[发明专利]GEOSAR方位成像中的电离层时变效应影响判决方法

说明书

技术领域

本发明属于航天与微波遥感结合的交叉技术领域，特别涉及一种GEOSAR(Geosynchronous Synthetic Aperture Radar，地球同步轨道合成孔径雷达)方位成像中的电离层时变效应的影响判决方法。

背景技术

随着航天技术及微波探测技术的日益发展，星载SAR系统作为空间探测的重要手段，发挥着越来越重要的作用。当前，星载SAR系统的轨道高度、频段范围进一步扩展，功能进一步增强。GEOSAR系统即是将轨道扩展至地球同步轨道时得到的新体制星载SAR系统。相比于传统的低轨星载SAR系统，GEOSAR系统具有观测场景宽、覆盖范围广、时间分辨率高的技术优势，但同时也面临诸多新的技术挑战，譬如电离层效应对其成像性能的影响。

对于传统的低轨星载SAR系统而言，合成孔径时间较短，通常认为期间的电离层近似不变。然而事实上，电离层的形态、结构和介质特性会随时间不断变化，即具有时变效应。GEOSAR的合成孔径时间长达10²～10³秒，因此电离层的时变效应会降低GEOSAR回波信号的相干性，进而可能导致其方位成像质量的下降。

电离层时变效应对GEOSAR方位成像的影响集中反映在STEC(Slant Total Electron Content，斜距向电子总量)在合成孔径时间内的变化上，目前尚未查到相应的影响判决方法。

发明内容

本发明的目的是：提出一种GEOSAR方位成像中的电离层时变效应的影响判决方法，可以应用于GEOSAR电离层影响分析与校正处理。

本发明的技术方案是：

已知GEOSAR的系统参数包括：载频f_c，合成孔径时间T_s，观测场景中任意目标点P在东北天坐标系下的坐标为(x₀,y₀,z₀)，该点对应的合成孔径中心时刻为t₀，GEOSAR在方位向慢时间t_n时刻的东北天坐标系轨道坐标数据为n的取值为任意整数并且|t_n-t₀|≤T_s/2。电离层的高度为z_i。

第一步，针对观测场景中任意目标点P，利用空间直线方程，计算得到合成孔径中心时刻t₀的GEOSAR波束在电离层上的穿刺点(Ionospheric Penetration Point,IPP)坐标

第二步，针对穿刺点坐标利用在线IRI(International Reference Ionosphere，国际参考电离层)模型获取方位向慢时间t_n时刻的电离层垂直向TEC(Total Electron Content，电子总量)值再利用下式得到时变的STEC值：

其中，几何变换因子γ(t₀)为：

第三步，对得到的|t_n-t₀|≤T_s/2进行多项式拟合，得到一阶分量系数k₁的值和二阶分量系数k₂的值。

第四步，如果下述不等式同时成立，

则对观测场景中任意目标点P的方位向成像时忽略电离层时变效应的影响，其中，c＝3×10⁸m/s为真空中光速，K＝40.28m³/s²；否则，必须考虑其影响。

采用本发明可取得以下技术效果：

本发明针对GEOSAR方位成像处理，提出了电离层时变效应的影响判决方法，给出了判决门限和判决方法，在GEOSAR电离层影响分析与校正处理中有广泛应用。

附图说明

图1是本发明提供的GEOSAR方位成像中的电离层时变效应影响判决流程图；

图2是GEOSAR与电离层的几何关系示意图；

图3是随时间变化的电离层垂直向TEC数据；

图4是电离层时变效应超过判决门限时的GEOSAR方位成像结果；

图5是电离层时变效应未超过判决门限时的GEOSAR方位成像结果。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明提供的方法进行详细说明。