航空遙感系統(tǒng)全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校飛試驗(yàn)

劉淑一, 賈 巖, 高卓妍, 張祥坤,*, 董曉龍, 劉和光

(1. 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心中國科學(xué)院微波遙感技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100190;2. 中國科學(xué)院大學(xué)電子電氣與通信工程學(xué)院, 北京 100049)

0 引 言

航空遙感系統(tǒng)是我國首個(gè)綜合性國家航空遙感系統(tǒng),以國產(chǎn)中型飛機(jī)新舟60作為飛行平臺,集成紅外、可見光、微波等10個(gè)高性能遙感載荷,可用于陸地、海洋、大氣等多源遙感信息獲取。相比于航天遙感,航空遙感系統(tǒng)具有分辨率高、連續(xù)觀測及快速機(jī)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于農(nóng)林、水利、海洋等領(lǐng)域,在山體滑坡、洪澇、地震等災(zāi)害預(yù)警及災(zāi)后救援中發(fā)揮重要作用。

全極化微波散射計(jì)作為航空遙感系統(tǒng)主要載荷之一,其定位是以海洋和大氣測量為主,兼顧陸地觀測要求的成像微波散射計(jì)[1],監(jiān)測對象包括海面風(fēng)場、海洋波浪譜[2]、陸地植被和作物生長情況[3]、降雪與海冰分布情況等[4]。相比于傳統(tǒng)單極化、雙極化散射計(jì),全極化微波散射計(jì)不僅測量回波同極化分量[5], 并且測量回波同極化分量與交叉極化分量之間相關(guān)系系數(shù)[6],使回波頻率、幅相及極化信息得到全部利用,提高散射計(jì)高風(fēng)速下測量精度,避免風(fēng)場反演時(shí)產(chǎn)生風(fēng)向模糊[7]。為了兼顧不同環(huán)境下測量需求,全極化微波散射計(jì)配有散射計(jì)和微波成像兩種工作模式,在雨雪等可見度低的復(fù)雜觀測場景下[8],成像工作模式高分辨率目標(biāo)探測特性與散射計(jì)高精度后向散射系數(shù)測量特性的結(jié)合[9],有助于快速鎖定待測區(qū)域,同時(shí)獲取目標(biāo)后向目標(biāo)后向散射、空間分布與極化等多維度信息,提高后向散射系數(shù)測量及地球物理參數(shù)反演精度。

2004年美國航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)戈達(dá)德太空飛中心研制出用于土壤濕度及海洋鹽度測量的L波段機(jī)載成像散射計(jì),并在IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)地球科學(xué)與遙感大會(International Geoscience and Remote Sensing Symposium,IGARSS)會議中提出成像散射計(jì)這一概念[10]。2006年至2007年,戈達(dá)德太空飛中心通過校飛試驗(yàn)分別驗(yàn)證成像散射計(jì)成像及后向散射測量功能[11-12]。2010年澳大利亞墨爾本大學(xué)聯(lián)合多家研究機(jī)構(gòu)研發(fā)增加干涉合成孔徑雷達(dá)(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)工作模式的L波段極化成像散射計(jì),并成功應(yīng)用于植被覆蓋率、土壤濕度等環(huán)境變量監(jiān)測中[13]。2019年,加拿大曼尼托巴大學(xué)研制具有散射計(jì)和高度計(jì)兩種工作模式的陸基雙波段極化雷達(dá)[14],并將其應(yīng)用至海冰研究中。20世紀(jì)90年代,國內(nèi)開始進(jìn)行多模態(tài)微波遙感設(shè)備研制,2002年,我國第一個(gè)多模態(tài)微波遙感器搭載神舟四號飛入太空。散射計(jì)作為多模態(tài)微波遙感器的主要模態(tài)之一[15],在軌期間,積累大量有效的主動(dòng)式微波遙感數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn),為多模態(tài)微波遙感儀器的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[16]。2010年至今,國家空間科學(xué)中心致力于研制合成孔徑技術(shù)與散射計(jì)相結(jié)合的Ku波段全極化成像散射計(jì)系統(tǒng),將多維信息獲取的概念應(yīng)用于散射計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中[17]。

