CN114518563B - 卫星微波散射计雷达后向散射系数获取方法及相应的装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种卫星微波散射计雷达后向散射系数获取方法及相应的装置,包括:获取微波散射计在每一旋转周期中输出的内定标测量值、本底噪声测量值、回波测量值;基于预设质评标准,分别对内定标测量值和本底噪声测量值进行筛查,并分别对筛查得到的内定标测量值和本底噪声测量值进行滑动平均处理,得到目标内定标测量值和目标本底噪声测量值;基于每一旋转周期对应的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值获取对应的雷达后向散射系数。该方案通过使得每一旋转周期对应的测量值更加准确,进而使得计算得到的雷达后向散射系数更准确。同时,该方案提高计算效率,提高雷达后向散射系数获取的实时性。
Description
技术领域
本申请涉及空间微波遥感技术领域,具体而言,本申请涉及一种卫星微波散射计雷达后向散射系数获取方法及相应的装置。
背景技术
海洋二号卫星(HY-2)的微波散射计采用双点笔形波束体制。天线采用抛物反射面天线,产生两个点波束,其中内波束水平极化,外波束垂直极化。通过360°旋转(即一个旋转周期)实现对同一分辨单元4次不同方位角、以及宽刈幅测量。
HY-2微波散射计采用脉冲雷达体制,设计有内外两个波束,两波束交替工作,天线波束围绕中心轴360度扫描,扫描速度为95°/s,发射脉冲时宽为1.5ms,脉冲重复频率(PRF)为181Hz。微波散射计的主要工作模式为测量模式,它包括海面观测、内定标和噪声测量(分别在旋转一周的90°和270°位置)三种不同工作阶段,这三个工作阶段按照事先设计好的时序工作,如图1所示。基于内定标和噪声测量得到的数据和海面观测数据,来确定微波散射计的雷达后向散射系数,进而反演得出风场矢量。因此,雷达后向散射系数的准确性直接决定了风场矢量的准确性。
但是,现有技术中,由于获取的内定标和噪声测量数据的准确性无法保证,可能导致获取到的雷达后向散射系数并不准确,进而影响反演得到的风场矢量的准确性。
发明内容
本申请的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一,本申请实施例所提供的技术方案如下:
第一方面,本申请实施例提供了一种卫星微波散射计雷达后向散射系数获取方法,包括:
获取微波散射计在每一旋转周期中输出的内定标测量值、本底噪声测量值、回波测量值,内定标测量值包括内定标测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,本底噪声测量值包括本底噪声测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,回波测量值包括回波测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值;
基于预设质评标准,分别对每一旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值中的两类数据进行筛查,并分别对筛查得到的内定标测量值和本底噪声测量值进行滑动平均处理,得到目标内定标测量值和目标本底噪声测量值;其中,将每一旋转周期输出的内定标测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值中,各内定标测量值对应的标准差大于预设倍数的第一标准差的内定标测量值筛除;将每一旋转周期输出的本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的本底噪声测量值以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的本底噪声测量值中,各本底噪声测量值对应的标准差大于预设倍数的第二标准差的本底噪声测量值筛除;
基于每一旋转周期对应的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,确定该旋转周期中回波信号对应的预设数据包,数据包中至少包括噪声通道和信号通道的增益比、噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比,并基于该旋转周期中的回波信号对应的回波测量值、以及预设数据包,获取对应的雷达后向散射系数。
在本申请的一种可选实施例中,获取微波散射计在每一旋转周期中输出的内定标测量值、本底噪声测量值,包括:
将每一旋转周期内各次内定标测量对应的测量值的平均值,作为该旋转周期输出的内定标测量值;
将每一旋转周期内各次噪声测量对应的本底噪声测量值的平均值,作为该旋转周期输出的本底噪声测量值。
在本申请的一种可选实施例中,该方法还包括:
获取每一旋转周期所处的轨道周期之前至少一个轨道周期中各旋转周期对应的历史内定标测量值和历史本底噪声测量值;
获取各历史内定标测量值的第一标准差,获取各历史本底噪声测量值的第二标准差。
在本申请的一种可选实施例中,分别对筛查得到的内定标测量值和本底噪声测量值进行滑动平均处理,得到目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,包括:
基于第一预设权重系数,对筛查得到的内定标测量值进行加权平均,得到对应的目标内定标测量值;
基于第二预设权重系数,对筛查得到的本地噪声测量值进行加权平均,得到对应的目标本底噪声测量值。
在本申请的一种可选实施例中,基于每一旋转周期对应的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,确定该旋转周期中回波信号对应的预设数据包,包括:
将目标内定标测量值中的内定标时的噪声通道功率值与信号通道功率值的比值,作为噪声通道和信号通道的增益比;
将目标本底噪声测量值中的本底噪声测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值的比值,作为噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比。
在本申请的一种可选实施例中,基于该旋转周期中的回波信号对应的回波测量值、以及预设数据包,获取对应的雷达后向散射系数,包括:
