CN111948615A - 一种星载全极化sar数据的极化定标方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种星载全极化SAR数据的极化定标方法及装置，该方法包括：根据星载SAR卫星过预设定标区域的参数设置多个点目标，提取过所述预设定标区域时所述点目标信息；构建极化定标模型，根据所述点目标信息以及所述极化定标模型确定目标的极化定标方程组；根据所述极化定标方程组计算所述极化定标参数，并根据所述极化定标参数以及所述目标的极化定标方程组计算所述雷达系统噪声矩阵；根据所述全极化SAR散射矩阵以及所述雷达系统噪声矩阵计算去除噪声的全极化SAR数据，对所述去除噪声的全极化SAR数据进行极化定标处理，确定出所述目标的散射特性矩阵。本申请解决了现有技术中定标精度较差技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及雷达卫星全极化数据的极化定标技术领域，尤其涉及一种星载全极化SAR数据的极化定标方法及装置。
背景技术
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)不仅具有全天候、全天时的观测能力，而且通过多波段、多体制、多极化等多模式对目标进行多方位多层次的观测，为对地观测提供了丰富的测量数据；特别是近年来快速发展的星载全极化SAR测量不仅包含了每个分辨率单元在不同极化组合下的散射特性，而且比单极化SAR更完整地记录了目标的散射特性，使得SAR定量化应用逐渐由单一极化的应用阶段过渡到全极化综合应用的新阶段。而在SAR定量化综合应用的过程中，精确的目标散射特性测量是高质量精细化应用的保证，因此在利用全极化SAR数据进行各种应用时，必须要对全极化SAR数据进行极化定标，以校正极化通道间幅度不平衡、相位不平衡、极化串扰和噪声等系统误差的影响。
目前，常见的极化定标方法包括分布目标法和点目标法，其中，分布目标法不需要布设任何定标体直接利用大面积特殊地物作为已知极化散射特性的分布目标，其因缺乏准确的分布目标散射特性，该类方法利用经验知识对分布目标进行了互易性和反射对称性等假设进行迭代求解多个未知参数，从而使得该方法定标精度较差；而点目标法利用极化散射特性已知的无源角反射器或有源定标器作为点目标，布设3类不同的无源角反射器或设置3种不同的有源定标极化矩阵或3类不同极化状态的定标体组合而构建方程组直接进行多个参数的求解，该方法通过准确高精度的定标体布设可以获取高精度的极化定标参数，但是目前点目标法在构建方程组直接求解多个参数时忽略了系统噪声的影响，特别是当极化通道噪声大时定标性能严重下降，导致定标精度较差。
发明内容
本申请解决的技术问题是：针对现有技术中定标精度较差的问题，本申请提供了一种星载全极化SAR数据的极化定标方法及装置，本申请实施例所提供的方案中，不仅在构建方程组直接求解多个定标参数时考虑系统噪声对其影响，避免当极化通道噪声大时定标性能严重下降，导致定标精度较差的问题，还通过利用多个点目标的布设方法，不仅有效地消除了极化通道噪声的影响，同时也降低了定标体对高精度布设的要求，确保了该方法在实际应用具有很高的定标精度。
第一方面，本申请实施例提供一种星载全极化SAR数据的极化定标方法，该方法包括：
根据星载SAR卫星过预设定标区域的参数设置多个点目标，提取过所述预设定标区域时所述点目标信息；
构建极化定标模型，根据所述点目标信息以及所述极化定标模型确定目标的极化定标方程组，其中，所述极化定标模型包括雷达系统测量的全极化SAR散射矩阵、雷达系统噪声矩阵、目标的散射矩阵以及极化定标参数；
根据所述极化定标方程组计算所述极化定标参数，并根据所述极化定标参数以及所述目标的极化定标方程组计算所述雷达系统噪声矩阵；
根据所述全极化SAR散射矩阵以及所述雷达系统噪声矩阵计算去除噪声的全极化SAR数据，对所述去除噪声的全极化SAR数据进行极化定标处理，确定出所述目标的散射特性矩阵。
