本發(fā)明屬于微波遙感觀測，涉及星載一維綜合孔徑微波輻射計分辨率增強技術(shù)，具體涉及一種用于星載一維綜合孔徑微波輻射計的分辨率增強方法。

背景技術(shù)：

1、綜合孔徑技術(shù)的引入使得綜合孔徑微波輻射計能夠取代實孔徑微波輻射計，從而實現(xiàn)低頻微波波段的高空間分辨率地球觀測。這種方法解決了部署大型掃描天線的技術(shù)挑戰(zhàn)，為高分辨率觀測提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。此外，綜合孔徑微波輻射計采用電子控制天線波束，避免了機械控制的復(fù)雜性和局限性。

2、綜合孔徑技術(shù)在地球遙感應(yīng)用領(lǐng)域中得到了迅速發(fā)展。一維(1d)綜合孔徑微波輻射計（sair）是國際上第一個采用綜合孔徑技術(shù)的星載1d?sair。然而由真實孔徑?jīng)Q定的星載1d?sair的沿軌方向分辨率往往是相對粗糙的，l波段尤其明顯，這一局限性給獲得詳細(xì)的海洋學(xué)研究所需的高分辨率數(shù)據(jù)帶來了重大挑戰(zhàn)。且關(guān)于星載1d?sair沿軌方向的分辨率的增強，國內(nèi)外并無探究。因此，設(shè)計一種適用于星載1d?sair的分辨率增強方法是亟需解決的技術(shù)問題。

3、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決一維綜合孔徑微波輻射計存在的沿軌方向分辨率相對粗糙的問題，提出了一種用于星載一維綜合孔徑微波輻射計的分辨率增強方法，借助實孔徑微波輻射計分辨率提升思想，通過充分利用自身數(shù)據(jù)在沿軌方向的信息冗余，顯著提高了星載一維綜合孔徑微波輻射計在沿軌方向的分辨率。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種用于星載一維綜合孔徑微波輻射計的分辨率增強方法，包括以下步驟：

4、根據(jù)星載一維綜合孔徑微波輻射計的天線排布、天線的方向圖矩陣計算不同間隔基線的諧波基函數(shù)；

5、利用星載一維綜合孔徑微波輻射計的配置參數(shù)、飛行高度、裝配角度，選取合適的截斷閾值，求得星載一維綜合孔徑微波輻射計陣列在地面視場的重疊數(shù)量；

6、結(jié)合星載一維綜合孔徑微波輻射計陣列采集的可見度樣本，采用公式（1）獲取在沿軌方向攜帶高精度信息的可見度樣本：

7、（1）

8、其中，代表地面視場的重疊數(shù)量，m代表重疊視場的序數(shù)，m≤n，代表對應(yīng)于系數(shù)的第個權(quán)重系數(shù)；代表對應(yīng)于系數(shù)處的可見度樣本的存在視場重疊的第個樣本；代表對應(yīng)于系數(shù)處沿軌方向攜帶高精度信息的可見度樣本；代表方向余弦坐標(biāo)，對應(yīng)于坐標(biāo)張成空間中目標(biāo)場景亮溫信息，代表對應(yīng)于第個基函數(shù)的余弦坐標(biāo)中的橫坐標(biāo)，代表對應(yīng)于第個基函數(shù)的余弦坐標(biāo)中的縱坐標(biāo)，代表對應(yīng)于系數(shù)處的諧波正交基函數(shù)；

9、權(quán)重系數(shù)滿足約束條件：

10、；

11、權(quán)重系數(shù)通過最小化總體誤差獲得：

12、；

13、其中，代表擬合誤差，

14、；

15、代表方差，；

16、表示維度參數(shù)，表示噪聲調(diào)諧參數(shù)；代表歸一化諧波基函數(shù)，由公式進(jìn)行歸一化，以保證滿足；代表目標(biāo)諧波基函數(shù)，滿足代表歸一化的目標(biāo)諧波基函數(shù)，由公式進(jìn)行歸一化，以保證；右上角標(biāo)代表轉(zhuǎn)置，代表由測量誤差的協(xié)方差矩陣；

17、利用獲取的高精度可見度樣本，結(jié)合反演算法，進(jìn)行亮溫重構(gòu)，輸出高精度亮溫值。進(jìn)一步的，權(quán)重系數(shù)由下式公式（2）計算得出：

18、其中，（2）

19、代表由組成的二維矩陣，上角標(biāo)-1代表矩陣的逆；代表由組成的一維矩陣，上角標(biāo)代表矩陣的轉(zhuǎn)置；代表由組成的一維矩陣；代表隨機噪聲方差；表示維度參數(shù)，表示噪聲調(diào)諧參數(shù)；代表取余弦，代表取正弦。

