[发明专利]一种旋转采样综合孔径辐射计相关偏置校正方法

说明书

本发明公开了一种旋转采样综合孔径辐射计相关偏置校正方法，所述方法包括：利用待校正的综合孔径辐射计对一个亮温中心对称的观测目标进行旋转采样，获得各相关基线的可见度函数测量值；任取一个相关基线，对其可见度函数测量值迭代执行校正步骤：计算可见度函数幅度测量值的标准差并确定复相关偏置搜索范围，在该范围内获得使可见度函数幅度标准差最小的复相关偏置最优估计值；对可见度函数测量值进行校正；直至校正后的可见度函数测量值幅度标准差小于预定阈值。本发明的校正方法不依赖额外的内部定标装置，可以有效降低旋转采样综合孔径辐射计的系统复杂度，尤其适用于单元数较多的大规模旋转采样综合孔径辐射计系统。

技术领域

本发明涉及旋转采样综合孔径辐射计领域，尤其涉及一种旋转采样综合孔径辐射计相关偏置校正方法。

背景技术

综合孔径辐射计是被动微波遥感领域中实现微波辐射测量的主要技术手段之一。综合孔径辐射计通过对观测场景亮温分布的空间频率域进行干涉测量，获得可见度函数。然后利用观测场景亮温分布与可见度函数之间的傅里叶变换关系，重建观测场景的亮温图像。相较于真实孔径辐射计，综合孔径技术将大口径实孔径天线稀疏为小口径天线阵列，在实现同等空间分辨率的情况下，可有效降低实际天线物理尺寸，避免大口径实孔径天线制造加工以及空间运载、折叠展开等技术难题。

在实际的综合孔径辐射计系统中，由于不可避免地存在数字相关器通道间互耦和公共本振信号热噪声泄露等非理想性因素，可见度函数测量结果会产生相关偏置误差。对相关偏置误差进行校正是综合孔径辐射计系统误差校正的一个重要环节。目前综合孔径辐射计相关偏置校正方法是采用非相关噪声注入法直接测量各相关基线的偏置误差(参考文献1：I.Corbella et al.,MIRAS end-to-end calibration:application to SMOSL1processor,in IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2005,vol.43,no.5,pp.1126-1134.)。

该方法的缺点在于内部定标系统结构复杂，需要内置额外的非相关噪声源，并且配置复杂的噪声功分网络。对于单元数较多的高分辨率综合孔径辐射计系统，该方法难以获得实际应用。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有综合孔径辐射计相关偏置校正方法严重依赖内部定标系统的缺点，直接利用观测数据对可见度函数的相关偏置进行校正，无需额外配置内部定标系统，有效降低接收机硬件系统复杂度。

为了实现上述目的，本发明提出了一种旋转采样综合孔径辐射计相关偏置校正方法，所述方法包括：

利用待校正的综合孔径辐射计对一个亮温中心对称的观测目标进行旋转采样，获得各相关基线的可见度函数测量值；

任取一个相关基线，对其可见度函数测量值迭代执行校正步骤：计算可见度函数幅度测量值的标准差并确定复相关偏置搜索范围，在该范围内获得使可见度函数幅度标准差最小的复相关偏置最优估计值；对可见度函数测量值进行校正；直至校正后的可见度函数测量值幅度标准差小于预定阈值；

遍历所有的相关基线，对其可见度函数测量值迭代执行校正步骤，由此校正所有相关基线可见度函数测量值的相关偏置误差。

作为上述方法的一种改进，所述任取一个相关基线，对其可见度函数测量值迭代执行校正步骤，具体包括：

步骤1)对于单元天线i和j组成的相关基线，计算其可见度函数测量值在360°采样范围内的幅度标准差；在正负幅度标准差范围内，以选定的步长遍历该范围，分别搜索该相关基线的可见度函数实部和虚部相关偏置；获得使可见度函数测量值幅度标准差最小的复相关偏置最优估计值；

步骤2)使用复相关偏置最优估计值校正该相关基线的可见度函数测量值；