本申请实施例所提供的方案中，根据星载SAR卫星过预设定标区域的参数设置多个点目标，提取过所述预设定标区域时所述点目标信息，并构建极化定标模型，根据所述点目标信息以及所述极化定标模型确定目标的极化定标方程组，其中，所述极化定标模型包括雷达系统测量的全极化SAR散射矩阵、雷达系统噪声矩阵、目标的散射矩阵以及极化定标参数，即在构建极化定标模型时不仅考虑了极化通道间幅度和相位不平衡、极化串扰等因素，还考虑了雷达系统噪声，然后根据所述极化定标方程组计算所述极化定标参数，并根据所述极化定标参数以及所述目标的极化定标方程组计算所述雷达系统噪声矩阵，再根据所述全极化SAR散射矩阵以及所述雷达系统噪声矩阵计算去除噪声的全极化SAR数据，对所述去除噪声的全极化SAR数据进行极化定标处理，确定出所述目标的散射特性矩阵。
因此，本申请实施例所提供的方案中，不仅在构建方程组直接求解多个定标参数时考虑系统噪声对其影响，避免当极化通道噪声大时定标性能严重下降，导致定标精度较差的问题，还通过利用多个点目标的布设方法，不仅有效地消除了极化通道噪声的影响，同时也降低了定标体对高精度布设的要求，确保了该方法在实际应用具有很高的定标精度。
可选地，根据星载SAR卫星过预设定标区域的参数设置多个点目标，包括：
确定定标区域，其中，所述定标区域为周围无遮挡、植被稀少以及相对平坦的区域或位于预设的SAR定标场内；
根据所述过预设定标区域的参数在所述定标区域中设置四个点目标，其中，所述四个点目标包括旋转角分别为0°、90°、45°的3台有源定标器和1台三面角反射器，任意两个所述点目标之间的间隔不小于64个SAR成像时的地面采样距离。
本申请实施例所提供的方案中，将有源定标器以及三面角反射器作为点目标，由于有源定标器具有高增益特性、三面角反射器具有宽反射范围特点，优化了点目标的选择，通过对4种不同极化状态点目标的方程组构建，有效地消除了极化通道噪声的影响，同时也降低了点目标对高精度布设的要求，确保了该方法在实际应用具有很高的定标精度。
可选地，提取过所述预设定标区域时所述点目标信息，包括：
根据预设的点目标的积分能量法提取每个所述点目标的幅度信息，以及提取所述点目标能量的最大处的相位信息；
将所述幅度信息和相位信息作为所述点目标信息。
可选地，所述极化定标模型通过如下公式表示：
其中，
表示预设的雷达系统的总增益，K表示绝对辐射定标常数，
表示绝对相位值；{Ehh,Evh,Ehv,Evv}表示雷达测量的全极化SAR散射矩阵；{Shh,Svh,Shv,Svv}为目标的散射特性矩阵；{Nhh,Nvh,Nhv,Nvv}为系统的噪声矩阵；{1,δ1,δ2,f1}表示接收失真矩阵；{1,δ3,δ4,f2}表示发射失真矩阵；Rhh、Rvh为H通道接收时，H极化分量和V极化分量；Rvv、Rhv为V通道接收时，V极化分量和H极化分量；Thh、Tvh为H通道发射时，H极化分量和V极化分量；Tvv、Thv为V通道发射时，V极化分量和H极化分量。
可选地，根据所述极化定标参数以及所述目标的极化定标方程组计算所述雷达系统噪声矩阵，包括：
将所述极化定标参数分别带入每个所述定标体所对应的目标的极化定标方程组，计算得到四组初始雷达系统噪声矩阵；
根据所述四组初始雷达系统噪声矩阵求取平均雷达系统噪声矩阵，将所述平均雷达系统噪声矩阵作为所述雷达系统噪声矩阵。
可选地，对所述去除噪声的全极化SAR数据进行极化定标处理，确定出所述目标的散射特性矩阵，包括：
通过公式确定出所述目标的散射特性矩阵：
第二方面，本申请实施例提供了一种星载全极化SAR数据的极化定标装置，该装置包括：
设置单元，用于根据星载SAR卫星过预设定标区域的参数设置多个点目标，提取过所述预设定标区域时所述点目标信息；
构建单元，用于构建极化定标模型，根据所述点目标信息以及所述极化定标模型确定目标的极化定标方程组，其中，所述极化定标模型包括雷达系统测量的全极化SAR散射矩阵、雷达系统噪声矩阵、目标的散射矩阵以及极化定标参数；
