专利名称：一种极化干涉合成孔径雷达系统性能评估方法
技术领域：
本发明涉及合成孔径雷达技术领域，是一种紧密结合极化干涉合成孔径雷达特点和典型应用的雷达系统性能评估方法。
背景技术：
合成孔径雷达具有全天候、全天时、高分辨率等优势，在过去的五十多年中得以迅猛发展并广泛应用于军事侦察、遥感测绘、地质减灾等国民经济生活中的重要领域。极化干涉合成孔径雷达是传统极化合成孔径雷达与干涉合成孔径雷达的结合，它不仅具有极化合成孔径雷达对散射体形状、指向、介电系数等参数敏感的特性，还具有干涉合成孔径雷达对散射体的高度、运动、形变信息敏感的特性，因此在近十年来得以迅速低发展，并已成为合成孔径雷达领域的研究热点之一 [1_4]。合成孔径雷达的应用已经逐步由过去的定性应用走向定量应用(例如由雷达图像进行目标判译到陆地生物物理参数的估计)。传统的合成孔径雷达主要是形成高分辨率图像，以进行目标的判读、识别。针对这类定性的应用，系统性能评估主要依靠图像的分辨率高低、信噪比大小、动态范围等指标进行评估。然而随着技术的发展，新一代的合成孔径雷达系统(如干涉合成孔径雷达、极化干涉合成孔径雷达)更多地是面向对地观测定量应用，如地形高度估计、森林高度、生物量估计、农作物高度估计等等，这类系统的性能与典型应用的性能紧密相关。干涉合成孔径雷达系统的性能评估方法一方面是根据干涉相位的相干性进行评估[1]，另一方面是基于其数字高程模型的应用，考察其最终高程估计误差的大小进行评估 [2’3]。在后者的评估方法中，系统参数和高程测量精度之间有确定的关系式，因此高程测量误差可由系统参数给出，从而可评估系统的性能。极化干涉合成孔径雷达技术是近十年来发展起来的新技术[4_7]，它是极化技术与干涉技术的结合，可以通过常规极化合成孔径雷达系统的干涉测量或常规干涉合成孔径雷达升级到全极化合成孔径雷达来实现。然而这类升级方法是否有效应用，需要一种针对极化干涉合成孔径雷达的评估方法对其进行可行性分析。由于极化干涉合成孔径雷达的应用对象与常规极化合成孔径雷达、干涉合成孔径雷达不同，因此需要一种针对极化干涉合成孔径雷达定量应用(例如森林参数估计、农作物参数估计)的性能评估方法。Krieger等人根据极化干涉合成孔径雷达具有区分不同高度散射中心的能力，提出了相位管的系统性能分析方法[8’9]，但是这一方法还不是直接针对典型应用的评估方法， 它类似于干涉成孔径雷达系统性能评估中“去相干性分析”的评估方法。目前直接针对典型应用的评估方法较少，难点主要是极化干涉合成孔径雷达典型应用(如森林高度)与雷达系统参数之间是用复杂相干散射模型[1°’11]进行联系的，两者之间没有如干涉合成孔径雷达那样，其系统参数和高程误差之间有直接定量的关系表达式，因此解析地分析极化干涉合成孔径雷达系统应用性能难以进行。

发明内容
本发明的目的公开一种极化干涉合成孔径雷达系统性能评估方法，通过数据仿真、参数估计以及设定值和估计值的比较，来评估极化干涉系统的典型应用性能。通过该性能评估方法，可以较全面地评估一个极化干涉合成孔径雷达系统的性能，解决了极化干涉合成孔径雷达系统的性能评估问题。为达到上述目的，本发明的技术解决方案是一种极化干涉合成孔径雷达系统性能评估方法，包含系统典型应用的性能评估， 其包括如下步骤A)利用极化干涉合成孔径雷达系统的参数及典型目标场景参数计算干涉去相干大小；B)根据极化干涉合成孔径雷达系统的参数及设定的典型目标场景参数，仿真极化干涉合成孔径雷达数据；C)基于B)步所获得的数据重新估计目标场景的参数；D)通过目标场景参数的设定值和估计值的比较，评估该极化干涉合成孔径雷达系统的应用性能。所述的评估方法，其所述步骤A)中，干涉去相干的计算包含如下步骤 Al、计算体散射去相干的大小
权利要求
