[发明专利]一种星载π/4模式简缩极化SAR相位重构方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种星载π/4模式简缩极化合成孔径雷达(SAR)相位重构方法，属于信号处理技术领域。

背景技术

近年来，随着TerraSAR-X、Radarsat-2以及ALOS-2等全极化SAR卫星相继发射升空并广泛应用于地质测绘、海洋观测、灾害监测以及资源勘查等诸多方面，针对全极化SAR的研究与应用逐渐受到世界各国的重视。

相比较单极化SAR，全极化SAR能够获取不同极化通道的目标信号，从而得到地物的极化散射信息，而该信息正是反演地表目标在不同极化条件下特性的重要参考依据。但是，由于脉冲重复频率加倍，全极化SAR的观测带宽度较窄。针对该问题，近年来国外学者提出了简缩极化SAR工作模式。简缩极化SAR工作模式能够利用回波数据，通过重构反演得到全极化模式各极化通道的功率信息，从而很好地保留地物目标的极化散射信息。在该模式下，雷达只需要发射一种极化方式的信号，而不需要交替发射不同极化信号，从而获得与单极化SAR相同的观测带宽。

π/4模式作为简缩极化SAR的一种工作模式，其发射45°线极化信号，分别接收水平和垂直线极化信号。现有的重构算法只能根据接收的两通道信号重构出等效的全极化模式各极化通道的功率信息，而不能重构出通道的相位信息。而各极化通道的相位值正是SAR干涉测量、极化干涉测量等应用的必需信息。

发明内容

本发明提出一种星载π/4模式简缩极化SAR相位重构方法，该方法基于π/4模式下获取的水平和垂直极化通道数据，通过一系列信号处理过程，重构得到全极化模式下各极化通道的相位值，是一种适用于星载π/4模式简缩极化SAR相位重构的新方法。

一种星载π/4模式简缩极化SAR相位重构方法，包括以下几个步骤：

步骤一：获取简缩极化协方差矩阵；

步骤二：设定交叉极化项初值以及相关系数初值；

步骤三：迭代计算获取交叉极化项及相关系数；

步骤四：获取重构全极化协方差矩阵；

步骤五：获取水平发射水平接收通道与垂直发射垂直接收通道信号的相位差；

步骤六：解方程获取各极化通道信号的相位值。

本发明的优点在于：

(1)本发明提出一种星载π/4模式简缩极化SAR相位重构方法，该方法具有处理流程简单的特点。在获取各极化通道相位值时，步骤简单易行。

(2)本发明提出一种星载π/4模式简缩极化SAR相位重构方法，该方法具有实用性强的特点。该方法直接采用简缩极化SAR回波各极化通道数据重构得到相应相位信息，基于雷达数据本身完成重构，无需借助地物目标散射特性等先验信息，故不受探测目标所处环境或其他条件影响。

(3)本发明提出一种星载π/4模式简缩极化SAR相位重构方法，该方法对π/4模式下的星载简缩极化SAR数据处理具有非常重要的应用价值。在现有简缩极化SAR功率信息重构的基础上，提出了相位信息重构方法，为简缩极化SAR工作模式下干涉测量以及极化干涉测量提供了数据基础。

附图说明

图1是本发明提出的一种星载π/4模式简缩极化SAR相位重构方法的方法流程图；

图2是本发明所采用的星载全极化SAR图像数据发射水平极化接收水平极化通道信号显示结果；

图3是本发明所采用的星载全极化SAR图像数据发射垂直极化接收水平极化通道信号显示结果；

图4是本发明所采用的星载全极化SAR图像数据发射水平极化接收垂直极化通道信号显示结果；

图5是本发明所采用的星载全极化SAR图像数据发射垂直极化接收垂直极化通道信号显示结果；

图6所示为发射水平极化接收水平极化通道信号的相位值散点图；

图7所示为发射垂直极化接收水平极化通道信号的相位值散点图；

图8所示为发射水平极化接收垂直极化通道信号的相位值散点图；

图9所示为发射垂直极化接收垂直极化通道信号的相位值散点图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出一种星载π/4模式简缩极化SAR相位重构方法，该方法基于星载π/4模式简缩极化SAR后向散射矩阵投影矢量模型，如式(1)所示：