计算单元，用于根据所述极化定标方程组计算所述极化定标参数，并根据所述极化定标参数以及所述目标的极化定标方程组计算所述雷达系统噪声矩阵；
处理单元，用于根据所述全极化SAR散射矩阵以及所述雷达系统噪声矩阵计算去除噪声的全极化SAR数据，对所述去除噪声的全极化SAR数据进行极化定标处理，确定出所述目标的散射特性矩阵。
可选地，所述设置单元，具体用于：
确定定标区域，其中，所述定标区域为周围无遮挡、植被稀少以及相对平坦的区域或位于预设的SAR定标场内；
根据所述过预设定标区域的参数在所述定标区域中设置四个点目标，其中，所述四个点目标包括旋转角分别为0°、90°、45°的3台有源定标器和1台三面角反射器，任意两个所述点目标之间的间隔不小于64个SAR成像时的地面采样距离。
可选地，所述设置单元，具体用于：
根据预设的点目标的积分能量法提取每个所述点目标的幅度信息，以及提取所述点目标能量的最大处的相位信息；
将所述幅度信息和相位信息作为所述点目标信息。
可选地，所述极化定标模型通过如下公式表示：
其中，
表示预设的雷达系统的总增益，K表示绝对辐射定标常数，
表示绝对相位值；{Ehh,Evh,Ehv,Evv}表示雷达测量的全极化SAR散射矩阵；{Shh,Svh,Shv,Svv}为目标的散射特性矩阵；{Nhh,Nvh,Nhv,Nvv}为系统的噪声矩阵；{1,δ1,δ2,f1}表示接收失真矩阵；{1,δ3,δ4,f2}表示发射失真矩阵；Rhh、Rvh为H通道接收时，H极化分量和V极化分量；Rvv、Rhv为V通道接收时，V极化分量和H极化分量；Thh、Tvh为H通道发射时，H极化分量和V极化分量；Tvv、Thv为V通道发射时，V极化分量和H极化分量。
可选地，所述计算单元，具体用于：
将所述极化定标参数分别带入每个所述定标体所对应的目标的极化定标方程组，计算得到四组初始雷达系统噪声矩阵；
根据所述四组初始雷达系统噪声矩阵求取平均雷达系统噪声矩阵，将所述平均雷达系统噪声矩阵作为所述雷达系统噪声矩阵。
可选地，所述处理单元，具体用于：
通过公式确定出所述目标的散射特性矩阵：
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备，包括：
存储器，用于存储至少一个处理器所执行的指令；
处理器，用于执行存储器中存储的指令执行第一方面所述的方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面所述的方法。
附图说明
图1为本申请实施例所提供的一种星载全极化SAR数据的极化定标方法的流程示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种星载全极化SAR数据的极化定标装置的结构示意图
图3为本申请实施例所提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种星载全极化SAR数据的极化定标方法做进一步详细的说明，该方法具体实现方式可以包括以下步骤(方法流程如图1所示)：
步骤101，根据星载SAR卫星过预设定标区域的参数设置多个点目标，提取过所述预设定标区域时所述点目标信息。
在一种可能实现的方式中，根据星载SAR卫星过预设定标区域的参数设置多个点目标，包括：
确定定标区域，其中，所述定标区域为周围无遮挡、植被稀少以及相对平坦的区域或位于预设的SAR定标场内；
根据所述过预设定标区域的参数在所述定标区域中设置四个点目标，其中，所述四个点目标包括旋转角分别为0°、90°、45°的3台有源定标器和1台三面角反射器，任意两个所述点目标之间的间隔不小于64个SAR成像时的地面采样距离。
具体的，在本申请实施例所提供的方案中，旋转角为0°的有源定标器对应的散射矩阵为
旋转角为90°的有源定标器对应的散射矩阵为
旋转角为45°的有源定标器对应的散射矩阵为