本文首先對全極化微波散射計(jì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)介紹。其次,基于匹配濾波的數(shù)字中頻信號處理方法,推導(dǎo)用于衡量全極化微波散射計(jì)后向散射系數(shù)測量精度的歸一化標(biāo)準(zhǔn)差。最后,針對數(shù)字濾波器性能和數(shù)據(jù)段重疊率對后向散射系數(shù)測量精度影響進(jìn)行理論分析。為驗(yàn)證全極化微波散射計(jì)兩種工作模式可行性,2019年6月在山東省東營市及陜西省西安市分別進(jìn)行海洋及陸地校飛試驗(yàn)?；谛ｏw試驗(yàn)結(jié)果,分析了散射計(jì)模式下的后向散射系數(shù)測量精度及成像模式下的圖像分辨率。

1 全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)組成

全極化微波散射計(jì)按在機(jī)載平臺安裝部位可分為兩部分:位于機(jī)腹天線罩內(nèi)的散射計(jì)頭部及位于機(jī)艙內(nèi)的控制計(jì)算機(jī)及配電單元;散射計(jì)頭部由天線單元、微波前端單元、發(fā)射機(jī)單元、接收機(jī)單元、頻率綜合器單元、數(shù)據(jù)處理與通信單元、電源單元及伺服平臺等組成,三維結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,系統(tǒng)框圖如圖2所示,主要性能指標(biāo)如表1所示?？刂朴?jì)算機(jī)及配電單元是全極化微波散射計(jì)的控制核心,負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行控制、狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)接收及存儲。機(jī)艙內(nèi)的控制計(jì)算機(jī)及配電單元收到來自機(jī)上作業(yè)管理系統(tǒng)的控制指令后,對指令進(jìn)行解析并通過平臺氣密接口將指令信息傳遞給機(jī)腹天線罩內(nèi)的數(shù)據(jù)處理與通信單元,全極化微波散射計(jì)開始工作。系統(tǒng)發(fā)射信號采用周期線性調(diào)頻脈沖,水平極化與垂直極化信號通過極化選擇開關(guān)及兩個(gè)不同極化的波導(dǎo)開口陣列天線交替發(fā)射。水平極化和垂直極化接收單元同時(shí)接收來自接收天線回波信號,獲得觀測目標(biāo)的全極化散射信息。其中,伺服平臺用于控制天線旋轉(zhuǎn)及旋轉(zhuǎn)角度測量,通過數(shù)字控制方式提供高精度俯仰角與方位角控制信號,利用光纖滑環(huán)代替高頻滑環(huán),解決微波及中頻信號在通過散射計(jì)頭部的滑環(huán)時(shí)各旋轉(zhuǎn)方向插損不同的問題;微波前端單元用于發(fā)射機(jī)水平垂直極化信號切換、發(fā)射接收隔離及測量內(nèi)定標(biāo)模式切換;頻率綜合單元為系統(tǒng)提供高穩(wěn)定度時(shí)鐘和低相位噪聲的本振信號;數(shù)據(jù)處理與控制單元主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、高速數(shù)傳模塊以及數(shù)字信號處理模塊等組成,用于數(shù)據(jù)通訊、微波前端控制、時(shí)序控制、回波信號的采樣、實(shí)時(shí)處理及參數(shù)估計(jì)等工作。

表1 全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

圖2 全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)框圖

為得到高分辨微波圖像,成像散射計(jì)系統(tǒng)需采用比傳統(tǒng)散射計(jì)大的工作帶寬,而大帶寬則會使散射計(jì)的回波信號信噪比下降,降低后向散射系數(shù)的測量精度。為兼顧高精度后向散射系數(shù)測量和高分辨率微波成像特性,全極化微波散射計(jì)根據(jù)兩種工作模式的需求設(shè)計(jì)4 MHz、40 MHz、120 MHz、200 MHz四種帶寬,當(dāng)系統(tǒng)工作在小帶寬模式時(shí),可以獲得較高的后向散射系數(shù)精度,當(dāng)系統(tǒng)工作在大帶寬模式時(shí)可以獲得較高的成像分辨率。