1. 一种极化干涉合成孔径雷达系统性能评估方法，包含系统典型应用的性能评估，其特征在于，包括如下步骤A)利用极化干涉合成孔径雷达系统的参数及典型目标场景参数计算干涉去相干大B)根据极化干涉合成孔径雷达系统的参数及设定的典型目标场景参数，仿真极化干涉合成孔径雷达数据；C)基于B)步所获得的数据重新估计目标场景的参数；D)通过目标场景参数的设定值和估计值的比较，评估该极化干涉合成孔径雷达系统的应用性能。
2.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤A)中，干涉去相干的计算包含如下步骤Al、计算体散射去相干的大小U—⑷纖⑴式中Φο为地形相位；众)为地体幅度比，众表示不同极化状态；表示纯体散射去相干‘ 2σ其中·~ _ ρ epAYv =---^rP\ eP =-COS^P1=P + κζ(2)κΒ,κ_ =丄HtanO式中、和O分别为典型目标场景的高度和衰减系数，θ为入射角，Kz为垂直波数， Β±为垂直基线，λ为雷达波长，H为平台高度，κ为波数，对于雷达交替工作模式，其值为 κ =4 π/λ，对于雷达单发模式，其值为κ =2π/λ Α2、计算雷达系统热噪声去相干大小ν =_！_SNR=-^L-(3)^snr 1 + SNR-1' NEcr0式中SNR为雷达信噪比，％为雷达归一化后向散射系数，ΝΕσ。为系统噪声等效后向散射系数；A3、计算数据处理中配准去相干大小_ Sin(^g) Sin(^z)rC°reS “ ⑷式中、8和Saz分别为距离向和方位向的配准像素精度； A4、计算雷达系统模糊去相干大小yA h=！---！(5)/Amb 1 +J1asr 1 + AASR式中RASR和AASR分别为距离向和方位向的模糊-信号比； A5、估计量化去相干大小若为2+2比特量化，其量化去相干大小约为YQuant = 0. 895 ； 若为3+3比特量化，其量化去相干大小约为YQuant = 0. 966 ； 若为4+4比特量化，其量化去相干大小约为YQuant = 0. 991 ； 若为5+5比特量化，其量化去相干大小约为YQuant = 0. 997 ；A6、若极化干渉合成孔径雷达为重复飞行获取数据，则还需计算时间去相干大小，评估 不同时间去相干时的系统性能；时间去相干的ー个粗略计算公式为
3.如权利要求1所述的评估方法，其特征在干，所述步骤B)，具体步骤为 Bi、利用RVoG模型计算T6矩阵
4.如权利要求1所述的评估方法，其特征在干，所述步骤C)中，基于所获得的数据重新 计算典型目标场景的參数，包含以下步骤Cl、计算HV和HH-VV极化的干涉复相干系数 < *
5.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述步骤D)，具体包含如下步骤 D1、改变典型目标场景高度设定值，重复A、B、C步骤。D2、比较典型目标场景高度的设定值和估计值之间的误差，评估极化干涉合成孔径雷达系统的应用性能。
6.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述典型目标场景为森林。
全文摘要
本发明公开了一种极化干涉合成孔径雷达系统性能评估方法，涉及合成孔径雷达技术，该方法首先将极化干涉合成孔径雷达的系统参数与系统干涉性能的表征参数(干涉相干性和干涉相位估计标准差)建立联系。给定典型应用场景的参数，通过一种简化有效的极化干涉数据仿真方法，得到数据。接着利用该数据重新计算出典型应用场景的参数，通过比较可分析参数估计性能从而评估极化干涉合成孔径雷达系统的实际应用性能。本发明方法原理简单、计算方便，可用于未来星载和机载极化干涉合成孔径雷达系统的性能的评估、比较及其典型应用的可行性分析。
文档编号G01S7/40GK102401892SQ201010287638
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月19日 优先权日2010年9月19日
发明者周勇胜, 洪文 申请人:中国科学院电子学研究所