CN114355300A - 一种宽带有源定标器rcs再校准方法 - Google Patents

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CN114355300A
CN114355300A CN202111454334.2A CN202111454334A CN114355300A CN 114355300 A CN114355300 A CN 114355300A CN 202111454334 A CN202111454334 A CN 202111454334A CN 114355300 A CN114355300 A CN 114355300A
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明峰
李亮
洪峻
朱勇涛
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Abstract

本发明提出了一种宽带有源定标器RCS再校准方法，基于定标场SAR图像数据，通过开展一次定标试验，可实现某个带宽下所有有源定标器RCS的精细校准，以实际SAR系统作为校准信号源，通过在一个区域内同时布设有源定标器和角反射器实现有源定标器RCS的精细校准，消除RCS带宽效应；本发明将所有定标器放在一个场景下开展一次定标试验，消除了不同批次试验的测量稳定性问题，无需实际测量每个有源定标器的幅频曲线，只需要通过一次定标试验即可实现带宽效应的精细校准；本发明将有源定标器和角反射器放在一个测试区域，实现了有源定标器RCS与角反射器RCS的统一校准，消除了有源定标器RCS与角反射器RCS不同标定方法引起的RCS偏差问题。

Description

一种宽带有源定标器RCS再校准方法
技术领域
本发明涉及有源定标器校准技术领域，具体涉及一种宽带有源定标器RCS再校准方法。
背景技术
对于SAR辐射定标来说，定标器分为有源定标器和无源角反射器两种类型。无源角反射器的雷达截面积值(RCS)可以根据标称RCS计算公式由信号频点和角反射器尺寸来计算得到，而有源定标器的标称RCS值通常是由一套专用的外校准系统通过开展外校准实验的方法来标定。
利用外校准系统对有源定标器RCS进行标定时，都是在点频信号(一般工作在有源定标器的中心频率点)条件下实现的。因此，有源定标器标称RCS值是有源定标器中心频率点对应的RCS值。而SAR信号是具有一定带宽的线性调频信号，有源定标器在SAR图像上表现出的实际RCS是在SAR信号带宽内的综合RCS，因此有源定标器标称RCS值与实际RCS值之间存在偏差，这里称为RCS带宽效应。
随着星载SAR分辨率的不断提高，SAR信号带宽也越来越宽。这里，把定标器RCS随着频率的变化特性曲线称为幅频曲线，随着信号带宽的增大，该曲线的波动也会增大。在窄带信号下，有源定标器RCS带宽效应可以忽略，对于宽带SAR来说，如果不考虑RCS带宽效应会存在以下不足：
(1)有源定标器和无源角反射器的幅频曲线形状不同，因此二者的RCS带宽效应不同，在宽带条件下，二者的RCS带宽效应差异会增大，对SAR定标来说不可忽略。
(2)不同有源定标器的幅频曲线形状不同，因此每个有源定标器的RCS带宽效应也不同，在宽带条件下，有源定标器的RCS带宽效应会很大且不同有源定标器间的带宽效应不一致，比如1GHz信号带宽的X波段SAR，不同有源定标器的RCS带宽效应引起的RCS偏差最大可达到1dB，远远超出了SAR辐射定标对定标器RCS精度和一致性的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种宽带有源定标器RCS再校准方法，基于定标场SAR图像数据，通过开展一次定标试验，可实现某个带宽下所有有源定标器RCS的精细校准。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
本发明的一种宽带有源定标器RCS再校准方法，包括如下步骤：
以星载SAR可覆盖定标场波位实际成像覆盖区域的距离向中心位置为中心，在设定范围内选择一块平坦区域，布设所有待再校准有源定标器，同时布设相同数量的三角形角反射器，布设原则如下：布设的角反射器尺寸相同，数量大于等于3台；所有定标器沿方位向布设；有源定标器和角反射器交替布设；定标器之间的间隔大于50个地面分辨单元的尺寸；有源定标器延时时间都设置为非零的最低档；第i个有源定标器再校准后的标称RCS值RCS’ARCi为：
RCS’ARCi＝RCSARCi-ΔRCSARCi(dB)
其中，i＝1,2,3…N，N为所有待再校准有源定标器总数；RCSARCi为第i个待再校准有源定标器的初始RCS标称值；ΔRCSARCi为第i个有源定标器RCS带宽效应修正值，ΔRCSARCi＝PARCi-PCR-Δ(dB)，其中，PARCi为SAR图像上第i个有源定标器的能量值，所述SAR图像为SAR卫星过顶时的定标场SAR图像，且经过相对辐射校正，PCR为所有角反射器的能量平均值，Δ为设置的有源定标器RCS值与计算的角反射器RCS值的差。
其中，计算的角反射器RCS值为：
RCSCR＝10lg(4πa4/(3λ2))
其中，a为角反射器直角边长；λ为SAR信号中心频率对应的波长。
其中，利用外校准设备完成有源定标器的外校准实验，得到有源定标器的初始RCS标称值。
其中，星载SAR可覆盖定标场波位实际成像覆盖区域的确定方式为：
利用SAR定标任务规划软件，确定星载SAR可覆盖定标场的波位，并进一步确定该波位的实际成像覆盖区域。
其中，有源定标器的RCS值统一设置成与角反射器的RCS相同或者接近。
有益效果：
本发明基于定标场SAR图像数据的宽带有源定标器RCS再校准方法，以实际SAR系统作为校准信号源，通过在一个区域内同时布设有源定标器和角反射器实现有源定标器RCS的精细校准，消除RCS带宽效应；本发明将所有定标器放在一个场景下开展一次定标试验，消除了不同批次试验的测量稳定性问题，无需实际测量每个有源定标器的幅频曲线，只需要通过一次定标试验即可实现带宽效应的精细校准；本发明将有源定标器和角反射器放在一个测试区域，实现了有源定标器RCS与角反射器RCS的统一校准，消除了有源定标器RCS与角反射器RCS不同标定方法引起的RCS偏差问题。
