CN109752696A - 一种高分辨率合成孔径雷达卫星图像中角反射器rcs校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于遥感卫星技术领域，特别涉及星载合成孔径雷达定标和定量化应用技术。本发明公开了一种高分辨率合成孔径雷达卫星图像中角反射器后向散射截面积(RCS)校正方法，本发明基于点目标回波仿真方法比较计算得到高分辨率合成孔径雷达卫星图像中考虑角反射器角谱特性与中心频点角反射器的后向散射系数修正值，这一方法考虑了高分辨率合成孔径雷达卫星的宽频带信号和大方位向扫描角对角反射器后向散射系数的影响，可以准确计算高分辨率合成孔径雷达卫星图像中角反射器目标对应的准确后向散射截面积，能够为准确进行高分辨率合成孔径雷达卫星绝对辐射定标和准确的物理参数反演提供支撑。

Description

一种高分辨率合成孔径雷达卫星图像中角反射器RCS校正 方法

技术领域

本发明涉及遥感卫星应用技术领域，特别是涉及一种星载合成孔径雷达定标和定量化应用技术。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)卫星是一种有源遥感设备，可全天时、全天候工作，获得高分辨率地面场景SAR图像。SAR图像反映的是地物的后向散射特征，为了从SAR图像中提取准确的目标后向散射系数，必须对SAR卫星系统进行绝对辐射定标，提取系统定标常数。

三面角反射器是SAR卫星系统常用的绝对辐射定标设备，可提供高精度的后向散射截面积(RCS)作为定标参考，其RCS的准确计算是实现高精度定标的前提。但是在高分辨率SAR卫星系统情况下，角反射器存在空间角谱响应特性，而目前常用的技术均是以中心频点和中心视角的RCS作为角反射器的RCS，未考虑角反射器的空间角谱响应特性，因此计算结果不准确。

为解决这一问题，必需结合卫星系统的成像参数计算角反射器宽频带响应特性对中心频点RCS的修正值,这是实现高分辨率合成孔径雷达卫星图像定量化应用的前提。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是为了修正高分辨率星载合成孔径雷达系统成像情况下角反射器空间角谱响应特性对三面角反射器后向散射系数精度的影响，提供一种测量高分辨率合成孔径雷达卫星图像中角反射器RCS校正方法。

本发明采用的一个技术方案是：

一种测量高分辨率合成孔径雷达卫星图像中角反射器RCS校正方法，包括如下步骤：

A.步骤一、根据卫星成像参数，设定点目标回波仿真场景，其中卫星轨道高度为h，雷达载频中心频率为f₀，发射信号带宽为B，天线方位向扫描角度为点目标采用边长为l的三面角反射器；

B.步骤二、理想点目标图像能量计算：

C.进行理想点目标回波仿真，目标RCS按照下式计算：

σ₀＝4πl⁴f₀ ²/3c²

其中，σ₀为理想点目标中心频点RCS，c为真空中光速；

D.然后对理想点目标回波进行成像处理，获得单视复图像；

E.在单视复图像上，完成点目标图像数据的二维升采样插值运算；

F.在二维升采样后的图像上，提取理想点目标的能量ε_P1；

G.步骤三、真实点目标图像能量计算：

H.进行真实点目标回波仿真，目标RCS按照下式计算：

其中，f∈[f₀-B/2,f₀+B/2]，B为信号带宽；θ根据卫星位置实时计算，参见附

图1；

I.对真实点目标回波进行成像处理，获得单视复图像；

J.在单视复图像上，完成点目标图像数据的二维升采样插值运算；

K.在二维升采样后的图像上，提取真实点目标能量ε_P2；

L.步骤四、计算考虑角反射器角谱特性后的雷达截面积：

本发明的有益效果是：本发明基于点目标回波仿真方法比较计算得到高分辨率合成孔径雷达卫星图像中考虑角反射器角谱特性与中心频点三面角反射器的后向散射系数修正值，这一方法能够准确计算高分辨率合成孔径雷达卫星的宽频带和大方位向扫描角对角反射器后向散射系数的影响，从而为准确计算高分辨率合成孔径雷达卫星的绝对定标常数奠定基础。

