高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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

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
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
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 & Information Technology, 2019, 41(11): 2632-2638. doi: 10.11999/JEIT181067
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 & Information Technology, 2019, 41(11): 2632-2638. doi: 10.11999/JEIT181067

G矩阵修正法在一维综合孔径微波辐射计成像中的应用

doi: 10.11999/JEIT181067
基金项目: 国家自然科学基金(41675035),北京市科技计划课题(Z161100002616033)
详细信息
    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

  • 中图分类号: TM931

The Application of the G-matrix Modification Methods to the Imaging of the 1-D Synthetic Aperture Microwave Radiometer

Funds: The National Natural Science Foundation of China (41675035), Beijing Science and Technology Plan (Z161100002616033)
  • 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。
  • 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
    下载: 导出CSV
  • CORBELLA I, TORRES F, DUFFO N, et al. MIRAS calibration and performance: Results from the SMOS in-orbit commissioning phase[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2011, 49(9): 3147–3155. doi: 10.1109/TGRS.2010.2102769
    MARTÍN-NEIRA M, OLIVA R, CORBELLA I, et al. SMOS instrument performance and calibration after six years in orbit[J]. Remote Sensing of Environment, 2016, 180: 19–39. doi: 10.1016/j.rse.2016.02.036
    LE VINE D M, LAGERLOEF G S E, COLOMB F R, et al. Aquarius: An instrument to monitor sea surface salinity from space[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2007, 45(7): 2040–2050. doi: 10.1109/TGRS.2007.898092
    MCNAIRN H, JACKSON T J, WISEMAN G, et al. The soil moisture active passive validation experiment 2012(SMAPVEX12): Prelaunch calibration and validation of the SMAP soil moisture algorithms[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2015, 53(5): 2784–2801. doi: 10.1109/TGRS.2014.2364913
    PIEPMEIER J R, FOCARDI P, HORGAN K A, et al. SMAP l-band microwave radiometer: Instrument design and first year on orbit[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2017, 55(4): 1954–1966. doi: 10.1109/TGRS.2016.2631978
    NIU Lijie, LIU Hao, WU Lin, et al. Experimental study of an L-band synthetic aperture radiometer for ocean salinity measurement[C]. Proceedings of 2016 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Beijing, China, 2016: 418–421. doi: 10.1109/IGARSS.2016.7729103.
    牛立杰, 刘浩, 吴季. 高灵敏度、高稳定度微波辐射计技术研究与实验验证[J]. 电子与信息学报, 2017, 39(8): 2028–2032. doi: 10.11999/JEIT161112

    NIU Lijie, LIU Hao, and WU Ji. Research and experimental verification on high sensitivity and high stability microwave radiometer[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2017, 39(8): 2028–2032. doi: 10.11999/JEIT161112
    LIU Hao, NIU Lijie, ZHANG Cheng, et al. System study and development of an L-band 1-D synthetic aperture radiometer for ocean salinity measurement[C]. Proceedings of 2013 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Melbourne, Australia, 2013: 1916–1919. doi: 10.1109/IGARSS.2013.6723179.
    TANNER A B and SWIFT C T. Calibration of a synthetic aperture radiometer[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1993, 31(1): 257–267. doi: 10.1109/36.210465
    CORBELLA I, TORRES F, CAMPS A, et al. Brightness-temperature retrieval methods in synthetic aperture radiometers[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2009, 47(1): 285–294. doi: 10.1109/TGRS.2008.2002911
    RUF C S, SWIFT C T, TANNER A B, et al. Interferometric synthetic aperture microwave radiometry for the remote sensing of the Earth[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1988, 26(5): 597–611. doi: 10.1109/36.7685
    LE VINE D M, GRIFFIS A J, SWIFT C T, et al. ESTAR: A synthetic aperture microwave radiometer for remote sensing applications[J]. Proceedings of the IEEE, 1994, 82(12): 1787–1801. doi: 10.1109/5.338071
    CORBELLA I, CAMPS A, TORRES F, et al. Analysis of noise-injection networks for interferometric-radiometer calibration[J]. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2000, 48(4): 545–552. doi: 10.1109/22.842026
    张成. 干涉式成像微波辐射计遥感图像的模拟与成像分析[D].[博士论文], 中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心), 2007.

    ZHANG Cheng. Radiometric image simulation and imaging analysis for synthetic aperture interferometric radiometer[D].[Ph.D. dissertation], Graduate School of Chinese Academy of Sciences (Center for Space Science and Applied Research), 2007.
    杨晓城, 阎敬业, 吴季. 解析矩阵法在全极化综合孔径辐射计中的应用[J]. 电波科学学报, 2013, 28(6): 1201–1205.

    YANG Xiaocheng, YAN Jingye, and WU Ji. Application of a resolving matrix approach in full polarization interferometric radiometer[J]. Chinese Journal of Radio Science, 2013, 28(6): 1201–1205.
    金梦彤, 刘浩, 武林, 等. 星载一维综合孔径微波辐射计海洋盐度探测任务仿真及外部误差源分析[J]. 遥感技术与应用, 2017, 32(2): 346–355.

    JIN Mengtong, LIU Hao, WU Lin, et al. Task simulation and external error sources analysis for an ocean salinity mission with one-dimensional synthetic aperture microwave radiometer[J]. Remote Sensing Technology and Application, 2017, 32(2): 346–355.
    DURAN I, WU Lin, CORBELLA I, et al. SMOS floor error impact and migation on ocean imaging[C]. Proceedings of 2015 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Milan, Italy, 2015: 1437–1440. doi: 10.1109/IGARSS.2015.7326048.
    LE VINE D M, DINNAT E P, ABRAHAM S, et al. The Aquarius simulator and cold-sky calibration[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2011, 49(9): 3198–3120. doi: 10.1109/TGRS.2011.2161481
  • 加载中
图(7) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  2384
  • HTML全文浏览量:  831
  • PDF下载量:  49
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-11-22
  • 修回日期:  2019-03-11
  • 网络出版日期:  2019-04-12
  • 刊出日期:  2019-11-01

目录

    /

    返回文章
    返回