[发明专利]考虑SAR幅相不平衡的全极化SAR海面风场反演方法及系统

说明书

本发明提供了一种考虑SAR幅相不平衡的全极化SAR海面风场反演方法及系统。该方法包括：根据全极化SAR系统失真矩阵，计算SAR幅相不平衡数据；计算SAR图像参数；根据SAR幅相不平衡数据和SAR图像参数，利用最小二乘法训练建立风场经验反演模型。本发明提供的考虑SAR幅相不平衡的全极化SAR海面风场反演方法及系统能够解决传统风场反演方法不考虑SAR幅相不平衡的问题。

技术领域

本发明涉及海洋探测技术领域，特别是涉及一种考虑SAR幅相不平衡的全极化SAR海面风场反演方法及系统。

背景技术

随着SAR海洋遥感技术的蓬勃发展，SAR成为海面风场精细化反演的重要手段。SAR作为一种有源微波传感器，其分辨率为几米到几百米的数量级，可以探测多种诸如陆海微风、巻涡旋以及大气重力波等海面精细尺度的结构。同时，SAR主要发射厘米波，其穿透能力强，不受天气、光照、雾霾和云层的影响，可对全球表面进行全天时、全天候的高分辨率、大面积动态监测。利用SAR进行海面风场精细化反演成为海洋动力环境监测、海气能量交换研究以及近岸海洋工程建设重要的服务手段。

近年来，国内外学者先后研究了多种海面风场反演的算法，主要是基于半经验的地球物理模型函数(GMFs)反演方法。其中，针对C波段同极化数据的GMFs是当前发展最为成熟的风矢量反演算法，称为CMOD系列模型，该算法将雷达的VV极化归一化雷达截面和海拔10m处的风速、雷达入射角以及相对风向(风向和卫星天线指向的夹角)联系在一起，根据已知的NRCS、入射角和相对风向可以计算得到相应位置的海面风速。近年来，CMOD模型从CMOD2模型逐渐发展至CMOD-IFR2模型，CMOD5模型，CMOD5.n模型和CMOD7模型，模型升级提高了对于模型鲁棒性，但是其本质仍是海面后向散射系数、入射角和相对风向三者的函数，没有考虑SAR载荷平台本身引入的误差，因此该方法在不同SAR载荷平台的适用性有待商榷，不同SAR载荷数据得到的风速反演精度是不一样的，因此，需要发展一种考虑SAR载荷状态的海面风场反演模型。

幅相误差是一种典型的SAR误差源，幅相误差在整个SAR工作链路中是主要的系统误差。因此，对于提高海面风场反演精度而言，有必要考虑幅相误差，发展一种考虑SAR幅相误差的海面风场反演方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种考虑SAR幅相不平衡的全极化SAR海面风场反演方法及系统，解决了传统风场反演方法不考虑SAR幅相不平衡的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种考虑SAR幅相不平衡的全极化SAR海面风场反演方法，所述方法包括：根据全极化SAR系统失真矩阵，计算SAR幅相不平衡数据；计算SAR图像参数；根据SAR幅相不平衡数据和SAR图像参数，利用最小二乘法训练建立风场经验反演模型。

在一些实施方式中，根据全极化SAR系统失真矩阵，计算SAR幅相不平衡数据，包括：计算SAR幅度不平衡数据；计算SAR相位不平衡数据；根据SAR幅度不平衡数据，及SAR相位不平衡数据，计算系统总体的幅相不平衡。

在一些实施方式中，计算SAR幅度不平衡数据，包括：根据如下公式计算SAR幅度不平衡数据：

其中，Δf_α＝|S_HH|_L-|S_VV|_L，Δf_β＝|S_HV|_L-|S_VH|_L，M_ij表示j极化发射i极化接收的回波，S_ij表示j极化发射i极化接收的地物真实散射矩阵，|…|_L表示行列式的对数，|f_r|_L表示接收通道的幅度不平衡，|f_t|_L表示发射通道的幅度不平衡。