基于预设数据包中的噪声通道和信号通道的增益比、噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比、以及回波测量值,获取信号通道的纯信号功率值;
基于纯信号功率值,获取对应的雷达后向散射系数。
第二方面,本申请实施例提供了一种卫星微波散射计雷达后向散射系数获取装置,其特征在于,包括:
测量值获取模块,用于获取微波散射计在每一旋转周期中输出的内定标测量值、本底噪声测量值、回波测量值,内定标测量值包括内定标测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,本底噪声测量值包括本底噪声测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,回波测量值包括回波测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值;
目标测量值获取模块,用于基于预设质评标准,分别对每一旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值中的两类数据进行筛查,并分别对筛查得到的内定标测量值和本底噪声测量值进行滑动平均处理,得到目标内定标测量值和目标本底噪声测量值;其中,将每一旋转周期输出的内定标测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值中,各内定标测量值对应的标准差大于预设倍数的第一标准差的内定标测量值筛除;将每一旋转周期输出的本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的本底噪声测量值以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的本底噪声测量值中,各本底噪声测量值对应的标准差大于预设倍数的第二标准差的本底噪声测量值筛除;
散射系数获取模块,用于基于每一旋转周期对应的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,确定该旋转周期中回波信号对应的预设数据包,数据包中至少包括噪声通道和信号通道的增益比、噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比,并基于该旋转周期中的回波信号对应的回波测量值、以及预设数据包,获取对应的雷达后向散射系数。
在本申请的一种可选实施例中,测量值获取模块具体用于:
将每一旋转周期内各次内定标测量对应的测量值的平均值,作为该旋转周期输出的内定标测量值;
将每一旋转周期内各次噪声测量对应的本底噪声测量值的平均值,作为该旋转周期输出的本底噪声测量值。
在本申请的一种可选实施例中,该装置还包括标准差获取模块,用于:
获取每一旋转周期所处的轨道周期之前至少一个轨道周期中各旋转周期对应的历史内定标测量值和历史本底噪声测量值;
获取各历史内定标测量值的第一标准差,获取各历史本底噪声测量值的第二标准差。
在本申请的一种可选实施例中,目标测量值获取模块具体用于:
基于第一预设权重系数,对筛查得到的内定标测量值进行加权平均,得到对应的目标内定标测量值;
基于第二预设权重系数,对筛查得到的本地噪声测量值进行加权平均,得到对应的目标本底噪声测量值。
在本申请的一种可选实施例中,散射系数获取模块具体用于:
将目标内定标测量值中的内定标时的噪声通道功率值与信号通道功率值的比值,作为噪声通道和信号通道的增益比;
将目标本底噪声测量值中的本底噪声测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值的比值,作为噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比。
在本申请的一种可选实施例中,散射系数获取模块具体用于:
基于预设数据包中的噪声通道和信号通道的增益比、噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比、以及回波测量值,获取信号通道的纯信号功率值;
基于纯信号功率值,获取对应的雷达后向散射系数。
第三方面,本申请实施例提供了一种电子设备,包括存储器和处理器;
存储器中存储有计算机程序;
处理器,用于执行计算机程序以实现第一方面实施例或第一方面任一可选实施例中所提供的方法。
第四方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现第一方面实施例或第一方面任一可选实施例中所提供的方法。
第五方面,本申请实施例提供了一种计算机程序产品或计算机程序,该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令,该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令,处理器执行该计算机指令,使得该计算机设备执行时实现第一方面实施例或第一方面任一可选实施例中所提供的方法。
本申请提供的技术方案带来的有益效果是:
获取每一旋转周期微波散射计输出的内定标测量值和本底噪声测量值后,按预设质评标准将该旋转周期和该旋转周期之前之后的至少一个旋转周期的内定标测量值和本底噪声测量值中的误差值剔除,并对不同旋转周期的筛查后得到的测量值进行滑动平均处理,得到该旋转周期的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,再基于目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,计算对应的雷达后向散射系数。该方案通过对每一旋转周期的测量值进行了质量筛查,并对该旋转周期前后的测量值进行滑动平均,使得每一旋转周期对应的测量值更加准确,进而使得计算得到的雷达后向散射系数更准确。同时,该方案实时获取每一旋转周期的测量值,并为每一旋转周期的回波信号添加了预设数据包,便于计算时获取测量值,提高计算效率,提高雷达后向散射系数获取的实时性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为现有技术中测量模式下散射计旋转一周扫描的示意图;
图2为本申请实施例提供的一种散射计信号处理器信号处理示意图;