三面角反射器对应的散射矩阵为
为了减小定标体之间的相互影响，任意两个所述定标体之间的间隔不小于64个SAR成像时的地面采样距离。
本申请实施例所提供的方案中，将有源定标器以及三面角反射器作为点目标，由于有源定标器具有高增益特性、三面角反射器具有宽反射范围特点，优化了点目标的选择，通过对4种不同极化状态点目标的方程组构建，有效地消除了极化通道噪声的影响，同时也降低了点目标对高精度布设的要求，确保了该方法在实际应用具有很高的定标精度。
进一步，在设置多个点目标之后，提取过所述预设定标区域时所述点目标信息，具体的，提取点目标出信息的方式有多种，下面以一种较佳的方式为例进行说明。
在一种可能实现的方式中，提取过所述预设定标区域时所述点目标信息，包括：根据预设的点目标的积分能量法提取每个所述点目标的幅度信息，以及提取所述点目标能量的最大处的相位信息；将所述幅度信息和相位信息作为所述点目标信息。
具体的，在本申请实施例所提供的方案中，提取过定标区域时全极化SAR成像单视复数据中点目标信息，利用点目标的积分能量法提取点目标的幅度信息和利用点目标能量的最大处相位作为相位信息。将0°、90°、45°的3台有源定标器和1台三面角反射器的点目标信息分别记为
步骤102，构建极化定标模型，根据所述点目标信息以及所述极化定标模型确定目标的极化定标方程组，其中，所述极化定标模型包括雷达系统测量的全极化SAR散射矩阵、雷达系统噪声矩阵、目标的散射矩阵以及极化定标参数。
在一种可能实现的方式中，所述极化定标模型通过如下公式表示：
其中，
表示预设的雷达系统的总增益，K表示绝对辐射定标常数，
表示绝对相位值；{Ehh,Evh,Ehv,Evv}表示雷达测量的全极化SAR散射矩阵；{Shh,Svh,Shv,Svv}为目标的散射特性矩阵；{Nhh,Nvh,Nhv,Nvv}为系统的噪声矩阵；{1,δ1,δ2,f1}表示接收失真矩阵；{1,δ3,δ4,f2}表示发射失真矩阵；Rhh、Rvh为H通道接收时，H极化分量和V极化分量；Rvv、Rhv为V通道接收时，V极化分量和H极化分量；Thh、Tvh为H通道发射时，H极化分量和V极化分量；Tvv、Thv为V通道发射时，V极化分量和H极化分量。
具体的，在本申请实施例所提供的方案中，为了进一步评估极化通道间的相互影响，将极化通道间的串扰因子
统称为极化道通隔离度；将极化通道间的串扰因子
和
统称为极化道通不平衡度，其中f1和f2的幅度和相位分别成为极化道通幅度不平衡和极化道通相位不平衡度；δ1、δ2、δ3、δ4、f1和f2，6个未知参数即为极化定标参数。
在构建极化定标模型，将提取出的每个点目标信息带入极化定标模型获得点目标的极化定标方程组，然后通过极化定标方程组可知其与极化定标参数有如下关系：
步骤103，根据所述极化定标方程组计算所述极化定标参数，并根据所述极化定标参数以及所述目标的极化定标方程组计算所述雷达系统噪声矩阵。
为了便于理解上述极化定标参数计算过程，下面对其计算过程进行简要介绍。
具体的，在本申请实施例所提供的方案中，将上述公式(4)重新整理得到如下公式：
将公式(2)、(3)、(5)以及公式(6)相同的项进行整理得到如下公式：
由公式(7)得到如下关系式：
为了提高求取的δ1和δ4的准确性，在根据公式(8)得到δ1两组参数值以及δ4两组参数值之后，分别取两组参数的平均值作为最终的δ1和δ4值。
然后，再通过对公式(2)、(3)以及(5)进行差值得到以下两组方程式：
将公式(9)中的项相比，并利用上述求解出的δ1和δ4值可得:
同理将上述公式(10)中的项相比，并利用上述求解出的δ1、δ2、δ4、f1值，可得：
进而求解出上述极化定标模型中δ1、δ2、δ3、δ4、f1和f26个未知极化定标参数。
进一步，在求解出δ1、δ2、δ3、δ4、f1和f2的极化定标参数的值之后，需要根据极化定标参数计算上述极化模型中雷达系统噪声矩阵，具体的，计算雷达系统噪声矩阵的方式有多种，下面以一种较佳的方式为例进行说明。
