[发明专利]一种基于星载SAR回波的电离层总电子含量反演非迭代方法

摘要

一种基于星载SAR回波的电离层总电子含量反演非迭代方法，基于Radon变换原理，通过选取部分参考角度，分别对受到电离层影响的初始回波信号进行Radon变换，进而计算信号调频率变化量并根据变化量对电离层总电子含量TEC值进行反推。本发明提供的方法克服了现有迭代计算方法搜索步长较大，估计精度差的问题，能够在通过保证实时性、计算精度的情况下，准确计算出电离层总电子含量TEC值。

主权项

1.一种基于星载SAR回波的电离层总电子含量反演非迭代方法，其特征在于步骤如下：

(1)获取电离层影响下的星载SAR初始回波信号，对所述初始回波信号进行Radon变换，得到Radon变换后的回波信号轨迹长度；

(2)根据步骤(1)所得Radon变换后的回波信号轨迹长度计算回波信号时频角；

(3)根据步骤(2)所得回波信号时频角计算电离层影响下的回波调频斜率；

(4)根据步骤(2)、步骤(3)所得数据计算电离层路径总电子含量TEC值。

2.根据权利要求1所述的一种基于星载SAR回波的电离层总电子含量反演非迭代方法，其特征在于：所述步骤(1)中，初始回波信号轨迹长度与Radon变换后的回波信号轨迹长度关系如下：

L_θ|sin(θ‑α)|＝L_α

式中，θ为回波信号时频角，L_θ为初始回波信号轨迹长度，L_α为Radon变换后的回波信号轨迹长度，α为所选参考角度，其中α为α₁，α₂，…α_N等N个参考角度中的任意值。

3.根据权利要求2所述的一种基于星载SAR回波的电离层总电子含量反演非迭代方法，其特征在于：所述步骤(2)中，回波信号时频角的计算方法如下：

(a)将所述步骤(1)中对初始回波信号轨迹长度进行Radon变换的计算式展开为矩阵形式，可得：

式中，为根据所选参考角度计算得到的Radon变换后的回波信号轨迹长度；

(b)对步骤(a)所得矩阵展开式进行最小二乘法处理，计算回波信号时频角，计算方法如下：

tanθ＝L_θsinθ/L_θcosθ＝sinθ/cosθ。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于星载SAR回波的电离层总电子含量反演非迭代方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述回波调频斜率的计算方法如下：

γ_ion＝‑tanθ/μ²

式中，γ_ion为回波调频斜率，μ为尺度因子；

T_a为接收信号的持续时间，f_s为采样频率。

5.根据权利要求4所述的一种基于星载SAR回波的电离层总电子含量反演非迭代方法，其特征在于：所述步骤(4)中，电离层路径总电子含量TEC值的计算方法如下：

式中，c为光速，B为信号带宽，f₀为信号载频。

6.根据权利要求2所述的一种基于星载SAR回波的电离层总电子含量反演非迭代方法，其特征在于：所述步骤(1)中，参考角度α范围是[‑π,π]。

7.根据权利要求1～5所述的一种基于星载SAR回波的电离层总电子含量反演非迭代方法，其特征在于：所述星载SAR初始回波信号形式为线性调频模式。