图3为本申请实施例提供的一种卫星微波散射计雷达后向散射系数获取方法的流程示意图;
图4本申请实施例提供了一种卫星微波散射计雷达后向散射系数获取装置的结构框图;
图5为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时,它可以直接连接或耦接到其他元件,或者也可以存在中间元件。此外,这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
针对上述问题,本申请实施例提供了一种卫星微波散射计雷达后向散射系数获取方法及相应的装置。下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图,对本申请的实施例进行描述。
微波散射计内定标的作用是消除收发通道增益的变化的影响,同时内定标和噪声测量的功率值将用来进行雷达后向散射系数的计算。内定标的实现方法是采用将发射信号部分功率耦合到接收机进行测量,亦即发射脉冲不经过天线而直接由接收机进行接收。如图2所示,分系统在设计中采用两点定标方法,在天线扫描一周内(即一个旋转周期内),在刈副的两边进行两次内定标,每次内定标的过程都由6个内定标脉冲测量加4次噪声测量组成。
如图2所示,测量回波信号、内定标脉冲信号、本底噪声信号都要经过信号处理器的信号通道和噪声通道得到各自对应的功率值。最终的目的是为了利用回波信号计算雷达后向散射系数。对一个海面观测回波信号而言,可以根据雷达方程得到,以下为关于雷达后向散射系数的计算公式:
其中,σ0为雷达后向散射系数,Poe,c为内定标测量时的信号通道功率值,Pos为信号通道纯信号的功率值,式中其他参数都可以看做已知量,其中,λ为波长,La为单程大气损耗,Lw为单程波导损耗,Lf为内定标回路损耗系数,Gc为内定标时接收机自动增益控制值,Ge,AGC为回波测试时实时对应的接收机自动增益控制值。这些已知量可以由载荷实时测量或由发射前实验室测量得到。
其中,Pos的计算公式如下:
其中,Pon为回波测量时的噪声通道功率值;Poe为回波测量时的信号通道功率值;β为噪声通道信号和信号通道信号的增益比,在内定标时求得;α_β为噪声通道噪声和信号通道噪声的功率比,在噪声测量时求得。
β,α_β计算公式如下:
上两式中,Pon,c为内定标时的噪声通道功率值,Poe,c为内定标时的信号通道功率值;Pon,load为本底噪声测量时的噪声通道功率值,Poe,load为本底噪声测量时的信号通道功率值。
结合图2和公式(1)至(4)可知,要获得准确的雷达后向散射系数,获取准确的信号通道和噪声通道中的内定标测量值和本底噪声测量值。下面将对本申请提供的获取雷达后巷散射系统的方案进行详细说明。
图3为本申请实施例提供的一种卫星微波散射计雷达后向散射系数获取方法的流程示意图,如图3所示,该方法可以包括:
步骤S301,获取微波散射计在每一旋转周期中输出的内定标测量值、本底噪声测量值、回波测量值,内定标测量值包括内定标测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,本底噪声测量值包括本底噪声测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,回波测量值包括回波测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值。
其中,HY-2卫星飞行一轨(即经历一个轨道周期)大约时间约为104分钟,天线的旋转速度为3.8s/圈,那么每一个轨道周期内包含有约1642个旋转周期。由前文描述可以,每一旋转周期进行两次内定标和本底噪声测量,噪声通道和信号通道都分别会产生12个内定标测量值,噪声通道和信号通道也都分别会产生8个本底噪声测量值。
具体地,将每一旋转周期内各次内定标测量对应的测量值的平均值,作为该旋转周期输出的内定标测量值;将每一旋转周期内各次噪声测量对应的本底噪声测量值的平均值,作为该旋转周期输出的本底噪声测量值。以内定标测量值中的内定标测量时的噪声通道功率值为例,每个旋转周期内,输出12个内定标测量时的噪声通道功率值,将这12个功率值的平均值作为该旋转周期对应的最终的内定标测量值中的内定标测量时的噪声通道功率值。
步骤S302,基于预设质评标准,分别对每一旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值、以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值中的两类数据进行筛查,并分别对筛查得到的内定标测量值和本底噪声测量值进行滑动平均处理,得到目标内定标测量值和目标本底噪声测量值。
其中,由于卫星运行的外太空电磁环境复杂,当有高能单粒子击中卫星的微波散射计载荷时,有可能导致内定标脉冲和本底噪声测量值异常的发生。因此需要按预设质评标准对每个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值进行质评,并筛除质评不合格的测量值,使得数据更加准确。可以理解的是,对内定标测量值进行筛选的质评标准和对本底噪声测量值进行筛选的质评标准不同。
为进一步地降低系统在定标过程中的测量误差,在计算雷达后向散射系数过程中,对于每个旋转周期,可以将该旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值,与该旋转周期之前的一个和多个、以及该旋转周期之后的一个或多个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值,分别对应加权平均,得到最终的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值。进而基于目标内定标测量值和目标本底噪声测量值按前述公式获取雷达后向散射系数。
具体地,在获取到每一旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值后,获取前一个或多个旋转周期的内定标测量值和本底噪声测量值、以及前一个或多个旋转周期的内定标测量值和本底噪声测量值。采用内定标测量值的预设质评标准对这多个旋转周期的内定标测量值进行筛查,并对筛查得到的内定标测量值进行滑动平均处理,得到对应的目标内定标测量值。采用本底噪声测量值的预设质评标准对这多个旋转周期的本底噪声测量值进行筛查,并对筛查得到的本底噪声测量值进行滑动平均处理,得到对应的目标本底噪声测量值。
