一种基于角度分集的海洋流场反演星载SAR系统及其方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105445730A(43)申请公布日2016.03.30(21)申请号201510852862.1(22)申请日2015.11.27(71)申请人南京信息工程大学地址210019江苏省南京市建邺区奥体大街69号(72)发明人何宜军刘保昌陈忠彪张彪丘仲锋(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人陈国强(51)Int.Cl.G01S13/58(2006.01)G01S13/88(2006.01)G01S13/90(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种基于角度分集的海洋流场反演星载SAR系统及其方法(57)摘要本发明公开了一种基于角度分集的海洋流场反演星载SAR系统及其方法，该星载SAR系统包括两个沿着卫星飞行方向放置的雷达天线，该两个雷达天线分别产生两个雷达波束，两个波束具有不同的斜视角且能够在不同的时间照射海面上的同一块区域。利用该星载SAR系统以多普勒中心频率作为观测变量对海洋流场进行反演；得到海流的完整速度矢量，即反演得到的海流信息不仅包括海流的径向速度信息还包括方位向速度信息。相比于传统的海面流场反演手段，如现场观测、岸基雷达观测，本发明提出的基于角度分集的海洋流场星载SAR系统能够反演全球范围的海洋流场，全面了解海流的时空变化；且能够全天时、全天候工作，不受气象条件限制。CN105445730ACN105445730A权利要求书1/2页1.一种基于角度分集的海洋流场反演星载SAR系统，其特征在于：包括两个沿着卫星飞行方向放置的雷达天线，该两个雷达天线分别产生两个雷达波束，两个波束具有不同的斜视角且能够在不同的时间照射海面上的同一块区域。2.如权利要求1所述的基于角度分集的海洋流场反演星载SAR系统，其特征在于：两个雷达天线分别将接收到的回波信号依次传输到低噪声放大器、下变频器或解调器、射频模拟波束形成模块、模拟信号/数字信号转换模块；在射频模拟波束形成模块，两个雷达天线所用的阵元加权系数不同。3.如权利要求1所述的基于角度分集的海洋流场反演星载SAR系统，其特征在于：两个雷达天线交替发射脉冲信号并交替接收回波信号。4.如权利要求1所述的基于角度分集的海洋流场反演星载SAR系统，其特征在于：两个波束的下视角相同。5.一种利用权利要求1-4任一所述的星载SAR系统的反演海洋流场的方法，其特征在于：利用基于角度分集的海洋流场反演星载SAR系统的两个雷达天线分别产生两个雷达波束，两个波束具有不同的斜视角且能够在不同的时间照射海面上的同一块区域，从而实现角度分集；并以多普勒中心频率作为观测变量对海洋流场进行反演；反演流场时，同一区域的海流将会在两个雷达天线接收信号中表现为两个不同的多普勒中心频率，从而根据两个方程反演出海流的完整速度矢量。6.如权利要求5所述的利用星载SAR系统的反演海洋流场的方法，其特征在于：具体步骤如下：(1)首先将第一个雷达天线接收的SAR回波数据在慢时间(η)维平移如下时间量：其中，H为卫星平台高度，V为卫星平台的速度，α为两个波束的下视角，与分别为两个波束的斜视角；(2)根据平均互相关系数法分别估计两天线接收信号的基带多普勒中心频率：其中，f′Dc1与f′Dc2分别为第一个雷达天线与第二个雷达天线的基带多普勒中心频率；PRF为雷达脉冲重复频率；η表示慢时间，即方位时间；s1(η)与s2(η)分别为第一个雷达天线与第二个雷达天线接收海面场景回波方位维原始SAR信号；∠{·}表示取信号的相位；(3)利用多视互相关算法分别估计第一个雷达天线与第二个雷达天线接收信号的多普勒模糊数Mamb1与Mamb2；(4)计算两天线接收SAR信号的绝对多普勒中心频率：fDc1＝f′Dc1+Mamb1·PRFfDc2＝f′Dc2+Mamb2·PRF2CN105445730A权利要求书2/2页其中，fDc1与fDc2分别为第一个雷达天线与第二个雷达天线接收回波SAR信号的绝对多普勒中心频率；(5)从fDc1与fDc2中去除由系统斜视所引起的多普勒频率，分别得到与其中，λ为雷达波长；(6)海流的二维速度矢量，可以由下式计算得到：其中，与分别为海流的方位向速度与距离向速度，H2×2为一2×2的矩阵，其表达式为：其中，[]-1表示矩阵(方阵)的逆矩阵。3CN105445730A说明书1/5页一种基于角度分集的海洋流场反演星载SAR系统及其方法技术领域[0001]本发明属于海洋遥感技术领域，具体涉及一种基于角度分集的海洋流场反演星载SAR系统。背景技术[0002]海流对海洋上空的气候和天气的形成及变化以及海洋中多种物理、化学、生物以及地质过程有重要的影响和制约作用。比如，由低纬度流向高纬度的海流会造成