在一种可能实现的方式中，根据所述极化定标参数以及所述目标的极化定标方程组计算所述雷达系统噪声矩阵，包括：将所述极化定标参数分别带入每个所述定标体所对应的目标的极化定标方程组，计算得到四组初始雷达系统噪声矩阵；根据所述四组初始雷达系统噪声矩阵求取平均雷达系统噪声矩阵，将所述平均雷达系统噪声矩阵作为所述雷达系统噪声矩阵。
具体的，将δ1、δ2、δ3、δ4、f1和f2以及
值分别带入到公式(2)、(3)、(5)以及(6)通过如下公式(13)可得到四组初始系统噪声矩阵，其中，公式(13)具体如下：
其中，NX、NZ、NY表示0°、90°、45°的3台有源定标器所对应的初始系统噪声矩阵；NM表示1台三面角反射器所对应的初始系统噪声矩阵。
然后，根据所述四组初始雷达系统噪声矩阵求取平均雷达系统噪声矩阵，将所述平均雷达系统噪声矩阵作为所述雷达系统噪声矩阵。具体的，所述雷达系统噪声矩阵通过如下公式表示：
步骤104，根据所述全极化SAR散射矩阵以及所述雷达系统噪声矩阵计算去除噪声的全极化SAR数据，对所述去除噪声的全极化SAR数据进行极化定标处理，确定出所述目标的散射特性矩阵。
在本申请实施例所提供的方案中，在计算得到所述雷达系统噪声矩阵之后，将所述全极化SAR散射矩阵减去所述雷达系统噪声矩阵得到去除噪声的全极化SAR数据，然后，对所述去除噪声的全极化SAR数据进行极化定标处理，确定出所述目标的散射特性矩阵。具体的，确定出所述目标的散射特性矩阵的方式有多种，下面以一种较佳的方式为例进行说明。
在一种可能实现方式中，对所述去除噪声的全极化SAR数据进行极化定标处理，确定出所述目标的散射特性矩阵，包括：
通过公式确定出所述目标的散射特性矩阵：
本申请实施例所提供的方案中，根据星载SAR卫星过预设定标区域的参数设置多个点目标，提取过所述预设定标区域时所述点目标信息，并构建极化定标模型，根据所述点目标信息以及所述极化定标模型确定目标的极化定标方程组，其中，所述极化定标模型包括雷达系统测量的全极化SAR散射矩阵、雷达系统噪声矩阵、目标的散射矩阵以及极化定标参数，即在构建极化定标模型时不仅考虑了极化通道间幅度和相位不平衡、极化串扰等因素，还考虑了雷达系统噪声，然后根据所述极化定标方程组计算所述极化定标参数，并根据所述极化定标参数以及所述目标的极化定标方程组计算所述雷达系统噪声矩阵，再根据所述全极化SAR散射矩阵以及所述雷达系统噪声矩阵计算去除噪声的全极化SAR数据，对所述去除噪声的全极化SAR数据进行极化定标处理，确定出所述目标的散射特性矩阵。
因此，本申请实施例所提供的方案中，不仅在构建方程组直接求解多个定标参数时考虑系统噪声对其影响，避免当极化通道噪声大时定标性能严重下降，导致定标精度较差的问题，还通过利用多个点目标的布设方法，不仅有效地消除了极化通道噪声的影响，同时也降低了定标体对高精度布设的要求，确保了该方法在实际应用具有很高的定标精度。
基于与图1所示的方法相同的发明构思，本申请实施例提供了一种星载全极化SAR数据的极化定标装置，参见图2，该装置包括：
设置单元201，用于根据星载SAR卫星过预设定标区域的参数设置多个点目标，提取过所述预设定标区域时所述点目标信息；
构建单元202，用于构建极化定标模型，根据所述点目标信息以及所述极化定标模型确定目标的极化定标方程组，其中，所述极化定标模型包括雷达系统测量的全极化SAR散射矩阵、雷达系统噪声矩阵、目标的散射矩阵以及极化定标参数；
计算单元203，用于根据所述极化定标方程组计算所述极化定标参数，并根据所述极化定标参数以及所述目标的极化定标方程组计算所述雷达系统噪声矩阵；
处理单元204，用于根据所述全极化SAR散射矩阵以及所述雷达系统噪声矩阵计算去除噪声的全极化SAR数据，对所述去除噪声的全极化SAR数据进行极化定标处理，确定出所述目标的散射特性矩阵。
可选地，所述设置单元201，具体用于：