需要说明的是,滑动平均的方法较多,根据数学原理和实际应用情况,通常认为在短时间内设备的温度和器件特性变化较小,为使数据处理过程效率更高,在实际应用中微波散射计可采用前后最接近的一个旋转周期与当前旋转周期输出的测量值进行梯形滑动加权平均处理。
步骤S303,基于每一旋转周期对应的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,确定该旋转周期中回波信号对应的预设数据包,数据包中至少包括噪声通道和信号通道的增益比、噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比,并基于该旋转周期中的回波信号对应的回波测量值、以及预设数据包,获取对应的雷达后向散射系数。
其中,在获取到每一旋转周期输出的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,根据前述公式可以计算得到对应的噪声通道和信号通道的增益比、噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比。为了提高后续计算雷达后向散射系数的取值效率,将噪声通道和信号通道的增益比、噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比以数据包的形式赋值给每一旋转周期的回波信号。
进一步地,该预设数据包的结构可以为:
具体地,本申请实施例在卫星在轨时,实时获取每一旋转周期的测量值,而非卫星运行一轨后获取正轨数据再进行计算,进而实时获取对应的雷达后向散射系数,实现实时反演。在获取到每一旋转周期的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,即为回波信号的预设数据包中的各字段赋值,进而得到其预设数据包。在进行对应的雷达后向系数计算的过程中,即可直接从对应的预设数据包取对应字段的数据,可以大大提高计算效率,提高雷达后向散射系数获取的实时性。
需要说明的是,本申请的方案在计算时,实时获取的可以是几个相邻的旋转周期的测量值,使得平滑平均处理时有数据基础。例如,可以在获取到当前旋转周期T0的测量值后,计算上一旋转周期T-1的雷达后向散射系数,换言之,当获取到当前旋转周期T0的测量值后,就可以基于T0、T-1和T-2(上上一旋转周期)的测量值,按前文提供的方案计算T-1的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,进而根据目标内定标测量值和目标本底噪声测量值计算T-1的雷达后向散射系数。
本申请实施例提供的方案,获取每一旋转周期微波散射计输出的内定标测量值和本底噪声测量值后,按预设质评标准将该旋转周期和该旋转周期之前之后的至少一个旋转周期的内定标测量值和本底噪声测量值中的误差值剔除,并对不同旋转周期的筛查后得到的测量值进行滑动平均处理,得到该旋转周期的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,再基于目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,计算对应的雷达后向散射系数。该方案通过对每一旋转周期的测量值进行了质量筛查,并对该旋转周期前后的测量值进行滑动平均,使得每一旋转周期对应的测量值更加准确,进而使得计算得到的雷达后向散射系数更准确。同时,该方案实时获取每一旋转周期的测量值,并为每一旋转周期的回波信号添加了预设数据包,便于计算时获取测量值,提高计算效率,提高雷达后向散射系数获取的实时性。
在本申请的一种可选实施例中,该方法还可以包括:
获取每一旋转周期所处的轨道周期之前至少一个轨道周期中各旋转周期对应的历史内定标测量值和历史本底噪声测量值;
获取各历史内定标测量值的第一标准差,获取各历史本底噪声测量值的第二标准差。
其中,采用一个还是多个在线轨道周期中的测量值获取第一标准差和第二标准差,可以根据实际需求进行确定,本申请实施例不做限定。
在本申请的一种可选实施例中,基于预设质评标准,分别对每一旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值、以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值中的两类数据进行筛查,包括:
将每一旋转周期输出的内定标测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值、以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值中,大于预设倍数的第一标准差的内定标测量值筛除;
将每一旋转周期输出的本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的本底噪声测量值、以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的本底噪声测量值中,对应的标准差大于预设倍数的第二标准差的内定标测量值筛除。
其中,预设倍数可以根据实际需求进行选取,例如,可以选3倍。那么,获取每一旋转周期输出的内定标测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值、以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值,并获取各内定标测量值对应的标准差,将各内定标测量值对应的标准差与3倍的第一标准差进行比较,将大于3倍第一标准差的内定标测量值剔除,保留不大于3倍第一标准差的内定标测量值,保留的内定标测量值将用于后续滑动平均处理。
在本申请的一种可选实施例中,分别对筛查得到的内定标测量值和本底噪声测量值进行滑动平均处理,得到目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,包括:
基于第一预设权重系数,对筛查得到的内定标测量值进行加权平均,得到对应的目标内定标测量值;
基于第二预设权重系数,对筛查得到的本地噪声测量值进行加权平均,得到对应的目标本底噪声测量值。
