长波长星载森林生物量观测SAR电离层效应补偿方法研究

森林生物量对研究全球碳循环与气候变化的相互作用等重大科学问题具有重要意义，森林生物量观测合成孔径雷达(SAR)已成为当前国际热点之一。由于工作波长较长(如P波段)，森林生物量观测SAR信号受电离层效应的影响严重，降低了地表生物量测量的精度。本项目重点研究补偿森林生物量观测星载SAR中电离层效应的精细信号处理方法。基于法拉第旋转角的全球时空分布规律分析，提出法拉第旋转角的精确估计及定标处理方法；基于总电子量和不规则体的全球时空分布规律分析，提出一种自适应估计高阶时变相位闪烁误差的自聚焦算法；提出综合补偿时-空-极化域电离层效应误差的精确聚焦成像和精细定标处理算法，实现对森林生物量观测SAR中电离层效应的高精度补偿。本项目将为我国应对全球变暖问题，开展陆地碳监测技术研究提供技术支撑。

森林生物量对研究全球碳循环与气候变化的相互作用等重大科学问题具有重要意义，星载森林生物量观测合成孔径雷达（SAR）是当前国际热点之一。由于工作波长较长，星载森林生物量观测SAR信号受到电离层效应的严重影响。项目重点研究了星载森林生物量观测SAR电离层效应误差补偿方法。在完成了星载SAR电离层误差建模仿真基础上，研究了基于自聚焦算法的电离层色散和闪烁效应误差补偿方法，给出了保证聚焦精度的信杂比门限；研究了基于精细法拉第旋转角估计的补偿方法，给出了保证补偿精度的极化系统误差门限；提出了基于电离层同步探测雷达的电离层效应误差补偿方法，设计了同步探测雷达频分和单发多收(SIMO)SAR两种工作体制并提出了相应的信号处理方法和电离层参数反演方法，分别实现星载SAR电离层色散和闪烁效应误差补偿；提出了联合估计法拉第旋转和极化系统误差的定标方法，实现全极化模式和圆极化发射线极化接收(CTLR)简缩极化模式法拉第旋转和系统误差补偿，给出了保证补偿精度的信噪比门限；针对星载森林生物量观测SAR干涉相位误差补偿，研究了频谱分割法和基于法拉第旋转角估计的补偿方法，分别适用于单极化和全极化数据误差高精度补偿。此外，拓展研究了长波长星载SAR成像处理、模糊抑制等共性问题。电离层效应误差补偿是未来长波长星载森林生物量观测SAR研制的关键技术之一，本项目的研究成果有重要的参考价值，为其提供了重要技术支撑。