：其中:δ1为极化串扰，p1、k为中间变量；进而得到极化目标分解应用的极化串扰需求；终端应用为地表分类时，其评价指标为极化分解熵参数H，极化旋转角参数α，极化去取向理论中反映地表介电特征的参数u，反映地表散射机制的参数v，以及地表分类误差；四个极化分解参数H、α、u和v和地表分类误差对极化串扰δ2的敏感性采用映射投影算法MPA进行仿真包含多种地表类型的合成孔径雷达图像来进行敏感性分析，建立极化串扰δ2与H，α，u，v，以及地表分类误差之间的数值传递关系，进而得到地表分类应用的极化串扰需求；终端应用为军事目标探测时，其评价指标为目标探测精度，目标探测精度对极化串扰δ3的敏感性采用双向解析射线追踪算法BART进行仿真多种场景来进行敏感性分析，建立极化串扰δ3与目标探测精度之间的数值传递关系，进而得到军事目标检测应用的极化串扰需求；终端应用为植被高度反演时，其评价指标为植被高度反演误差Δ，对由极化系统参数构成的扰动矩阵进行特征值分析，建立相干优化法植被高度反演误差Δ与极化串扰δ₄、通道幅度不平衡|f|、噪声功率三个极化系统参数之间的关联模型，该关联模型的理论公式如下：其中：δ₄为极化串扰，为噪声矢量，A为常数，|f|为通道幅度不平衡，为噪声功率；进而得到植被高度反演应用的极化串扰、通道幅度不平衡和噪声需求；此外，终端应用为植被高度反演时，随机植被高度反演误差的均值对极化串扰δ₄、通道幅度不平衡|f|和噪声功率的敏感性采用PolSARproSim森林仿真器仿真森林场景来进行敏感性分析，建立三个极化系统参数与植被高度反演误差的均值之间的数值传递关系，进而得到植被高度反演应用的极化串扰、通道幅度不平衡和噪声需求，该数值关系和理论模型关系式是相互统一的。