航空遥感系统全极化微波散射计系统设计与校飞试验

全极化微波散射计是具有散射计和成像两种工作模式的主动式微波遥感设备,在复杂环境观测及多维信息获取中具有良好应用前景。该文对全极化微波散射计系统的设计方案进行详细介绍,系统根据两种工作模式的需求设计4 MHz、40 MHz、120 MHz、200 MHz四种带宽,有效解决成像散射计带宽与后向散射系数测量精度间矛盾。基于匹配滤波的数字中频信号处理方法,推导了衡量后向散射系数测量精度的归一化标准差,并针对数字滤波器加窗效应、数据段重叠率与归一化标准差关系进行理论分析以最小化归一化标准差。海洋及陆地校飞试验结果表明,全极化微波散射计系统兼具高精度后向散射系数测量和高分辨率微波成像特性。散射工作模式下,当数据重叠率、滚降系数、回波信噪比分别为50%、0.5、5.53 dB时,系统性能接近最优,可获得较高且稳定的后向散射系数测量精度;成像模式下,距离向与方位向分辨率分别为0.89 m、0.43 m,使全极化微波散射计具有良好目标探测特性。

Ku波段成像散射计后向散射系数精度分析

成像微波散射计是增加了成像功能的新型散射计系统,其后向散射系数的测量精度仍然是系统的关键指标。根据成像微波散射计的系统特点,提出了基于FFT对信号与噪声进行同时测量的数字处理系统,推导了适用于衡量成像散射计后向散射系数测量精度的归一化标准差Kp。对于不同观测条件下的Kp进行了公式描述及数值仿真。得出不同区域和不同目标观测情况下如何配置系统参数的结论,并落实到成像散射计系统的性能分析中,对如何折衷设计性能参数并在实验过程中获取最佳试验结果进行理论指导。