其中,第一预设权重系数和第二预设权重系数分别包含多个权重,且第一预设权重系数中各权重之和为1,第二预设权重系数中各权重之和为1。对于筛查得到的测量值,根据其对应的旋转周期与所要计算的旋转周期的观测时间的远见来确定,且与所要计算的旋转周期观测时间越近,对应的权重越大。
举例来说,若所要计算的旋转周期为T0,筛查得到的测量值分别来源于前一旋转周期T-1和后一旋转周期T1。那么,可以确定所要计算的旋转周期T0的权重的3/5,前一旋转周期T-1和后一旋转周期T1的权重分别为1/5。具体的加权平均公式如下:
其中,为目标内定标测量值中的信号通道功率值,为目标内定标测量值中的噪声通道功率值,为目标本底噪声测量值中的信号通道功率值,为目标本底噪声测量值中的噪声通道功率值,Poe,c,-1和Pon,c,-1分别为前一旋转周期T-1对应的内定标测量值中的噪声通道功率值和信号通道功率值,Poe,c,0和Pon,c,0分别为所要计算的旋转周期为T0对应的内定标测量值中的噪声通道功率值和信号通道功率值,Poe,c,1和Pon,c,1分别为后一旋转周期T1对应的内定标测量值中的噪声通道功率值和信号通道功率值,Poe,load,-1和Pon,load,-1分别为前一旋转周期T-1对应的本底噪声测量值中的噪声通道功率值和信号通道功率值,Poe,load,0和Pon,load,0分别为所要计算的旋转周期为T0对应的本底噪声测量值中的噪声通道功率值和信号通道功率值,Poe,load,1和Pon,load,1分别为后一旋转周期T1对应的本底噪声测量值中的噪声通道功率值和信号通道功率值。
式(7)和(8)通过加权平均处理可以有效降低由于载荷外部环境特性变化带来的测量误差,提高雷达后向散射系数的测量精度。
在本申请的一种可选实施例中,基于每一旋转周期对应的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,确定该旋转周期中回波信号对应的预设数据包,包括:
将目标内定标测量值中的内定标时的噪声通道功率值与信号通道功率值的比值,作为噪声通道和信号通道的增益比;
将目标本底噪声测量值中的本底噪声测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值的比值,作为噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比。
具体地,噪声通道和信号通道的增益比和噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比分别通过以下公式计算:
图4本申请实施例提供了一种卫星微波散射计雷达后向散射系数获取装置的结构框图,如图4所示,该装置400可以包括:
测量值获取模块401用于获取微波散射计在每一旋转周期中输出的内定标测量值、本底噪声测量值、回波测量值,内定标测量值包括内定标测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,本底噪声测量值包括本底噪声测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,回波测量值包括回波测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值;
目标测量值获取模块402用于基于预设质评标准,分别对每一旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值、以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值中的两类数据进行筛查,并分别对筛查得到的内定标测量值和本底噪声测量值进行滑动平均处理,得到目标内定标测量值和目标本底噪声测量值;
散射系数获取模块403用于基于每一旋转周期对应的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,确定该旋转周期中回波信号对应的预设数据包,数据包中至少包括噪声通道和信号通道的增益比、噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比,并基于该旋转周期中的回波信号对应的回波测量值、以及预设数据包,获取对应的雷达后向散射系数。
本申请提供的方案,获取每一旋转周期微波散射计输出的内定标测量值和本底噪声测量值后,按预设质评标准将该旋转周期和该旋转周期之前之后的至少一个旋转周期的内定标测量值和本底噪声测量值中的误差值剔除,并对不同旋转周期的筛查后得到的测量值进行滑动平均处理,得到该旋转周期的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,再基于目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,计算对应的雷达后向散射系数。该方案通过对每一旋转周期的测量值进行了质量筛查,并对该旋转周期前后的测量值进行滑动平均,使得每一旋转周期对应的测量值更加准确,进而使得计算得到的雷达后向散射系数更准确。同时,该方案实时获取每一旋转周期的测量值,并为每一旋转周期的回波信号添加了预设数据包,便于计算时获取测量值,提高计算效率,提高雷达后向散射系数获取的实时性。
在本申请的一种可选实施例中,测量值获取模块具体用于:
将每一旋转周期内各次内定标测量对应的测量值的平均值,作为该旋转周期输出的内定标测量值;
将每一旋转周期内各次噪声测量对应的本底噪声测量值的平均值,作为该旋转周期输出的本底噪声测量值。
在本申请的一种可选实施例中,该装置还包括标准差获取模块,用于:
获取每一旋转周期所处的轨道周期之前至少一个轨道周期中各旋转周期对应的历史内定标测量值和历史本底噪声测量值;
获取各历史内定标测量值的第一标准差,获取各历史本底噪声测量值的第二标准差。
在本申请的一种可选实施例中,目标测量值获取模块具体用于:
将每一旋转周期输出的内定标测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值、以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值中,对应的标准差大于预设倍数的第一标准差的内定标测量值筛除;
