[发明专利]一种微波辐射计交叉极化误差修正方法

说明书

一种微波辐射计天线交叉极化误差修正方法，针对现有微波辐射计交叉极化误差修正方法的缺陷：校正步骤多、计算量大、严重依赖地面测试参数的缺点，提出了一种新的修正方法，即在对微波辐射计测量值进行定标和冷空溢出修正的基础上，通过对模式亮温数据与微波辐射计测量亮温进行多元线性回归，直接得到针对全部交叉极化影响的修正矩阵，从而实现对测量亮温的交叉极化误差修正。相比于现有交叉极化误差修正方法具有以下优点：不需要获取天线方向图数据、天线安装偏差、卫星姿态等参数即可完成修正；可对不同来源的交叉极化误差统一进行修正，提高数据处理精度和速度。

技术领域

本发明涉及一种微波辐射计交叉极化误差修正方法，属于微波遥感技术领域。

背景技术

微波辐射计观测地物目标时，通过天线被动接收地物目标的能量，由于抛物面天线本身的特性，如反射率损耗、端对端口隔离度、反射面交叉极化特性等，导致天线在非预定的极化接收不需要的极化分量能量，同时，目标场景与天线视轴极化基准失配，法拉第旋转也是引起交叉极化误差的原因。可见，天线交叉极化误差来源复杂，难以建立包含所有误差来源的交叉极化传输方程，只能针对不同交叉极化误差来源逐一进行修正，目前交叉极化误差修正主要分为三个步骤：

天线交叉极化修正

天线交叉极化误差主要由抛物面天线非理想特性导致，根据天线传输方程及全极化微波辐射计信号测量原理可推导出天线交叉极化误差修正公式：

其中，T_B＝[T_Bv；T_Bh；T_B3；T_B4]为目标真实亮温，T_A＝[T_Av；T_Ah；T_A3；T_A4]为微波辐射计测量亮温，F_n为天线交叉极化矩阵，可通过天线方向图计算得到：

其中，f_n,vv、f_n,hh分别为v、h主极化电压方向图，f_n,vh、f_n,hv为v、h交叉极化电压方向图。

可见，如果可获取准确的天线主极化和交叉极化天线方向图，那么，就能根据(2)式算出天线交叉极化修正矩阵F_n，再利用(1)式对全极化微波辐射计测量亮温T_A进行交叉极化误差修正，得到目标真实亮温T_B。

极化旋转修正

极化旋转角定义为地表目标极化基准和辐射计天线极化基准之间的旋转。微波辐射计对地观测时，由于卫星姿态偏移，导致天线的极化基准并不和地球场景的极化基准完全匹配，产生了极化旋转角假设目标真实亮温为T_B，由于极化旋转角的存在，天线测量亮温为:

通过扫描几何转换，可得极化旋转矩阵如下：

通过矩阵求逆可将天线亮温测量值T_A转换为地面辐射亮温矢量，即

可见，极化旋转误差修正的关键是极化旋转角的计算，只要已知辐射计姿态偏移量：俯仰、翻滚、偏航以及扫描方位角、天底角，就可以计算出极化旋转角

法拉第旋转修正

法拉第旋转来指自电离层对电磁波极化平面的旋转，导致目标极化基准与天线极化基准失配，其修正方法与极化旋转校正方法完全一致，仅仅旋转角度计算方法不同。法拉第旋转角计算公式为：