[发明专利]一种星载极化SAR法拉第旋转效应校正平台的构建方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种星载极化合成孔径雷达(SAR)电离层法拉第旋转效应的校正处理平台，特别涉及适用于长波长的一种星载极化SAR法拉第旋转效应校正平台的构建方法。属于信号处理技术领域。

(二)背景技术

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是近年来发展十分迅速的一种空间对地观测系统。由于星载SAR具有全天时、全天候的对地观测能力，并且具有一定的穿透力，因而被广泛的应用于军事侦察、国土测绘、资源探测、海洋观测等领域。星载SAR通过发射线性调频脉冲信号并接收地面散射的回波信号实现空间对地观测。星载SAR信号穿过电离层进行传播的过程中，将受到电离层引起的法拉第旋转效应(Faraday rotation effects)的影响，造成星载SAR图像不能正确反映地面目标的电磁散射特性，对星载SAR图像的解译判读和信息应用带来严重的影响。

法拉第旋转效应对星载SAR信号的影响主要取决于雷达的工作波长、电离层的电子含量和地球磁场的强度等物理参数。星载SAR的工作波长越长，法拉第旋转效应对其影响也越为严重，特别是对于长波长的雷达工作波段，例如，P波段和UHF波段等。2004年，Freeman通过理论分析，预测了法拉第旋转效应引入的法拉第旋转角的最大值在P波段可达321°，L波段为40°，而波长较短的C波段仅为2.5°。

由于电离层的法拉第旋转效应等现象的影响，目前还没有P波段和UHF波段的长波长星载SAR系统在轨运行。但是，长波长(Long wavelength)的线性全极化(LinearPolarimetric)SAR图像在精确反演陆地表面生物量(Biomass)方面的巨大潜力，引起了世界上各主要科技大国的高度重视，美国宇航局NASA早在上世纪九十年代就已经基于机载AIRSAR系统首先开展了P波段全极化SAR的应用研究，德国宇航院DLR近年来利用其先进的机载E-SAR和F-SAR系统对瑞典森林地区开展了P波段全极化SAR的应用演示实验，瑞典国防研究所FOI研制的机载CARABAS-II系统具有波长更长、工作频率更低的VHF/UHF波段(20-90MHz)SAR。在此基础上，瑞典FOI又研制了机载LORA(LOw-frequency RAdar)系统，其工作频率涵盖了VHF/UHF波段和P波段(20-800MHz)。上述长波长机载SAR系统获取了大量的实际观测数据，数据处理和分析的结果证明了成波长全极化SAR图像在反演陆地生物量和探测隐蔽目标方面的巨大优势。为推动星载长波长P波段全极化SAR系统的研究，奠定了扎实的技术基础。

为了应对全球变暖等气候变化问题，进一步了解地球环境和气候的变化，欧洲空间局(European Space Agency，ESA)选定了以“生物量”计划(BIOMASS Mission)为代表的六项新的地球探测器任务。BIOMASS计划将研制并发射一颗星载P波段全极化SAR来完成全球森林生物量的测量，实现对全球陆地碳循环变化的监测，具有极为重要科学意义和应用价值。该项目已通过了ESA的评审，作为三项优选方案之一，进入了为期两年的关键技术攻关阶段。BIOMASS将是全球首个星载P波段全极化SAR系统。