[发明专利]一种基于综合孔径辐射计在轨更新亮温重构矩阵的方法

说明书

本发明一种基于综合孔径辐射计在轨更新亮温重构矩阵的方法，将每个单元天线的天线方向图f采用一组球谐函数表达；根据天线阵列中每个单元天线采用一组球谐函数表达的天线方向图和每个单元天线的位置，表示亮温重构矩阵G；综合孔径辐射计系统用于星载时，卫星在轨后，通过综合孔径辐射计翻看已知亮温分布的定标场的辐射亮温T_M时，综合孔径辐射计系统输出可见度函数V_M；在球谐函数的约束下，根据已知亮温分布的定标场的辐射亮温T_M和综合孔径辐射计系统输出可见度函数V_M，得到每组球谐函数的系数C代入球谐函数，从而得到亮温重构矩阵G'，实现在轨更新亮温重构矩阵；对于综合孔径辐射计系统观测未知亮温的观测场景。

技术领域

本发明涉及一种基于综合孔径辐射计在轨更新亮温重构矩阵的方法，属 于空间微波遥感技术领域。

背景技术

典型的亮温重构方法是基于亮温重构矩阵求逆的方法，该方法是基于地 面测量天线阵列中所有单元天线的方向图以及所有天线的位置坐标信息计 算得到。由于在轨后空间环境发生变化，引起天线阵列中所有单元天线的方 向图发生变化，使得亮温重构矩阵存在误差，最终导致综合孔径辐射计系统 探测精度下降以及应用效能降低。

目前在轨的综合孔径辐射计系统在亮温重构中为了获取更高精度的测 量结果，都是在亮温矩阵求逆的方法上开展，希望通过降低亮温重构矩阵求 逆时由于数学的病态问题导致求逆过程中误差被放大的现象来实现高精度 的亮温重构，而没有分析误差产生的原因而进行针对性的误差校正。

为了提升亮温重构的精度，在轨主要通过解决亮温重构矩阵广义逆不稳 定的问题来提升精度。矩阵求逆的约束和截断等方法能在一定程度上提升重 构精度，但是这些方法的改善有限，不能解决综合孔径辐射计在轨后天线方 向图变化带来的亮温误差。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提供一种基于综 合孔径辐射计在轨更新亮温重构矩阵的方法，填补在轨更新亮温重构矩阵的 空白，利用天线方向图符合单位球面上平方可积的条件，采用球谐函数，通 过在轨观测定标场更新亮温重构的矩阵，为高精度的亮温获取提供了方法。

本发明解决的技术方案为：一种基于综合孔径辐射计在轨更新亮温重构 矩阵的方法，步骤如下：

(1)将每个单元天线的天线方向图F采用一组球谐函数表达；

(2)根据天线阵列中每个单元天线采用一组球谐函数表达的天线方向 图和每个单元天线的位置，表示亮温重构矩阵G；

(3)综合孔径辐射计系统用于星载时，卫星在轨后，通过综合孔径辐 射计翻看已知亮温分布的定标场的辐射亮温T_M时，综合孔径辐射计系统输出 可见度函数V_M；

(4)在步骤(2)得到的球谐函数的约束下，根据步骤(3)已知亮温 分布的定标场的辐射亮温T_M和综合孔径辐射计系统输出可见度函数V_M，得 到每组球谐函数的系数C；将每组球谐函数的系数C，代入步骤(2)中的球 谐函数，从而得到亮温重构矩阵G。

优选的，还包括(5)，对于综合孔径辐射计系统未知的观测场景，利 用步骤(4)得到的亮温重构矩阵G，以及综合孔径辐射计系统输出的可见 度函数V，得到观测场景的辐射亮温T。

优选的，在轨后，每个单元天线的方向图是亮温重构矩阵的唯一变量， 而每个单元天线的天线方向图F采用一组球谐函数表达，具体为：单元天线 的天线方向图在任何情况下都受到球谐函数的约束，在轨后即使天线方向图 发生变化但仍满足球谐函数的表达方式；基于球谐函数的约束，在对天线方 向图的球谐函数表达式的系数进行求解，在求解的系数基础上实现在轨更新 亮温重构矩阵的目的。