1.2 系統(tǒng)定標(biāo)

作為一種主動(dòng)式高精度后向散射系數(shù)測量設(shè)備,散射計(jì)必須進(jìn)行定標(biāo)[18-20]。為減小通道間增益不平衡、串?dāng)_的影響[21],獲得目標(biāo)真實(shí)散射矩陣,全極化微波散射計(jì)采用極化定標(biāo)與輻射定標(biāo)相結(jié)合的系統(tǒng)定標(biāo)方案:先在地面利用三面角反射器對后向散射系數(shù)進(jìn)行絕對定標(biāo),確定散射計(jì)系統(tǒng)同極化增益的準(zhǔn)確值,再根據(jù)標(biāo)定過的同極化增益旋轉(zhuǎn)極化散射矩陣已知的二面角反射器,確定交叉極化時(shí)整個(gè)信道的增益。在飛行過程中利用內(nèi)定標(biāo)環(huán)路進(jìn)行相對定標(biāo),對系統(tǒng)中抖動(dòng)、溫漂等因素造成的增益波動(dòng)實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。

在機(jī)上測量的間歇,全極化微波散射計(jì)可切換到內(nèi)定標(biāo)模式,內(nèi)定標(biāo)模式采用基于脈沖體制的交替定標(biāo)法。測量發(fā)射-接收通道增益的模式為內(nèi)定標(biāo)1模式,此時(shí)發(fā)射信號經(jīng)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)被直接耦合到兩路接收機(jī),通過數(shù)字單元分析其功率譜,監(jiān)測和補(bǔ)償發(fā)射和接收通道的增益波動(dòng)。由于系統(tǒng)發(fā)射單元和接收單元機(jī)上作業(yè)時(shí)保持常開機(jī)狀態(tài),發(fā)射信號會通過耦合及組件表面?zhèn)鲗?dǎo)等方式泄露至接收機(jī)單元,對內(nèi)定標(biāo)信號產(chǎn)生較強(qiáng)電磁干擾。因此,內(nèi)定標(biāo)1模式采用光纖延時(shí)定標(biāo)方法,在校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)中引入光纖延遲線在時(shí)序上將內(nèi)定標(biāo)信號與發(fā)射、接收及泄露信號在時(shí)序上分離,避免內(nèi)定標(biāo)信號受到干擾,從而保證內(nèi)定標(biāo)1模式的測量精度,降低對系統(tǒng)收發(fā)隔離度要求。測量帶內(nèi)平坦度曲線的模式稱為內(nèi)定標(biāo)模式2。此時(shí)發(fā)射機(jī)不工作,采樣接收支路的熱噪聲并計(jì)算熱噪聲電平,調(diào)整自動(dòng)增益控制(automatic gain control, AGC)值,使接收機(jī)輸入電平保持不變。為保證后向散射系數(shù)測量精度,散射計(jì)及成像工作模式下功率測量結(jié)果必須用內(nèi)定標(biāo)模式2的結(jié)果修正。

2 全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)精度分析

2.1 觀測幾何

散射計(jì)工作模式下,全極化微波散射計(jì)采用扇形波束旋轉(zhuǎn)掃描方式,如圖3所示,天線單元在伺服機(jī)構(gòu)控制下,實(shí)現(xiàn)天線的旋轉(zhuǎn)和天線旋轉(zhuǎn)角度的測量。扇形波束旋轉(zhuǎn)掃描結(jié)合了固定扇形波束和筆形波束旋轉(zhuǎn)掃描的特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)多角度、寬刈幅觀測,在陸地及海洋地球物理參數(shù)反演中具有很好適用性[22]。

成像模式下,全極化微波散射計(jì)以扇形波束條帶觀測模式工作,天線以固定波束指向照射到目標(biāo)表面,如圖4所示,通過飛機(jī)平臺與目標(biāo)間的相對運(yùn)動(dòng)合成一個(gè)較大的等效孔徑[23],在距離向和方位向利用大工作帶寬和合成孔徑技術(shù)獲得高分辨微波圖像,其觀測幾何與合成孔徑雷達(dá)相同,根據(jù)雷達(dá)分辯理論及合成孔徑原理可得距離向與方位向分辨率為