将每一旋转周期输出的本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的本底噪声测量值、以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的本底噪声测量值中,对应的标准差大于预设倍数的第二标准差的内定标测量值筛除。
在本申请的一种可选实施例中,目标测量值获取模块具体用于:
基于第一预设权重系数,对筛查得到的内定标测量值进行加权平均,得到对应的目标内定标测量值;
基于第二预设权重系数,对筛查得到的本地噪声测量值进行加权平均,得到对应的目标本底噪声测量值。
在本申请的一种可选实施例中,散射系数获取模块具体用于:
将目标内定标测量值中的内定标时的噪声通道功率值与信号通道功率值的比值,作为噪声通道和信号通道的增益比;
将目标本底噪声测量值中的本底噪声测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值的比值,作为噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比。
在本申请的一种可选实施例中,散射系数获取模块具体用于:
基于预设数据包中的噪声通道和信号通道的增益比、噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比、以及回波测量值,获取信号通道的纯信号功率值;
基于纯信号功率值,获取对应的雷达后向散射系数。
下面参考图5,其示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备(例如执行图3所示方法的终端设备或服务器)500的结构示意图。本申请实施例中的电子设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)、可穿戴设备等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。图5示出的电子设备仅仅是一个示例,不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
电子设备包括:存储器以及处理器,存储器用于存储执行上述各个方法实施例所述方法的程序;处理器被配置为执行存储器中存储的程序。其中,这里的处理器可以称为下文所述的处理装置501,存储器可以包括下文中的只读存储器(ROM)502、随机访问存储器(RAM)503以及存储装置508中的至少一项,具体如下所示:
如图5所示,电子设备500可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)501,其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM503中,还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理装置501、ROM 502以及RAM503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。
通常,以下装置可以连接至I/O接口505:包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506;包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置507;包括例如磁带、硬盘等的存储装置508;以及通信装置509。通信装置509可以允许电子设备500与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图5示出了具有各种装置的电子设备,但是应理解的是,并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
特别地,根据本申请的实施例,上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如,本申请的实施例包括一种计算机程序产品,其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序,该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中,该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装,或者从存储装置508被安装,或者从ROM 502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时,执行本申请实施例的方法中限定的上述功能。
需要说明的是,本申请上述的计算机可读存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中,计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质,该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于:电线、光缆、RF(射频)等等,或者上述的任意合适的组合。
在一些实施方式中,客户端、服务器可以利用诸如HTTP(HyperText TransferProtocol,超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信,并且可以与任意形式或介质的数字数据通信(例如,通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”),广域网(“WAN”),网际网(例如,互联网)以及端对端网络(例如,ad hoc端对端网络),以及任何当前已知或未来研发的网络。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的;也可以是单独存在,而未装配入该电子设备中。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序,当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时,使得该电子设备:
