[发明专利]一种受Faraday旋转变化影响的雷达目标后向散射模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及目标散射特性领域、SAR成像领域，属于目标电磁散射、电离层对SAR信号影响及SAR信号处理领域，具体地，涉及一种受Faraday（法拉第）旋转变化影响的雷达目标后向散射模拟方法。

背景技术

目标的散射特性与电磁波的极化有关，极化散射矩阵中的元素为目标的同极化后向散射系数、目标的交叉极化后向散射系数，而没有电磁波极化旋转任意一个角度时的目标的后向散射系数。

不同目标对电磁波极化特性的响应不同。

电离层是地球大气层中处于部分电离状态的区域，从离地面约50km开始一直延伸到约1000km，星载SAR信号两次穿越电离层，电离层使得SAR信号发生Faraday旋转，从而使得目标的后向散射特性发生变化。

若合成孔径时间内目标后向散射特性的变化不同，会使得回波信号去相干，从而对SAR聚焦成像产生影响。

目前，在轨SAR的合成孔径时间为秒量级，可以认为电离层在此时间段内是静止不变的，从而合成孔径时间内Faraday旋转对目标后向散射特性的影响是相同的，即Faraday旋转对SAR聚焦成像的影响可以忽略。地球同步轨道SAR（GeoSAR）的轨道高度为36000km左右，L频段GeoSAR的合成孔径时间长达几十分钟乃至小时量级，电离层在小时量级的时间段内是动态变化的，从而GeoSAR合成孔径时间内Faraday旋转对目标后向散射特性的影响不同，即Faraday旋转会对GeoSAR的聚焦成像产生影响。目前还没有在轨的GeoSAR。

因此，目前就Faraday旋转对SAR影响的研究，主要集中于Faraday旋转对SAR成像辐射精度的影响，而Faraday旋转变化对SAR聚焦成像的研究还未见公开的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种受Faraday旋转变化影响的雷达目标后向散射模拟方法，该模拟方法可以将任意的Faraday旋转加入到目标后向散射特性的模拟中，可以定量地分析Faraday旋转变化对SAR聚焦成像的影响。

本发明实现上述目的采用的技术方案包括：

一种受Faraday旋转变化影响的雷达目标后向散射模拟方法，包括以下步骤：

第一步、获取同一场景的四幅全极化SAR复图像，且该四幅图像是校准各种误差影响后的图像；

第二步、获取目标的极化散射矩阵S：以分辨单元为单位，在四幅复图像中分别取得该分辨单元对应的复像素值，作为极化散射矩阵S中相应的元素，该极化散射矩阵S表示如下：

S=ShhShvSvhSvv,]]>

上式中，S为一个2×2阶的矩阵，S_hh、S_hv、S_vh、S_vv为分别在四幅复图像中取得的复像素值，h表示水平极化，v表示垂直极化；

第三步、根据下面的公式计算每个脉冲发射时刻由电离层TEC引起的Faraday旋转角Ω：

Ω=2.36×104Bavfc2TEC,]]>