圖4 成像工作模式觀測幾何

(1)

式中:c表示光速;B為系統(tǒng)工作帶寬;D為天線方位向的物理孔徑尺寸。

2.2 后向散射系數(shù)測量精度推導(dǎo)

相對標(biāo)準(zhǔn)偏差是衡量散射計(jì)后向散射系數(shù)測量精度的一個(gè)常用指標(biāo),定義為后向散射系數(shù)的歸一化標(biāo)準(zhǔn)差,由于后向散射系數(shù)可根據(jù)回波信號功率用雷達(dá)方程計(jì)算得到,故可用Kp可表示為

(2)

式中:Pr為散射計(jì)回波信號功率;var[Pr]為Pr的方差;ε[Pr]為Pr的均值。Kp的值越小,對后向散射系數(shù)估計(jì)越準(zhǔn)確。在散射計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,為獲得高后向散射系數(shù)測量精度需最小化Kp。

全極化微波散射計(jì)采用基于匹配濾波的數(shù)字中頻信號處理方法估計(jì)回波信號能量并計(jì)算待測目標(biāo)后向散射系數(shù)[24]。相比基帶接收處理,中頻數(shù)字化接收可有效解決I/Q通道幅相不平衡問題,保證通道間相位正交性,降低對前端濾波器矩形系數(shù)等性能要求。信號和噪聲功率同時(shí)測量避免額外時(shí)序電路,可簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì),提高數(shù)據(jù)處理與通信單元工作效率。圖5為全極化微波散射計(jì)信號處理模塊,其中帶通濾波后包含回波信號通道為信號通道,帶通濾波后只包含噪聲的通道為噪聲通道。

圖5 全極化微波散射計(jì)數(shù)字信號處理模塊

設(shè)信號通道回波包含脈沖數(shù)為Np1,數(shù)字化處理后每個(gè)脈沖被劃分為K1個(gè)有重疊的數(shù)據(jù)段,每個(gè)數(shù)據(jù)段長度為M,噪聲通道回波包含脈沖數(shù)為Np2,數(shù)字化處理后每個(gè)脈沖被劃分為K2個(gè)有重疊的數(shù)據(jù)段, 每個(gè)數(shù)據(jù)段長度為N, 則信號通道及噪聲通道輸入數(shù)字信號xij(n)、yij(n)通過圖5所示信號處理系統(tǒng)積分器輸出分別為

(3)

(4)

式中:Xij(k)、Yij(k)表示數(shù)字回波xij(n)和yij(n)的傅里葉變換;W1(k)、W2(k)表示數(shù)字帶通濾波器頻率響應(yīng)。

分別計(jì)算C1和C2均值及方差可得[25]

(5)

(6)

(7)

(8)

式中:Bs表示后向散射單元帶寬;fl1和fh1分別表示信號頻率的上下限;Bn表示噪聲帶寬,fl2和fh2分別表示噪聲頻率的上下限;b表示噪聲功率譜密度;SNR=Pr/(Bsb)表示信噪比;Ts表示采樣周期;T1表示回波開始時(shí)間;TG、TN表示信號通道及噪聲通道數(shù)據(jù)段積分時(shí)間;w1(n)、w2(n)表示數(shù)字帶通濾波器脈沖響應(yīng);γi1(n)表示數(shù)據(jù)窗;D1、D2表示相鄰數(shù)據(jù)段間獨(dú)立樣本數(shù),式(3)～式(8)中參數(shù)描述如表2所示。

表2 式(3)～式(8)參數(shù)描述

根據(jù)式(5)～式(10)可計(jì)算Pr的無偏估計(jì)及方差為

(9)

(10)

最后代入式(2)推得后向散射系數(shù)測量精度方程為

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(11)