确定定标区域，其中，所述定标区域为周围无遮挡、植被稀少以及相对平坦的区域或位于预设的SAR定标场内；
根据所述过预设定标区域的参数在所述定标区域中设置四个点目标，其中，所述四个点目标包括旋转角分别为0°、90°、45°的3台有源定标器和1台三面角反射器，任意两个所述点目标之间的间隔不小于64个SAR成像时的地面采样距离。
可选地，所述设置单元201，具体用于：
根据预设的点目标的积分能量法提取每个所述点目标的幅度信息，以及提取所述点目标能量的最大处的相位信息；
将所述幅度信息和相位信息作为所述点目标信息。
可选地，所述极化定标模型通过如下公式表示：
其中，
表示预设的雷达系统的总增益，K表示绝对辐射定标常数，
表示绝对相位值；{Ehh,Evh,Ehv,Evv}表示雷达测量的全极化SAR散射矩阵；{Shh,Svh,Shv,Svv}为目标的散射特性矩阵；{Nhh,Nvh,Nhv,Nvv}为系统的噪声矩阵；{1,δ1,δ2,f1}表示接收失真矩阵；{1,δ3,δ4,f2}表示发射失真矩阵；Rhh、Rvh为H通道接收时，H极化分量和V极化分量；Rvv、Rhv为V通道接收时，V极化分量和H极化分量；Thh、Tvh为H通道发射时，H极化分量和V极化分量；Tvv、Thv为V通道发射时，V极化分量和H极化分量。
可选地，所述计算单元203，具体用于：
将所述极化定标参数分别带入每个所述定标体所对应的目标的极化定标方程组，计算得到四组初始雷达系统噪声矩阵；
根据所述四组初始雷达系统噪声矩阵求取平均雷达系统噪声矩阵，将所述平均雷达系统噪声矩阵作为所述雷达系统噪声矩阵。
可选地，所述处理单元204，具体用于：
通过公式确定出所述目标的散射特性矩阵：
参见图3，本申请实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备，包括：
存储器301，用于存储至少一个处理器所执行的指令；
处理器302，用于执行存储器中存储的指令执行图1所述的方法。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行图1所述的方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种星载全极化SAR数据的极化定标方法，其特征在于，包括：
根据星载SAR卫星过预设定标区域的参数设置多个点目标，提取过所述预设定标区域时所述点目标信息；
构建极化定标模型，根据所述点目标信息以及所述极化定标模型确定目标的极化定标方程组，其中，所述极化定标模型包括雷达系统测量的全极化SAR散射矩阵、雷达系统噪声矩阵、目标的散射矩阵以及极化定标参数；
根据所述极化定标方程组计算所述极化定标参数，并根据所述极化定标参数以及所述目标的极化定标方程组计算所述雷达系统噪声矩阵；
根据所述全极化SAR散射矩阵以及所述雷达系统噪声矩阵计算去除噪声的全极化SAR数据，对所述去除噪声的全极化SAR数据进行极化定标处理，确定出所述目标的散射特性矩阵。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据星载SAR卫星过预设定标区域的参数设置多个点目标，包括：
确定定标区域，其中，所述定标区域为周围无遮挡、植被稀少以及相对平坦的区域或位于预设的SAR定标场内；
根据所述过预设定标区域的参数在所述定标区域中设置四个点目标，其中，所述四个点目标包括旋转角分别为0°、90°、45°的3台有源定标器和1台三面角反射器，任意两个所述点目标之间的间隔不小于64个SAR成像时的地面采样距离。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提取过所述预设定标区域时所述点目标信息，包括：
根据预设的点目标的积分能量法提取每个所述点目标的幅度信息，以及提取所述点目标能量的最大处的相位信息；
将所述幅度信息和相位信息作为所述点目标信息。