20、進(jìn)一步的，所述不同間隔基線的諧波基函數(shù)采用如下公式（3）計算：

21、（3）

22、其中，代表天線陣列中位于號位置處的天線的天線方向圖；代表方向余弦坐標(biāo)，上角標(biāo)代表共軛，代表天線對序號，表示天線對之間的間隔與最小天線間隔的倍數(shù)關(guān)系系數(shù)。

23、諧波基函數(shù)是復(fù)數(shù)，不同間隔的基線對應(yīng)于不同的諧波基函數(shù)，零間隔對應(yīng)的諧波基函數(shù)為實數(shù)，即只包含實部，虛部為零。

24、進(jìn)一步的，所述截斷閾值用于調(diào)節(jié)星載一維綜合孔徑微波輻射計在地面視場的重疊數(shù)量，截斷閾值的建議值為-11db，以保證有足夠數(shù)量的重疊視場。這里截斷閾值可根據(jù)實際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，更低的截斷閾值會產(chǎn)生更多重疊的視場，反演過程使用更多的重疊視場可增加反演結(jié)果的精度，同時也會增加計算負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致耗時增加。

25、進(jìn)一步的，配置參數(shù)包括有效積分時間、采樣間隔。

26、進(jìn)一步的，所述反演算法為g矩陣反演算法，選擇最小二乘求解方法，采用如下公式（4）求得高精度亮溫值：

27、（4）

28、其中，代表反演得到的高精度亮溫值，右上角標(biāo)代表矩陣的偽逆，代表組成的攜帶高精度信息的可見度樣本矩陣。本發(fā)明方法可以與任意的g矩陣反演方法結(jié)合，在實施過程中選擇更優(yōu)的g矩陣反演方法可以一定程度優(yōu)化跨軌方向的分辨率。

29、本發(fā)明的有益效果：

30、本發(fā)明利用backus-gilbert（bg）啟發(fā)的星載一維綜合孔徑微波輻射計分辨率提升方法進(jìn)行沿軌方向的分辨率增強，不需要額外借助其他的高分辨率數(shù)據(jù)，通過充分利用重疊視場中可見度樣本的冗余信息，結(jié)合原始星載一維綜合孔徑微波輻射計陣列采集的可見度樣本計算出含有更高精度信息的可見度樣本；最后利用g矩陣反演方法，將可見度轉(zhuǎn)化為高精度亮溫值，顯著提高了星載一維綜合孔徑微波輻射計在沿軌方向的分辨率。

技術(shù)特征：

1.一種用于星載一維綜合孔徑微波輻射計的分辨率增強方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于星載一維綜合孔徑微波輻射計的分辨率增強方法，其特征在于，權(quán)重系數(shù)由公式（2）確定：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于星載一維綜合孔徑微波輻射計的分辨率增強方法，其特征在于，所述不同間隔基線的諧波基函數(shù)采用如下公式（3）計算：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于星載一維綜合孔徑微波輻射計的分辨率增強方法，其特征在于，所述截斷閾值為-11db。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于星載一維綜合孔徑微波輻射計的分辨率增強方法，其特征在于，配置參數(shù)包括有效積分時間、采樣間隔。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于星載一維綜合孔徑微波輻射計的分辨率增強方法，其特征在于，所述反演算法為g矩陣反演算法，選擇最小二乘求解方法，采用如下公式（4）求得高精度亮溫值：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于微波遙感觀測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于星載一維綜合孔徑微波輻射計的分辨率增強方法，步驟包括：計算星載一維綜合孔徑微波輻射計對應(yīng)于不同間隔基線的諧波基函數(shù)；獲得一維綜合孔徑微波輻射計陣列地面視場重疊數(shù)量；結(jié)合一維綜合孔徑微波輻射計陣列采集的可見度樣本，將其更新為在沿軌方向攜帶高精度信息的可見度樣本；通過反演算法求解高精度亮溫值。本發(fā)明利用BG啟發(fā)的星載一維綜合孔徑微波輻射計分辨率增強方法進(jìn)行沿軌方向的分辨率增強，不需要額外借助其他的高分辨率數(shù)據(jù)，借助實孔徑微波輻射計分辨率提升思想，通過充分利用自身數(shù)據(jù)在沿軌方向的信息冗余，顯著提高了星載一維綜合孔徑微波輻射計在沿軌方向的分辨率。

技術(shù)研發(fā)人員：殷曉斌,何明耀,李炎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國海洋大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6