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2.3 后向散射系數(shù)測量精度分析

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo),散射計(jì)回波數(shù)字化處理后每個(gè)脈沖的數(shù)據(jù)長度L=20 000,假設(shè)M=N=2 000,B1=B2=4 MHz,D1=D2,SNR=1,可計(jì)算得k1=k2=200。圖6為不同數(shù)據(jù)段重疊率下Kp與窗函數(shù)性能關(guān)系曲線。其中,為分析數(shù)字濾波器加窗效應(yīng)對后向散射系數(shù)精度影響,數(shù)字帶通濾波器采用升余弦窗。α為窗函數(shù)的滾降系數(shù),α=1時(shí)為矩形窗。

圖6 不同重疊率下Kp與窗函數(shù)性能關(guān)系曲線

(12)

圖6中,數(shù)據(jù)段重疊率大于75%時(shí),α對Kp影響不大且Kp整體較低,但此時(shí)數(shù)據(jù)冗余過多,極大降低系統(tǒng)信號處理效率;數(shù)據(jù)段重疊率為50%時(shí),隨α增加Kp逐漸下降,α>0.6時(shí)Kp趨近最小值。升余弦數(shù)字濾波器的滾降系數(shù)與頻譜效率有關(guān),增大α可降低Kp和濾波器設(shè)計(jì)難度,但α越大濾波器的頻譜效率越低,所以在工程應(yīng)用中α范圍一般在 0.15～0.5之間。圖7為k1=200,α=0.5情況下Kp隨數(shù)據(jù)段重疊率變化曲線。當(dāng)數(shù)據(jù)段重疊率大于60%時(shí),Kp趨近于最小值。

圖7 Kp隨數(shù)據(jù)段重疊率變化曲線

在保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理效率及可實(shí)現(xiàn)性前提下,為使全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)性能接近最優(yōu),數(shù)據(jù)段重疊率不可過高,滾降系數(shù)須適當(dāng)。綜合以上關(guān)于數(shù)字濾波器性能和數(shù)據(jù)段重疊率與Kp關(guān)系分析,數(shù)據(jù)段重疊率為50%且α=0.5時(shí),Kp接近最小值,全極化微波散射計(jì)可獲得較高后向散射系數(shù)測量精度,以滿足陸地、海洋觀測需求。

3 飛行試驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證系統(tǒng)散射計(jì)及成像工作模式可行性,2019年6月19日至6月28日,全極化微波散射計(jì)在陜西省西安市及山東省東營市分別進(jìn)行陸地及海洋飛行試驗(yàn),陸地觀測區(qū)域?yàn)槲靼查惲紖^(qū)的大荔定標(biāo)場,海洋觀測區(qū)域?yàn)闁|營黃河入?？趨^(qū)域。試驗(yàn)過程中,機(jī)載飛行平臺飛行高度約3 km,速度約為350 km/h。

3.1 散射計(jì)工作模式

散射計(jì)工作模式下,全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)扇形波束掃描方式,伺服旋轉(zhuǎn)速度0.26 rad/s,系統(tǒng)工作帶寬采用4 MHz。散射計(jì)模式下海洋飛行試驗(yàn)回波數(shù)據(jù)如圖8所示,水平極化通道回波信噪比較差,信號變化相對不明顯,但根據(jù)信號峰值點(diǎn)可判斷水平極化通道回波與垂直極化通道回波具有一致周期性。

圖8 海洋飛行試驗(yàn)回波數(shù)據(jù)

圖9為數(shù)據(jù)段重疊率為50%,α=0.5情況下Kp隨信噪比變化曲線。經(jīng)計(jì)算,圖8中垂直極化通道回波平均信噪比約為5.53 dB,水平極化通道回波信噪比約為-2.14 dB,代入式(11)可得兩通道Kp分別為3.10%和6.39%。根據(jù)信噪比與Kp關(guān)系曲線,隨回波信噪比增加,Kp逐漸降低,當(dāng)信噪比大于5 dB時(shí),Kp基本穩(wěn)定在3.10%左右,此時(shí)全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)性能趨近最優(yōu),后向散射系數(shù)測量精度受信噪比影響不大,在散射計(jì)模式下可獲得較高且穩(wěn)定的后向散射系數(shù)測量精度,為后續(xù)進(jìn)行風(fēng)場反演、海浪參數(shù)提取等工作提供有力保障。

