混合极化SAR系统π/4简缩极化模式发射端误差求解的方法技术方案

本发明专利技术提供了一种混合极化SAR系统π/4简缩极化模式的发射端误差求解的方法。该方法首先推导出最大归一化误差表达式，而后将误差源代入该最大归一化误差表达式中，求取该误差源带来的误差。本发明专利技术可获得发射端各误差：发射波Jones矢量误差、通道失衡、通道串扰和/或法拉第旋转角对混合极化SAR系统的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及简缩极化雷达遥感领域，尤其涉及一种混合极化SAR系统π/4简缩极化模式下发射端误差求解的方法。 
技术介绍
近年来随着雷达技术的快速发展，雷达已广泛应用于航天控制，军事探测，目标检测，林业遥感，环境监督等众多领域。为了更好地实现雷达遥感应用与目标探测，全极化雷达应运而生且在过去的60年来蓬勃发展。 但目前全极化雷达在应用上仍面临若干缺点：(1)同极化与交叉极化最优动态范围差异较大，需要复杂的通道增益控制和内定标回路控制；(2)较强的同极化距离模糊回波及较弱的交叉极化距离模糊回波需要控制入射角范围及观测带宽；(3)PRF是单极化系统的2倍；(4)全极化4个通道加重数据存储及传输。 为此，混合极化SAR系统应运而生，混合极化SAR系统具有三个大优势，1)其可实现简缩极化模式还可实现全极化模式；2)据有较好的抑制距离模糊的特点；3)通道间具有较高均衡性降低系统的复杂性，且使定标变得相对简单。混合极化SAR系统的三个简缩极化模式有：π/4，CL，CC简缩极化模式。其各模式特点如下。π/4简缩极化模式特点为发射1路由线性水平极化(H)与垂直极化(V)合成的线性极化波，同时接收H、V两路极化波。CL简缩极化模式为发射一路圆极化波，同时接收H、V两路极化波。此外还有发射圆极化波接收2路正交圆极化波的CC简缩极化模式。 混合极化技术是近年来的一个热点研究。2014年，加拿大雷达星座计划(Radar Constellation Mission，RCM)开始采用混合极化模式。混合极化系统设计，混合极化数据处理及其应用成为近年来研究的热点问题。 混合极化SAR系统存在一个棘手的问题，就是它的简缩极化模式的发射端误差不能进行定标，即发射端误差不能消除，这些误差包括，发射 波Jones矢量误差(φ偏差)，通道失衡，通道串扰，以及法拉第旋转角。这些误差都将会影响到获取的混合极化数据质量，进而影响到后续应用。 
技术实现思路
(一)要解决的技术问题 鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种混合极化SAR系统π/4简缩极化模式发射端误差求解的方法。 (二)技术方案 本专利技术混合极化SAR系统π/4简缩极化模式下发射端误差求解的方法包括：步骤A：接收发射端误差源的误差变量，其中，所述误差变量为：Jones矢量中误差参数φ、通道失衡参数kt、通道串扰参数∈h，∈v，和/或法拉第旋转角Ω；以及步骤B：按照下式由误差变量求解发射端误差源引起的最大归一化误差：其中，λmax为(PD-P0)H(PD-P0)的最大特征值；P为发射波Jones矢量误差的矩阵形式，P=cosφ0sinφ00cosφ0sinφ;]]>D为包含通道失衡误差、通道串扰误差及法拉第旋转角误差的矩阵形式， D=(cosΩsinΩ-sinΩcosΩ1ϵvϵh1100kt)T⊗1001;]]>P0为无误差的矩阵形式， P0=1210100101.]]>(三)有益效果 从上述技术方案可以看出，本专利技术混合极化SAR系统π/4简缩极化模式的发射端误差求解的方法具有以下有益效果： (1)建立CL简缩极化模式下误差评估模型及详细的误差求解方法。可获得发射端各误差：发射波Jones矢量误差(φ偏差)、通道失衡、通道串扰以及法拉第旋转角对混合极化SAR系统的影响。 (2)在限定系统误差的条件下，可计算出各误差参数的上限值，为混合极化SAR系统的设计提供一定的指导。 附图说明图1为根据本专利技术实施例混合极化SAR系统π/4简缩极化模式的发射端误差求解方法的示意流程图； 图2为发射波Jones矢量偏差(椭圆方向角误差)所引起的系统最大归一化误差图； 图3为通道失衡参数所引起的系统最大归一化误差图； 图4为通道串扰所引起的系统最大归一化误差； 图5为法拉第旋转角所引起的系统最大归一化误差。 具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。 本专利技术提供了一种混合极化SAR系统π/4简缩极化模式的发射端误差求解的方法。