星载SAR电离层探测及误差补偿

王成，赵海生，刘波，陈亮，肖鹏，刘露，刘敏，眭晓虹，郭午龙

1. 中国空间技术研究院 钱学森空间技术实验室，北京 100094 2. 中国电波传播研究所 电波环境特性及模化技术重点实验室，青岛 266107

1 引言

星载合成孔径雷达(SAR)是一种全天时、全天候、多极化、多波段的高分辨率主动微波成像雷达[1-4]。相对于高频信号，低频波段通常具有良好的地表和叶簇穿透性能，且SAR工作带宽越大，图像分辨率越高，可以更好地进行目标探测与识别。

电离层广泛分布在地球上空60～1 000 km范围内，卫星运行轨道高度均在电离层之上或之中，其信号不可避免要两次穿其而过受到影响[5]。电离层对星载SAR系统的影响主要包括色散、闪烁和法拉第旋转三类[6-8]。大尺度的电离层色散会引起SAR信号带宽内不同频点的回波延迟不同，从而导致相位畸变，最终破坏了图像距离向成像质量。并且频段越低、带宽越大，色散效应越明显，其影响主要包括距离向图像平移、分辨率下降和不对称畸变等。目前JAXA发射的ALOS PALSAR(L波段)和ESA在研的BIOMASS SAR(P波段)虽然频段较低，但相对带宽较小，电离层色散影响可以忽略[9-11]。由于电离层中小尺度不规则体主要会引起雷达回波的随机起伏现象，即电离层闪烁，此时会导致方位向信号相干性下降，从而引起方位向图像分辨率下降。即使发生较弱强度的电离层闪烁，也会明显降低图像质量。JPL研究人员曾统计了南美地区近三千景ALOS PALSAR数据，发现约14%的场景受到了电离层影响[12-13]。由于地磁场和电离层电……