4.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述极化定标模型通过如下公式表示：
其中，
表示预设的雷达系统的总增益，K表示绝对辐射定标常数，
表示绝对相位值；{Ehh,Evh,Ehv,Evv}表示雷达测量的全极化SAR散射矩阵；{Shh,Svh,Shv,Svv}为目标的散射特性矩阵；{Nhh,Nvh,Nhv,Nvv}为系统的噪声矩阵；{1,δ1,δ2,f1}表示接收失真矩阵；{1,δ3,δ4,f2}表示发射失真矩阵；Rhh、Rvh为H通道接收时，H极化分量和V极化分量；Rvv、Rhv为V通道接收时，V极化分量和H极化分量；Thh、Tvh为H通道发射时，H极化分量和V极化分量；Tvv、Thv为V通道发射时，V极化分量和H极化分量。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述极化定标参数以及所述目标的极化定标方程组计算所述雷达系统噪声矩阵，包括：
将所述极化定标参数分别带入每个所述定标体所对应的目标的极化定标方程组，计算得到四组初始雷达系统噪声矩阵；
根据所述四组初始雷达系统噪声矩阵求取平均雷达系统噪声矩阵，将所述平均雷达系统噪声矩阵作为所述雷达系统噪声矩阵。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述去除噪声的全极化SAR数据进行极化定标处理，确定出所述目标的散射特性矩阵，包括：
通过公式确定出所述目标的散射特性矩阵：
7.一种星载全极化SAR数据的极化定标装置，其特征在于，包括：
设置单元，用于根据星载SAR卫星过预设定标区域的参数设置多个点目标，提取过所述预设定标区域时所述点目标信息；
构建单元，用于构建极化定标模型，根据所述点目标信息以及所述极化定标模型确定目标的极化定标方程组，其中，所述极化定标模型包括雷达系统测量的全极化SAR散射矩阵、雷达系统噪声矩阵、目标的散射矩阵以及极化定标参数；
计算单元，用于根据所述极化定标方程组计算所述极化定标参数，并根据所述极化定标参数以及所述目标的极化定标方程组计算所述雷达系统噪声矩阵；
处理单元，用于根据所述全极化SAR散射矩阵以及所述雷达系统噪声矩阵计算去除噪声的全极化SAR数据，对所述去除噪声的全极化SAR数据进行极化定标处理，确定出所述目标的散射特性矩阵。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述极化定标模型通过如下公式表示：
其中，
表示预设的雷达系统的总增益，K表示绝对辐射定标常数，
表示绝对相位值；{Ehh,Evh,Ehv,Evv}表示雷达测量的全极化SAR散射矩阵；{Shh,Svh,Shv,Svv}为目标的散射特性矩阵；{Nhh,Nvh,Nhv,Nvv}为系统的噪声矩阵；{1,δ1,δ2,f1}表示接收失真矩阵；{1,δ3,δ4,f2}表示发射失真矩阵；Rhh、Rvh为H通道接收时，H极化分量和V极化分量；Rvv、Rhv为V通道接收时，V极化分量和H极化分量；Thh、Tvh为H通道发射时，H极化分量和V极化分量；Tvv、Thv为V通道发射时，V极化分量和H极化分量。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述计算单元，具体用于：
将所述极化定标参数分别带入每个所述定标体所对应的目标的极化定标方程组，计算得到四组初始雷达系统噪声矩阵；
根据所述四组初始雷达系统噪声矩阵求取平均雷达系统噪声矩阵，将所述平均雷达系统噪声矩阵作为所述雷达系统噪声矩阵。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理单元，具体用于：
通过公式确定出所述目标的散射特性矩阵：
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