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G矩阵修正法在一维综合孔径微波辐射计成像中的应用

张爱丽 刘浩 武林 牛立杰 张成 陈雪 吴季

引用本文: 张爱丽, 刘浩, 武林, 牛立杰, 张成, 陈雪, 吴季. G矩阵修正法在一维综合孔径微波辐射计成像中的应用[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(11): 2632-2638. doi: 10.11999/JEIT181067 shu
Citation:  Aili ZHANG, Hao LIU, Lin WU, Lijie NIU, Cheng ZHANG, Xue CHEN, Ji WU. The Application of the G-matrix Modification Methods to the Imaging of the 1-D Synthetic Aperture Microwave Radiometer[J]. Journal of Electronics and Information Technology, 2019, 41(11): 2632-2638. doi: 10.11999/JEIT181067 shu

G矩阵修正法在一维综合孔径微波辐射计成像中的应用

    作者简介: 张爱丽: 女,1991年生,博士生,研究方向为一维综合孔径微波辐射计高精度成像;
    刘浩: 男,1978年生,研究员,研究方向为干涉式综合孔径辐射计的系统和信号处理;
    武林: 男,1985年生,副研究员,研究方向是综合孔径辐射计理论与仪器研究;
    牛立杰: 男,1974年生,博士生,研究方向为辐射计系统及定标技术;
    张成: 男,1978年生,副研究员,研究方向为综合孔径辐射计系统和数据处理;
    陈雪: 女,1982年生,助理研究员,研究方向为天线仿真设计;
    吴季: 男,1958年生,研究员,研究方向为微波遥感及空间探测
    通讯作者: 刘浩,liuhao@mirslab.cn
  • 基金项目: 国家自然科学基金(41675035)

摘要: 1维综合孔径微波辐射计通常会采用G矩阵模型法来实现亮温图像的重建。对于1维辐射计系统,成像过程主要包含:辐射计仪器观测2维全视场的目标场景亮温,得到1维的可见度函数采样值,再通过对系统参数矩阵G求逆来实现目标场景的1维图像重建。由于1维辐射计系统的采样基线只分布在空间频率域的1个维度上,所以在图像重建过程中,需要实现矩阵G从2维到1维的转换。对此,该文提出了两种适用于1维综合孔径微波辐射计成像的G矩阵修正方法。并针对目前已经完成的8单元辐射计地面样机系统和目前正在研制的10单元盐度计样机系统,通过理论分析和仿真实验,验证了G矩阵修正法对1维综合孔径微波辐射计成像结果的改善效果,以及对天线方向图旁瓣恶化所引入成像误差的有效抑制。

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  • 图 1  仿真辐射计在轨观测的海洋目标场景的亮温图像

    图 2  样机系统单元天线在真实孔径方向上的方向图

    图 3  天线方向图采用取最大值方法实现2维向1维的转换

    图 4  样机辐射计采用G矩阵模型法的成像仿真结果

    图 5  样机辐射计采用G矩阵修正算法一得到的成像仿真结果

    图 6  10单元盐度计一个馈源天线在真实孔径方向上的方向图

    图 7  10单元盐度计辐射计系统分别采用G矩阵修正算法1和G矩阵修正算法2得到的成像仿真结果

    表 1  针对地面样机系统和盐度计辐射计系统,仿真G矩阵模型法、修正算法1和修正算法2的成像结果(K)

    成像误差统计参数单位 8单元辐射计地面样机系统 10单元盐度计系统
    G矩阵模型法 修正算法1 修正算法1 修正算法2
    RMSE 1.5553 0.1382 1.9834 0.1625
    STD 1.5692 0.1387 0.3538 0.0696
    MEAN 0.0058 0.0141 1.9521 0.1471
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  • 通讯作者:  刘浩, liuhao@mirslab.cn
  • 收稿日期:  2018-11-22
  • 录用日期:  2019-03-11
  • 网络出版日期:  2019-04-12
  • 刊出日期:  2019-11-01
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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