附图说明

图1是根据卫星位置实时计算三面角反射器RCS的相对位置关系。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述。

本实施例中，仿真使用的卫星系统参数如下：

卫星轨道高度：600km

雷达载频中心频率：10Ghz

发射信号带宽为：6Ghz，

天线方位向扫描角度：±45°

本发明实施例包括：

采用本发明所述的一种高分辨率合成孔径雷达卫星图像中角反射器RCS校正方法计算该卫星系统参数下三面角反射器RCS校正值，其具体步骤为：

步骤一：根据卫星成像参数，设定回波仿真场景，其中卫星轨道高度为600km，雷达载频中心频率为10GHz，发射信号带宽为6GHz，天线方位向扫描角度为±45°，点目标采用边长为1.926m的三面角反射器，成像模式为滑动聚束模式；

步骤二、理想点目标图像能量计算：

进行理想点目标回波仿真，目标RCS按照下式计算：

σ₀＝4πl⁴f₀ ²/3c²

为48.0674dB；

然后对理想点目标回波进行成像处理，获得单视复图像；在单视复图像上，完成点目标图像数据的二维升采样插值运算；在二维升采样后的图像上，提取理想点目标的能量ε_P1。具体实施方式为，在单视复图像上，在点目标附近取64×64个点，构成64×64的矩阵，然后进行二维512×512倍FFT插值，得到升采样后的图像，在二维升采样后的图像上，提取理想点目标的能量ε_P1为5.2961dB。

步骤三、真实点目标图像能量计算：

进行真实点目标回波仿真，目标RCS按照下式计算：

其中，f∈[f₀-B/2,f₀+B/2]，B为信号带宽；θ根据卫星位置实时计算，参见附图1；

然后对真实点目标回波进行成像处理，获得单视复图像；在单视复图像上，完成点目标图像数据的二维升采样插值运算；在二维升采样后的图像上，提取真实点目标能量ε_P2。具体实施方式为，在单视复图像上，在点目标附近取64×64个点，构成64×64的矩阵，然后进行二维512×512倍FFT插值，得到升采样后的图像，在二维升采样后的图像上，提取理想点目标的能量ε_P2为5.0576dB；

步骤四、计算考虑角反射器角谱特性后的雷达截面积：

本实施例中，考虑角反射器角谱特性后的雷达截面积为47.8289dB。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种高分辨率合成孔径雷达卫星图像中角反射器RCS校正方法，其特征在于，基于点目标回波仿真方法比较计算得到高分辨率合成孔径雷达卫星图像中考虑角反射器角谱特性与中心频点角反射器的RCS修正值。

2.根据权利要求1所述的一种高分辨率合成孔径雷达卫星图像中角反射器RCS校正方法，其特征在于：

A.步骤一、根据卫星成像参数，设定点目标回波仿真场景，其中卫星轨道高度为h，雷达载频中心频率为f₀，发射信号带宽为B，天线方位向扫描角度为点目标采用边长为l的三面角反射器；

B.步骤二、理想点目标图像能量计算：

C.进行理想点目标回波仿真，目标RCS按照下式计算：

σ₀＝4πl⁴f₀ ²/3c²

其中，σ₀为理想点目标中心频点RCS，c为真空中光速；

D.然后对理想点目标回波进行成像处理，获得单视复图像；

E.在单视复图像上，完成点目标图像数据的二维升采样插值运算；

F.在二维升采样后的图像上，提取理想点目标的能量ε_P1；

G.步骤三、真实点目标图像能量计算：

H.进行真实点目标回波仿真，目标RCS按照下式计算：

其中，f∈[f₀-B/2,f₀+B/2]，B为信号带宽；θ根据卫星位置实时计算；

I.对真实点目标回波进行成像处理，获得单视复图像；

J.在单视复图像上，完成点目标图像数据的二维升采样插值运算；

K.在二维升采样后的图像上，提取真实点目标能量ε_P2；

L.步骤四、计算考虑角反射器角谱特性后的雷达截面积：