[发明专利]一种单航过全极化干涉合成孔径雷达

说明书

技术领域

本发明属于合成孔径雷达技术领域，具体涉及一种将极化技术和干涉技术结合在一起的单航过全极化干涉合成孔径雷达。

本发明可同时获得8个通道的极化干涉SAR（合成孔径雷达）数据，通过干涉处理可以得到目标场景的三维地形图。

本发明获得的极化干涉SAR数据可以应用于林业和农业中的植被参数反演，也可应用于地震灾害中的地表形变检测（如房屋桥梁倒塌、滑坡、泥石流等），并可进行大面积的三维地形测绘。

背景技术

合成孔径雷达是20世纪50年代提出并研制成功的一种主动式微波遥感系统，它具有全天候、全天时，穿透云层、浓雾、烟尘及大面积获取地表信息的特点，尤其适用于传统光学传感器成像困难的地区，在资源调查、灾害监测和国防建设中有重要意义，受到世界各国政府的高度重视。

美国JPL实验室于1985年研制成功第一部机载全极化合成孔径雷达CV-900，开创了极化SAR研究的新纪元。应用比较广泛的系统有美国NASA/JPL的AIRSAR/TOPSAR、德国DLR的E-SAR、加拿大CCRS的C/X-SAR、日本NASDA/JAXA的Pi-SAR、丹麦的EMISAR等。其中德国的E-SAR是一个装载在小型飞机上的多参数雷达系统，于1996年添加了SAR干涉测量和极化测量的新功能，该系统可工作在P，L，C和X波段。

极化测量的出现为许多地表参数反演问题提供了更加有效的解决途径，这方面的研究可追溯到1970年由Huynen提出的目标分解理论，此后van Zyl、Krogager、Cloude和Pottier等人做了大量基础性的研究，使得目标分解初步迈向了实用，先后出现了许多基于目标分解的极化SAR图像目标分类与识别算法。

干涉SAR技术是目前空间遥感技术中获取高精度地面高程信息的一项前沿技术，干涉测量无论是DEM提取，还是经过差分处理进行地表形变检测等应用，数据处理的基本算法己经发展得比较成熟了。

干涉SAR虽然可以提供垂直方向的高度信息，但在大多数情况下无法辨别反射体的指向及其形状；而极化SAR虽然能够区分物体的细致结构、目标特性等参数，但无法提供反射体高度信息。为了解决这一问题，1996年Papathanassiou等人首先利用SIR-C/X-SAR数据研究了频率、极化对相干性的影响，这是极化干涉思想的起源；1997年，Papathanassiou和Cloude对重复轨道干涉中极化的影响进行了较系统的研究；1998年，Papathanassiou和Cloude接着提出了极化干涉的相干最优算法和基于相干最优的目标分解算法，奠定极化干涉的理论基础；其后，不同的工作组又对极化干涉从不同角度进行了理论、方法和应用研究。国外己经进行了一些理论方法研究和实地验证，数据源包括TOPSAR、SIR-C/X-SAR及AIRSAR等数据，采用的系统装置有单频/单基线全极化、单频/多基线全极化、多频/多基线全极化等。除此之外，还有的学者致力于相干散射模型的研究和目标检测、分类及地面参数反演的研究，提取植被的垂直结构参数等。由于极化干涉的机理极为复杂，迄今这些研究还处于初步的探索阶段。

在极化干涉SAR的应用研究方面，用极化干涉提取地表植被参数是一个研究的热点问题。1996年到2001年期间，Cloude和Papathanassiou等人结合相干散射理论模型对多频、单（多）基线极化干涉提取地表植被参数和森林高度成图进行了研究；1999年，Lee等人用极化干涉进行了相干斑去噪研究；2000年，Shimama等人利用机载雷达对森林高度的概率分布进行研究；2000年，Chandra和Keydel等研究了大气延迟对极化干涉测量的影响；2000年，Nico等人利用相干最优算法对相位解缠进行了研究；2001年，Sagues等人对极化干涉测量雷达进行了实验室研究。

发明内容

本发明的目的是研制一种将极化技术和干涉技术结合在一起的单航过全极化干涉合成孔径雷达。

本发明采用有源相控阵雷达体制实现全极化条带SAR成像；天线机腹和机侧吊舱分置实现干涉；不同收发方式完成多基线工作模式；宽带、四通道、低失真收发系统保证雷达的正常工作。

为了实现多干涉基线，本发明中使用的两个天线都可以独立地控制进行收发，并通过设计工作时序实现三种工作模式：单发双收、乒乓和组合模式。系统具有四个接收通道，用于接收全极化干涉的不同通道的数据。