[发明专利]一种全极化地基合成孔径雷达系统

说明书

技术领域

本发明涉及微波遥感技术领域，具体是一种全极化地基合成孔径雷达系统。

背景技术

地基合成孔径雷达具有获取地面目标三维信息及监测目标微小形变的能力。地基合成孔径雷达作为一种新型的对地形变监测设备，通过合成孔径成像技术实现雷达影像方位向和距离向的高空间分辨率。通过干涉技术可实现亚毫米级微变形监测，它可以实现对大坝，边坡，桥梁等建筑物进行小范围，高精度的连续监测，甚至可用于监测大坝随蓄水水位变化及温度变化产生的形变，还可以对地质滑坡等自然灾害进行有效的静态形变监测。

常规的大坝监测方法通常是利用监测点的绝对位置计算目标的形变量，这类方法需接触被测目标且获取的信息量较少，需布设大量监测点才能获取大坝整体形变信息。地基合成孔径雷达技术可无接触、高精度地获取大坝表面形变信息，可采用合成孔径雷达技术(SAR)和干涉测量技术，系统可根据监测需求，灵活设计目标物与雷达的成像几何关系，获取大坝表面在雷达视线向(Line of Sight，LOS)的形变信息。

地基合成孔径雷达在露天采矿边坡稳定性、水坝/堤坝形变、单体建(构)筑物结构变形等领域的应用最为广泛和成熟。由于这些目标物适宜于雷达波反射，GBSAR获得的相干目标数量多，其信噪比、相干系数和相位稳定性都较高，能够探测到观测目标的局部微小变形，为工程施工提供早期预警。

电磁散射特性是一个线性过程，雷达照射波和目标散射波的各极化分量之间存在着线性变换关系，而矩阵理论是线性变换的有力工具，故通常把目标对电磁波的极化变换作用写成极化散射矩阵的形式。设入射场的极化矢量为散射场的极化矢量为目标的散射矩阵为则另外，当极化方式为圆极化时，其散射矩阵可通过以下算式计算得到：

极化散射矩阵表征了目标对极化波的散射特性，而且与目标的形状、大小、材料、结构及姿态等因素有关，也与雷达的频率有关，因此，极化散射矩阵包含了丰富的信息。

全极化雷达是雷达研究领域的热点，也可以说是雷达系统的未来发展方向。我们可以通过研究获取的目标极化散射信号，进而全面的了解目标的散射特性，同时也将大大提高目标识别结果的准确性，相对于传统雷达具有以下几个优点：

1、全极化雷达能够使我们获取目标的极化散射矩阵。极化散射矩阵包含了在给定观测条件下目标电磁散射特性的全部信息，从而能够大大扩展雷达目标识别研究的信息来源。

2、全极化雷达可以得到任意极化状态下的目标散射回波。对于单极化雷达来说，使用不同极化状态的电磁波照射目标所获得的散射信息是不同的，这会给目标识别问题的研究带来不确定性。由于目标方位角的影响，即使是同一个目标，雷达获取的有效散射截面也不一定相同，而全极化雷达可以消除这些不确定性。

3、全极化雷达对于存在有源干扰、环境杂波等因素的工作环境具有更好的适应性。通过调整极化方式或者进行极化编码等方式都可以有效地降低有源干扰和环境杂波等因素的影响，有助于获得稳定的目标散射信息。

4、一些微弱电磁目标，由于其目标散射功率很小，信号很容易淹没在噪声中，极化域检测由于对目标散射功率具有弱依赖性，所以采用全极化SAR进行检测和分类所得到的结果会更为稳健。

现有技术中并没有将以上的技术进行合成设置出一个雷达系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全极化地基合成孔径雷达系统，以解决上述背景技术中提出的问题。