星载SAR电离层探测及误差补偿

作者：王成^*; 赵海生; 刘波; 陈亮; 肖鹏; 刘露; 刘敏; 眭晓虹; 郭午龙

来源：中国空间科学技术, 2022, 42(03): 114-123.

DOI：10.16708/j.cnki.1000-758X.2022.0042

• 合成孔径雷达
• 电离层
• 色散
• 闪烁
• 法拉第旋转角
• 误差补偿

工作于低频波段的星载合成孔径雷达(SAR)信号会受到电离层的显著影响，因此在系统设计时必须考虑相应的补偿方法。基于此，首先开展了适用于低频大宽带SAR模式的电离层影响评估研究，建立了基于勒让德展开的五阶误差分析模型，可有效解决传统模型各阶次耦合问题。其次，针对背景电离层色散问题，开展了基于双频自聚焦算法的补偿研究，利用ALOS PALSAR数据进行了半物理仿真验证，电离层反演精度优于0.4TECU,可有效提升图像聚焦质量；针对法拉第旋转角误差，利用ALOS PALSAR回波散射矩阵信息开展了补偿研究，结果显示，相比官网提供的补偿参数，误差可进一步降低27%。上述基于回波数据本身的补偿研究，可避免第三方数据精度差、分辨率低、需地面接收机、传播路径不一致等问题，同时降低了载荷成本。最后，结合SAR高分辨率特性，基于回波的电离层反演可有效提高现有电离层探测能力，开展了PALSAR-垂测仪联合反演电子密度研究，其结果比仅垂测仪数据精度普遍提高了30%以上。研究成果可为未来低频星载SAR的系统设计提供技术支撑。

• 单位
  中国空间技术研究院; 中国电波传播研究所