获取微波散射计在每一旋转周期中输出的内定标测量值、本底噪声测量值、回波测量值,内定标测量值包括内定标测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,本底噪声测量值包括本底噪声测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,回波测量值包括回波测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值;基于预设质评标准,分别对每一旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值、以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值中的两类数据进行筛查,并分别对筛查得到的内定标测量值和本底噪声测量值进行滑动平均处理,得到目标内定标测量值和目标本底噪声测量值;基于每一旋转周期对应的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,确定该旋转周期中回波信号对应的预设数据包,数据包中至少包括噪声通道和信号通道的增益比、噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比,并基于该旋转周期中的回波信号对应的回波测量值、以及预设数据包,获取对应的雷达后向散射系数。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码,上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++,还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图,图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分,该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的模块或单元可以通过软件的方式实现,也可以通过硬件的方式来实现。其中,模块或单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定,例如,第一程序切换模块还可以被描述为“切换第一程序的模块”。
本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如,非限制性地,可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括:现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。
在本申请的上下文中,机器可读介质可以是有形的介质,其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备,或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的计算机可读介质被电子设备执行时实现的具体方法,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品或计算机程序,该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令,该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令,处理器执行该计算机指令,使得该计算机设备执行时实现如下情况:
获取微波散射计在每一旋转周期中输出的内定标测量值、本底噪声测量值、回波测量值,内定标测量值包括内定标测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,本底噪声测量值包括本底噪声测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,回波测量值包括回波测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值;基于预设质评标准,分别对每一旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值、以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值中的两类数据进行筛查,并分别对筛查得到的内定标测量值和本底噪声测量值进行滑动平均处理,得到目标内定标测量值和目标本底噪声测量值;基于每一旋转周期对应的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,确定该旋转周期中回波信号对应的预设数据包,数据包中至少包括噪声通道和信号通道的增益比、噪声通道中噪声和信号通道中噪声的功率比,并基于该旋转周期中的回波信号对应的回波测量值、以及预设数据包,获取对应的雷达后向散射系数。
应该理解的是,虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,其可以以其他的顺序执行。而且,附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,其执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本发明的部分实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种卫星微波散射计雷达后向散射系数获取方法,其特征在于,包括:
获取微波散射计在每一旋转周期中输出的内定标测量值、本底噪声测量值、回波测量值,所述内定标测量值包括内定标测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,所述本底噪声测量值包括本底噪声测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,所述回波测量值包括回波测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值;
