專利名稱：基于p波段星載sar的電離層不規(guī)則體衍射成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達(dá)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是基于P波段星載SAR的電離層中等尺度不規(guī)則體(幾百米 幾十公里)的衍射成像方法。
背景技術(shù)：
星載合成孔徑雷達(dá)的信號穿過電離層，其回波信號必然攜帶著電離層和地面目標(biāo)的雙重信息，尤其在P波段星載SAR雷達(dá)回波信號中攜帶的電離層信息極其豐富；這些信息可用作電離層不規(guī)則體的成像。電離層電子密度不規(guī)則體會引起電波信號閃爍，造成信號振幅、相位、極化狀態(tài)和到達(dá)角等的隨機起伏。其中電離層閃爍對P波段的星-地鏈路通信和雷達(dá)信號影響尤為嚴(yán)重，很強的赤道閃爍也經(jīng)?？梢栽贚波段觀測到，甚至偶爾可以在C波段觀測到，所以對于電離層不規(guī)則體的探測一直是電離層研究所關(guān)注的課題。層析成像方法(CT)已用于電離層不規(guī)則體成像的研究，針對尺度不同，可以將電離層不規(guī)則體的層析成像方法劃分為統(tǒng)計方法和確定性方法。統(tǒng)計方法針對小尺度(米量級)的電離層不規(guī)則體，由于其體積小并且數(shù)量多所以采用統(tǒng)計層析成像反演方法。確定性方法又可以劃分為兩類，射線層析成像方法和衍射層析成像方法。射線層析方法主要針對大尺度的不規(guī)則體(數(shù)十公里至數(shù)百公里)，衍射層析成像方法針對中等尺度(數(shù)百米至數(shù)公里量級)的不規(guī)則體。采用層析方法對電離層成像時，發(fā)射機采用星載發(fā)射機，接收機系統(tǒng)則置于地面上。接收機系統(tǒng)依據(jù)實際情況可以為一個接收機或一個接收機陣列或若干個接收機陣列。射線方法需要沿著衛(wèi)星飛行路徑隔幾百公里分布一系列接收機；衍射方法需要垂直于衛(wèi)星飛行路徑的間隔公里級的數(shù)個接收機鏈；統(tǒng)計成像可以根據(jù)實際情況選擇沿著衛(wèi)星路徑的一系列接收機或者垂直于衛(wèi)星飛行路徑的一系列接收機鏈。由于電離層成像空間范圍大，采用上述反演所需計算量和存儲量等都很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種基于P波段星載SAR的電離層不規(guī)則體衍射成像方法，采用雷達(dá)信號處理和衍射成像相結(jié)合對電離層不規(guī)則體成像，以解決計算量及存儲量大的問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是—種基于P波段星載SAR的電離層不規(guī)則體衍射成像方法，其包括步驟步驟一調(diào)整SAR時間窗，并從時域回波中截取電離層不規(guī)則體的散射回波數(shù)據(jù)；步驟二 用電離層不規(guī)則體的散射回波數(shù)據(jù)進(jìn)行SAR成像，確定不規(guī)則體目標(biāo)的大致范圍、位置；步驟三對步驟二中確定的范圍、位置進(jìn)行剖分，根據(jù)電場積分方程建立散射場與電離層電子密度之間的關(guān)系；步驟四采用衍射成像的方法對電離層不規(guī)則體進(jìn)行成像。
所述的電離層不規(guī)則體衍射成像方法，其所述步驟一中調(diào)整SAR時間窗，是增大SAR時間窗，為[0, TmaJ0所述的電離層不規(guī)則體衍射成像方法，其所述步驟二，對步驟一所得到的電離層不規(guī)則體的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，用距離多普勒或Chirp Scaling或Omega-K的SAR信號處理成像方法，確定電離層不規(guī)則體范圍、位置。所述的電離層不規(guī)則體衍射成像方法，其所述步驟三，包括a)將目標(biāo)范圍內(nèi)的yz平面剖分為NXN個網(wǎng)格，假每個網(wǎng)格內(nèi)的電子密度相同；b)根據(jù)電場積分方程建立雷達(dá)回波與電離層電子密度之間的關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種基于P波段星載SAR的電離層不規(guī)則體衍射成像方法，其特征在于，包括步驟 步驟一調(diào)整SAR時間窗，并從時域回波中截取電離層不規(guī)則體的散射回波數(shù)據(jù)； 步驟二 用電離層不規(guī)則體的散射回波數(shù)據(jù)進(jìn)行SAR成像，確定不規(guī)則體目標(biāo)的大致范圍、位置； 步驟三對步驟二中確定的范圍、位置進(jìn)行剖分，根據(jù)電場積分方程建立散射場與電離層電子密度之間的關(guān)系； 步驟四采用衍射成像的方法對電離層不規(guī)則體進(jìn)行成像。
2.如權(quán)利要求1所述的電離層不規(guī)則體衍射成像方法，其特征在于，所述步驟一中調(diào)整SAR時間窗，是增大SAR時間窗，為[O，TmaJ。
3.如權(quán)利要求1所述的電離層不規(guī)則體衍射成像方法，其特征在于，所述步驟二，對步驟一所得到的電離層不規(guī)則體的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，用距離多普勒或Chirp Scaling或Omega-K的SAR信號處理成像方法，確定電離層不規(guī)則體范圍、位置。
4.如權(quán)利要求1所述的電離層不規(guī)則體衍射成像方法，其特征在于，所述步驟三，包括 a)將目標(biāo)范圍內(nèi)的yz平面剖分為NXN個網(wǎng)格，假每個網(wǎng)格內(nèi)的電子密度相同； b)根據(jù)電場積分方程建立雷達(dá)回波與電離層電子密度之間的關(guān)系
5.如權(quán)利要求1所述的電離層不規(guī)則體衍射成像方法，其特征在于，所述步驟四，用標(biāo)準(zhǔn)衍射成像方法，以步驟三中的C)、d)步中的公式實現(xiàn)電離層不規(guī)則體電子密度的重構(gòu)，完成電離層不規(guī)則體進(jìn)行成像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于P波段星載SAR的電離層不規(guī)則體衍射成像方法，涉及雷達(dá)成像技術(shù)，包括步驟1)從星載P波段SAR時域回波信號中分離出電離層信號；2)然后采用SAR成像確定目標(biāo)大致范圍、位置；3)根據(jù)電場積分方程建立雷達(dá)回波與電離層電子密度之間的關(guān)系；4)最后采用衍射成像的方法對不規(guī)則體進(jìn)行成像。本發(fā)明方法簡單、易行，解決了電離層不規(guī)則體成像中計算量及存儲量大的問題。
文檔編號G01S13/90GK103033810SQ201110301508
公開日2013年4月10日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者李芳 , 李廉林, 鄭虎 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所