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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

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
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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

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