基于预设质评标准,分别对每一旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值中的两类数据进行筛查,并分别对筛查得到的内定标测量值和本底噪声测量值进行滑动平均处理,得到目标内定标测量值和目标本底噪声测量值;其中,将每一旋转周期输出的内定标测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值中,各内定标测量值对应的标准差大于预设倍数的第一标准差的内定标测量值筛除;将每一旋转周期输出的本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的本底噪声测量值以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的本底噪声测量值中,各本底噪声测量值对应的标准差大于预设倍数的第二标准差的本底噪声测量值筛除;
基于每一旋转周期对应的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,确定该旋转周期中回波信号对应的预设数据包,所述数据包中至少包括所述噪声通道和所述信号通道的增益比、所述噪声通道中噪声和所述信号通道中噪声的功率比,并基于该旋转周期中的所述回波信号对应的回波测量值、以及所述预设数据包,获取对应的雷达后向散射系数。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取微波散射计在每一旋转周期中输出的内定标测量值、本底噪声测量值,包括:
将每一旋转周期内各次内定标测量对应的测量值的平均值,作为该旋转周期输出的内定标测量值;
将每一旋转周期内各次噪声测量对应的本底噪声测量值的平均值,作为该旋转周期输出的本底噪声测量值。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取每一旋转周期所处的轨道周期之前至少一个轨道周期中各旋转周期对应的历史内定标测量值和历史本底噪声测量值;
获取各历史内定标测量值的第一标准差,获取各历史本底噪声测量值的第二标准差。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述分别对筛查得到的内定标测量值和本底噪声测量值进行滑动平均处理,得到目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,包括:
基于第一预设权重系数,对所述筛查得到的内定标测量值进行加权平均,得到对应的所述目标内定标测量值;
基于第二预设权重系数,对所述筛查得到的本地噪声测量值进行加权平均,得到对应的所述目标本底噪声测量值。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于每一旋转周期对应的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,确定该旋转周期中回波信号对应的预设数据包,包括:
将所述目标内定标测量值中的内定标时的噪声通道功率值与信号通道功率值的比值,作为所述噪声通道和所述信号通道的增益比;
将所述目标本底噪声测量值中的本底噪声测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值的比值,作为所述噪声通道中噪声和所述信号通道中噪声的功率比。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于该旋转周期中的所述回波信号对应的回波测量值、以及所述预设数据包,获取对应的雷达后向散射系数,包括:
基于所述预设数据包中的所述噪声通道和所述信号通道的增益比、所述噪声通道中噪声和所述信号通道中噪声的功率比、以及所述回波测量值,获取所述信号通道的纯信号功率值;
基于所述纯信号功率值,获取对应的雷达后向散射系数。
7.一种卫星微波散射计雷达后向散射系数获取装置,其特征在于,包括:
测量值获取模块,用于获取微波散射计在每一旋转周期中输出的内定标测量值、本底噪声测量值、回波测量值,所述内定标测量值包括内定标测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,所述本底噪声测量值包括本底噪声测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值,所述回波测量值包括回波测量时的噪声通道功率值和信号通道功率值;
目标测量值获取模块,用于基于预设质评标准,分别对每一旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值和本底噪声测量值中的两类数据进行筛查,并分别对筛查得到的内定标测量值和本底噪声测量值进行滑动平均处理,得到目标内定标测量值和目标本底噪声测量值;其中,将每一旋转周期输出的内定标测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的内定标测量值以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的内定标测量值中,各内定标测量值对应的标准差大于预设倍数的第一标准差的内定标测量值筛除;将每一旋转周期输出的本底噪声测量值、该旋转周期之前的至少一个旋转周期输出的本底噪声测量值以及该旋转周期之后的至少一个旋转周期输出的本底噪声测量值中,各本底噪声测量值对应的标准差大于预设倍数的第二标准差的本底噪声测量值筛除;
散射系数获取模块,用于基于每一旋转周期对应的目标内定标测量值和目标本底噪声测量值,确定该旋转周期中回波信号对应的预设数据包,所述数据包中至少包括所述噪声通道和所述信号通道的增益比、所述噪声通道中噪声和所述信号通道中噪声的功率比,并基于该旋转周期中的所述回波信号对应的回波测量值、以及所述预设数据包,获取对应的雷达后向散射系数。
8.一种电子设备,其特征在于,包括存储器和处理器;
所述存储器中存储有计算机程序;
所述处理器,用于执行所述计算机程序以实现权利要求1至6中任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法。
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