3.2 成像工作模式

成像工作模式下,全極化微波散射計(jì)固定波束方向進(jìn)行正側(cè)視觀測,其成像幾何與條帶合成孔徑雷達(dá)一致[26],因此可以用合成孔徑雷達(dá)成像算法對成像散射計(jì)進(jìn)行成像處理[27]。陸地飛行試驗(yàn)中,成像模式系統(tǒng)工作帶寬為200 MHz。圖10為利用距離多普勒算法對大荔定標(biāo)場某一區(qū)域成像的結(jié)果。

圖10 成像模式試驗(yàn)結(jié)果(垂直極化通道)

圖10中紅色方框標(biāo)注區(qū)域?yàn)榉胖迷诖罄蠖?biāo)場直角邊長為0.5 m的三面角反射器,根據(jù)式(13)計(jì)算角反射后向散射截面(radar cross section, RCS)為21.2 m2,對數(shù)表示為13.26 dBsm。

(13)

式中:b為三面角反射器直角邊邊長(m);λ為電磁波的波長[28-30]。在可檢測到角反射器數(shù)據(jù)區(qū)間內(nèi),利用雷達(dá)方程計(jì)算各脈沖對應(yīng)的角反射器RCS并進(jìn)行幅度統(tǒng)計(jì),曲線如圖11所示。經(jīng)計(jì)算,RCS平均值為13.21 dBsm, 方差為0.35 dB,此時(shí)垂直極化通道Kp為4.97%。

圖11 角反器RCS幅度曲線

成像工作模式下,通過合成孔徑技術(shù)和大系統(tǒng)工作帶寬獲得的微波圖像距離向與方位向分辨率分別為0.89 m、0.43 m,使全極化微波散射計(jì)具有良好目標(biāo)探測性能,在地形測繪、目標(biāo)勘探方面具有顯著優(yōu)勢,增強(qiáng)全極化微波散射計(jì)在復(fù)雜環(huán)境中適用性。

4 結(jié) 論

國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施航空遙感系統(tǒng)支持研制的全極化微波散射計(jì)是具有散射計(jì)和成像兩種工作模式的新一代微波遙感設(shè)備,為海洋、陸地環(huán)境災(zāi)害預(yù)警和監(jiān)測提供重要手段。首先,本文對全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)介紹,系統(tǒng)工作時(shí),通過極化選擇開關(guān)交替發(fā)射水平和垂直極化信號,利用兩個(gè)接收通道同時(shí)接收水平和垂直極化信號,獲得觀測目標(biāo)的全極化散射信息。根據(jù)兩種工作模式需求,設(shè)計(jì)4 MHz、40 MHz、120 MHz、200 MHz四種帶寬,有效解決成像散射計(jì)帶寬與后向散射系數(shù)測量精度之間矛盾。其次,結(jié)合系統(tǒng)工作特點(diǎn),推導(dǎo)用于衡量全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)的歸一化標(biāo)準(zhǔn)差Kp,并針對數(shù)字濾波器加窗效應(yīng)、數(shù)據(jù)段重疊率與后向散射系數(shù)測量精度關(guān)系進(jìn)行理論分析。在保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理效率及可實(shí)現(xiàn)性前提下,數(shù)據(jù)段重疊率為50%,濾波器滾降系數(shù)為0.5時(shí),Kp接近最小值。最后,為驗(yàn)證系統(tǒng)兩種工作模式可行性及后向散射系數(shù)測量精度,全極化微波散射計(jì)進(jìn)行海洋及陸地飛行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,散射計(jì)模式下,當(dāng)回波平均信噪比約為5.53 dB時(shí),Kp可達(dá)到3.10%,此時(shí)全極化微波散射計(jì)系統(tǒng)性能趨近最優(yōu),可獲得較高且穩(wěn)定的后向散射系數(shù)測量精度。成像模式下,通過距離多普勒算法得到微波圖像具有良好圖像分辨性。全極化微波散射計(jì)實(shí)現(xiàn)了高精度后向散射系數(shù)測量和高分辨率微波成像特性的有機(jī)結(jié)合,在復(fù)雜環(huán)境觀測及多維信息獲取中具有良好應(yīng)用前景。