本发明对于具有不同带宽的星载SAR，可以在SAR工作在不同带宽下分别开展再校准工作，可得到有源定标器在不同带宽下的RCS修正值。
附图说明
图1为本发明再校准流程示意图。
图2为本发明定标器布设示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种宽带有源定标器RCS再校准方法，本发明再校准流程如图1所示，包括如下步骤：
步骤1，确定所有待再校准有源定标器的初始RCS标称值；
具体地，利用外校准设备完成有源定标器的外校准实验，得到初始RCS标称值，第i个待再校准有源定标器的初始RCS标称值记为RCSARCi；i＝1,2,3…N，其中，N为所有待再校准有源定标器总数；
步骤2，确定星载SAR可覆盖定标场的波位，并进一步确定该波位的实际成像覆盖区域；其中，可以利用SAR定标任务规划等软件来实现；
步骤3，以步骤2确定的实际成像覆盖区域的距离向中心位置为中心，在设定范围内选择一块平坦区域，布设所有待再校准有源定标器，同时布设相同数量的三角形角反射器，布设原则如下：
布设的角反射器尺寸相同，数量大于等于3台；所有定标器沿方位向布设以消除SAR图像辐射特性的距离向空变影响；有源定标器和角反射器交替布设；定标器之间的间隔大于50个地面分辨单元的尺寸，例如，某星载SAR地面分辨率为1米，则定标器之间的间隔大于50米；有源定标器延时时间都设置为非零的最低档，比如某类型的有源定标器延时时间分为0μs、2μs、4μs、6μs、8μs五档，则将有源定标器延时时间都设置为2μs。这样可以确保有源定标器布设位置和实际成像位置间距最小。本发明定标器布设示意图如图2所示。
步骤4，计算角反射器RCS值，记为RCSCR：计算公式如下：
RCSCR＝10lg(4πa4/(3λ2))
其中，a为角反射器直角边长；λ为SAR信号中心频率对应的波长。
步骤5，设置有源定标器RCS值，记为RCSARC；
其中，有源定标器的RCS值通常是5dB分档的，将有源定标器的RCS值统一设置成与角反射器的RCS相同或者接近。例如，角反射器的RCS为47dBm2，则将有源定标器的RCS设置为45dBm2或者50dBm2；
步骤6，计算设置的有源定标器RCS值与计算的角反射器RCS值的差Δ：
Δ＝RCSARC-RCSCR(dB)；
步骤7，获取SAR卫星过顶时的定标场SAR图像，并完成SAR图像的相对辐射校正；
步骤8，在步骤7校正后的SAR图像上，提取所有定标器的点目标能量，其中第i个有源定标器的能量值记为PARCi(dB)，第i个角反射器的能量值记为PCRi(dB)；其中，可以利用点目标能量提取软件提取定标器的点目标能量；
步骤9，计算所有角反射器的能量平均值，记为PCR(dB)；
步骤10，计算每个有源定标器RCS带宽效应修正值；
其中，第i个有源定标器RCS带宽效应修正值计算公式如下：
ΔRCSARCi＝PARCi-PCR-Δ(dB)
步骤11，计算每个有源定标器再校准后的标称RCS值，完成再校准；
其中，第i个有源定标器再校准后的标称RCS值计算公式如下：
RCS’ARCi＝RCSARCi-ΔRCSARCi(dB)。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种宽带有源定标器RCS再校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
以星载SAR可覆盖定标场波位实际成像覆盖区域的距离向中心位置为中心，在设定范围内选择一块平坦区域，布设所有待再校准有源定标器，同时布设相同数量的三角形角反射器，布设原则如下：布设的角反射器尺寸相同，数量大于等于3台；所有定标器沿方位向布设；有源定标器和角反射器交替布设；定标器之间的间隔大于50个地面分辨单元的尺寸；有源定标器延时时间都设置为非零的最低档；第i个有源定标器再校准后的标称RCS值RCS’ARCi为：
RCS’ARCi＝RCSARCi-ΔRCSARCi(dB)
其中，i＝1,2,3…N，N为所有待再校准有源定标器总数；RCSARCi为第i个待再校准有源定标器的初始RCS标称值；ΔRCSARCi为第i个有源定标器RCS带宽效应修正值，ΔRCSARCi＝PARCi-PCR-Δ(dB)，其中，PARCi为SAR图像上第i个有源定标器的能量值，所述SAR图像为SAR卫星过顶时的定标场SAR图像，且经过相对辐射校正，PCR为所有角反射器的能量平均值，Δ为设置的有源定标器RCS值与计算的角反射器RCS值的差。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算的角反射器RCS值为：
RCSCR＝10lg(4πa4/(3λ2))
其中，a为角反射器直角边长；λ为SAR信号中心频率对应的波长。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用外校准设备完成有源定标器的外校准实验，得到有源定标器的初始RCS标称值。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，星载SAR可覆盖定标场波位实际成像覆盖区域的确定方式为：
利用SAR定标任务规划软件，确定星载SAR可覆盖定标场的波位，并进一步确定该波位的实际成像覆盖区域。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，有源定标器的RCS值统一设置成与角反射器的RCS相同或者接近。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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