基于點(diǎn)目標(biāo)的機(jī)載SAR極化定標(biāo)算法研究.pdf

1、隨著極化合成孔徑雷達(dá)（PolSAR）技術(shù)的發(fā)展，極化SAR數(shù)據(jù)被廣泛地應(yīng)用于地物分類、土地利用、地表參數(shù)反演等方面，而極化定標(biāo)技術(shù)是對極化SAR數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和應(yīng)用的前提。由于受到雷達(dá)天線不同的極化通道之間不能完全隔離等因素的影響，導(dǎo)致測量的極化SAR數(shù)據(jù)包含有失真，不能準(zhǔn)確地表征地物的后向散射特性。因此必須對SAR數(shù)據(jù)進(jìn)行極化定標(biāo)，精確校正不同極化通道之間的相對幅度和相位，以期準(zhǔn)確地提取存在于不同極化組合的幅度和相位中的地物信息，凸顯極

2、化SAR系統(tǒng)的優(yōu)勢。
　　針對極化定標(biāo)技術(shù)，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量的科學(xué)研究，其研究工作可分為以下三種類型：（1）基于點(diǎn)目標(biāo)的極化定標(biāo)算法；（2）基于面目標(biāo)的定標(biāo)算法；（3）基于點(diǎn)目標(biāo)和面目標(biāo)相混合的定標(biāo)算法。本文主要針對基于點(diǎn)目標(biāo)的極化定標(biāo)算法開展相關(guān)研究，該類型定標(biāo)方法的基本思路為：首先提取SAR圖像中散射矩陣已知的點(diǎn)目標(biāo)；然后構(gòu)建點(diǎn)目標(biāo)的測量值及其理論值，兩者之間的矩陣方程，進(jìn)而推算極化定標(biāo)參數(shù)；最后將所求的定標(biāo)參數(shù)應(yīng)用到其他

3、未知區(qū)域，得到極化定標(biāo)后的SAR數(shù)據(jù)?；诂F(xiàn)有極化定標(biāo)算法的不足，本文提出了兩種基于點(diǎn)目標(biāo)的極化定標(biāo)算法，其主要的研究工作如下：
　?。?）介紹了極化 SAR的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，敘述了常用極化定標(biāo)模型及典型極化定標(biāo)算法，總結(jié)了影響極化定標(biāo)精度的兩大因素：飛行平臺(tái)的不穩(wěn)定性及點(diǎn)目標(biāo)的擺放偏差，其中飛行平臺(tái)不穩(wěn)定性包括6個(gè)姿態(tài)參數(shù)—俯仰角、橫滾角、偏航角、距離向偏移、方位向偏移、高程向偏移；點(diǎn)目標(biāo)的擺放偏差主要是指點(diǎn)目標(biāo)在垂直于雷達(dá)視線的平面

4、內(nèi)繞雷達(dá)視線所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)偏差。
　　（2）對現(xiàn)有的基于點(diǎn)目標(biāo)的Whitt算法與基于點(diǎn)目標(biāo)和面目標(biāo)相混合的Ainsworth算法等典型極化定標(biāo)算法進(jìn)行了分析和研究，針對算法中的不足之處，如算法中所作出的假設(shè)條件，本文提出了一種無約束的基于點(diǎn)目標(biāo)的極化定標(biāo)算法。利用所提算法分別對模擬數(shù)據(jù)和2014年在海南南部地區(qū)獲取的機(jī)載SAR全極化 C波段數(shù)據(jù)進(jìn)行極化定標(biāo)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了算法的性能。與 Whitt算法、Ainsworth算法等典型算法相

5、比，該算法沒有作出地物散射互異性等假設(shè)條件，克服了算法中的不足。
　　（3）在對Whitt定標(biāo)算法和Ainsworth定標(biāo)算法研究的基礎(chǔ)上，鑒于典型極化定標(biāo)算法的推導(dǎo)過程較為復(fù)雜等問題，本文提出了一種推導(dǎo)過程較為簡單的基于點(diǎn)目標(biāo)的極化定標(biāo)算法，以校正不同極化通道間在幅度和相位上的畸變。并分別通過實(shí)際的機(jī)載SAR全極化C波段數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)對該方法的有效性進(jìn)行了檢驗(yàn)。同其他方法相比，該方法簡化了極化定標(biāo)參數(shù)的求解步驟，使得求解過程簡單