该方法将首先推导出最大归一化误差表达式e，而后将误差源代入该最大归一化误差表达式e中，求取该误差源带来的误差。 一、实例一 在本专利技术的第一个示例性实施例中，提供了混合极化SAR系统π/4简缩极化模式的发射端误差求解的方法。请参照图1，本实施包括： 步骤A：接收发射端误差源的误差变量； 其中，当考虑发射波Jones矢量误差时，误差变量为Jones矢量误差参数φ；当考虑考虑通道失衡参数的影响时，误差变量为通道失衡参数kt，当考虑通道串扰参数的影响时，误差变量为通道串扰参数∈h，∈v；当考虑法拉第旋转角的影响时，误差变量为法拉第旋转角Ω。 步骤B：按照下式求解发射端误差源引起的最大归一化误差： e=λmax---(1)]]>其中，λmax为(PD-P0)H(PD-P0)的最大特征值。P为发射波Jones矢量 误差的矩阵形式，P=cosφ0sinφ00cosφ0sinφ.]]>D为包含通道失衡误差、通道串扰误差及法拉第旋转角误差的矩阵形式， D=(cosΩsinΩ-sinΩcosΩ1ϵvϵh1100kt)T⊗1001.]]>P0为无误差的矩阵形式， P0=1210100101.]]>代表矩阵内积。 以下给出式1的推导过程： 步骤S102：根据全极化SAR系统观测模型Sm推导混合极化SAR系统π/4简缩极化模式的误差观测模型M； 该步骤S102进一步包括： 子步骤S102a：依据下式，根据全极化SAR散射矩阵S推导带有误差源的全极化SAR系统π/4简缩极化模式的观测模型Sm； Sm＝XrSXt   (1) 其中，Xr表示接收端失真矩阵，Xt表示发射端失真矩阵。在H/V极化基下，Xt与Xr可以分别表示为： Xt=cosΩsinΩ-sinΩcosΩ1ϵvϵh1100ktXr=100kr1ghgv1cosΩsinΩ-sinΩcosΩ---(2)]]>其中，Ω为法拉第旋转角，kt，kr为通道失衡参数，εh，εv，gh，gv为通道串扰参数。 子步骤S102b：依本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合极化SAR系统π/4简缩极化模式下发射端误差求解的方法，其特征在于，包括：步骤A：接收发射端误差源的误差变量，其中，所述误差变量为：Jones矢量中误差参数φ、通道失衡参数kt、通道串扰参数∈h，∈v，和/或法拉第旋转角Ω；以及步骤B：按照下式由误差变量求解发射端误差源引起的最大归一化误差：e=λmax]]>其中，λmax为(PD‑P0)H(PD‑P0)的最大特征值；P为发射波Jones矢量误差的矩阵形式，P=cosφ0sinφ00cosφ0sinφ;]]>D为包含通道失衡误差、通道串扰误差及法拉第旋转角误差的矩阵形式，D=cosΩsinΩ-sinΩcosΩ1ϵvϵh1100ktT⊗1001;]]>P0为无误差的矩阵形式，P0=1210100101.]]>

【技术特征摘要】
1.一种混合极化SAR系统π/4简缩极化模式下发射端误差求解的方
法，其特征在于，包括：
步骤A：接收发射端误差源的误差变量，其中，所述误差变量为：Jones
矢量中误差参数φ、通道失衡参数kt、通道串扰参数∈h，∈v，和/或法拉第旋
转角Ω；以及
步骤B：按照下式由误差变量求解发射端误差源引起的最大归一化误
差：
e=λmax]]>其中，λmax为(PD-P0)H(PD-P0)的最大特征值；P为发射波Jones矢量
误差的矩阵形式，P=cosφ0sinφ00cosφ0sinφ;]]>D为包含通道失衡误差、通道串扰
误差及法拉第旋转角误差的矩阵形式，
D=cosΩsinΩ-sinΩcosΩ1ϵvϵh1100ktT⊗1001;]]>P0为无误差的矩阵形式，
P0=1210100101.]]>2.一种混合极化SAR系统π/4简缩极化模式下发射端误差求解的方
法，其特征在于，误差源仅为发射波Jones矢量误差，该方法包括：
步骤A：接收发射端Jones矢量误差参数φ；
步骤B：按照下式求解由发射波Jones矢量误差引起的最大归一化误
差：
e=λmax]]>其中，λmax为(P-P0)H(P-P0)的最大特征值；P为发射波Jones矢量误
差的矩阵形式，P=cosφ0sinφ00cosφ0sinφ;]]>P0为无误差的矩阵形式，P0=1210100101.]]>3.一种混合极化SAR系统π/4简缩极化模式下发射端误差求解的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭胜龙，李洋，张晶晶，洪文，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11