А.С. Петров1, В.П. Макаров2

1,2 АО «НПО Лавочкина» (Московская область, г. Химки, Россия)

1 aspetr50@mail.ru, 2 makarovVP@laspace.ru

Постановка проблемы. При исследовании земной поверхности с помощью радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА) возникает необходимость точной численной оценки интенсивности мощности электромагнитной волны, отраженной от различных участков суши и океана. Главная задача радиометрической калибровки (РМК) состоит в том, чтобы, используя изображение местности, сформированное РСА, определить удельную эффективную площадь рассеяния (УЭПР) поверхности и эффективную площадь рассеяния (ЭПР) отдельных целей, расположенных на ней. Для этого приходится создавать системы относительной калибровки (с целью выявления относительной яркости пикселей в одном и том же виде) и абсолютной
калибровки (для общей привязки яркости всех пикселей в изображении к яркости опорной цели/целей) изображения РСА. Проблема состоит в том, чтобы обеспечить такой объем контролируемых параметров системы, который с использованием специального алгоритмического и программного обеспечения позволит определить ЭПР целей и УЭПР земной поверхности с высокой точностью.

Цель. Провести анализ проблем, связанных с радиометрической калибровки изображений, сформированных РСА, а также дать краткий обзор по материалам зарубежных публикаций базовых подходов к ее решению.

Результаты. Дана постановка задачи радиометрической калибровки. Представлена общая схема с источниками и перечнем составляющих ошибки РМК. Приведены соотношения для расчета значений УЭПР на этапах пред- и постпроцессорной обработки сигнала. Описаны новые методы внутренней радиометрической калибровки изображений РСА с использованием метода псевдошумового разделения каналов больших фазированных антенных решеток. Дано описание полигона и калибровочной аппаратуры, применяемой Германским аэрокосмическим центром, а также системы контроля продуктов миссий самолетных и космических РСА, используемых Европейским космическим агентством.

Практическая значимость. Результаты исследования можно использовать для проверки качества работы аппаратуры РСА и
определения достоверности получаемых данных.

Петров А.С., Макаров В.П. Радиометрическая калибровка изображений, сформированных радиолокаторами с синтезированной апертурой // Успехи современной радиоэлектроники. 2024. T. 78. № 11. С. 17–27. DOI: https://doi.org/10.18127/ j20700784-202411-02

1. Curlander J.C., McDonough R.N. Synthetic Aperture Radar Systems and Signal Processing. New York: Wiley-Interscience. 1991.
2. Радиолокационные системы воздушной разведки, дешифрование радиолокационных изображений: учеб. для курсантов ВВИА / Под ред. Л.А. Школьного. М.: изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского. 2008.
3. Верба В.С., Неронский Л.Б., Осипов И.Г., Турук В.Э. Радиолокационные системы землеобзора. М.: Радиотехника. 2010.
4. Freeman A. SAR calibration: An overview // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 1992. V. 30. P. 1107–1121.
5. Special issue on TERRASAR-X: mission, calibration, and first results // IEEE Transactions On Geoscience And Remote Sensing. 2010. V. 48. № 2.
6. Research Results and Projects. Status Report 2011-2017. Microwaves and Radar Institute. Technical Report October 2018. URL: https://www.researchgate.net/publication/330384080.
7. Петров А.С. Принципы реализации систем дистанционного зондирования Земли с высоким разрешением в широкой полосе захвата // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. № 2 (77). С. 44–57. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202302-04.
8. Mao Y., Maosheng Xiang M., Han Y., Gao W. Weighted joint calibration for interferometric SAR // Journal of Systems Engineering and Electronics. 2013. V. 24. № 5. P. 761–771.
9. Younis M., Almeida F., Huber S., Laux Ch., Martone M., Michelangelo Villano, Krieger G. An Internal Instrument Calibration Simulator For Multi-Channel SAR // IGARSS. 2018. P. 9201 –9203.
10. Kroll J.P., Marwan Younis M., Gerhard Krieger G. Multi-channel SAR Instrument Calibration Using the Spatial Correlation Properties of Homogeneous Scenes // 23rd International Radar Symposium (IRS). 2022. P. 1–4.
11. Maiti A. Polarimetric calibration of SAR data using manmade point targets and uniformly distributed natural target. Thesis for the degree of Master of Science // Netherland: University of Twente. 2019. 62 P.
12. Li L., He M., Feng F., Li C. Precise Internal Calibration Scheme for Very-High Resolution SAR System and Its Airborne Campaign Results // IEEE Access. 2020. V. 8. P. 89707–89719.
13. Liang Z., Fu X., Lv X. A Novel Channel Inconsistency Calibration Algorithm for Azimuth Multichannel SAR Based on Fourth-Order Cumulant // IEEE Journal Of Selected Topics In Applied Earth Observations And Remote Sensing. 2023. V. 16. P. 5561–5577.
14. Zhou Y., Jiang X., Chen Z., Chen L., Liu X.A. Semisupervised Arbitrary-Oriented SAR Ship Detection Network Based on Interference.
15. Consistency Learning and Pseudolabel Calibration // IEEE Journal Of Selected Topics In Applied Earth Observations And Remote Sensing. 2023. V. 16. P. 5893–5904.
16. Han Y., Lu P, Liu X., Hou W., Gao Y., Yu W., Wang R. On the Method of Circular Polarimetric SAR Calibration Using Distributed Targets // IEEE Transactions On Geoscience And Remote Sensing. 2023. V. 61. № 5203216.
17. Ge B., An D., Liu J., Feng D., Chen L., Zhou Z. Modifed Adaptive 2-D Calibration Algorithm for Airborne Multichannel SAR-GMTI // IEEE Geoscience And Remote Sensing Letters. 2023. V. 20. № 4004805.
18. Zhang J., Hong W., Jin Y-Q. On the Method of Polarimetric SAR Calibration Using Distributed Targets // IEEE Transactions On Geoscience And Remote Sensing. 2022. V. 60. № 5202316.
19. Wessel B., Gruber A., González J.H., s Bachmann M., Wendleder A. TANDEM-X: DEM Calibration Concept // IGARSS. 2008. URL: https://www.researchgate.net/publication/224383343.
20. Freeman A., Curlander J.C. Radiometric Correction and Calibration of SAR Images // Photogrammetric engineering and remote sensing. 1989. V. 55. № 9. P. 1295–1301.
21. Larson R.W., Jackson P.L., Kasischke E.S. A Digital Calibration Method for Synthetic Aperture Radar Systems // IEEE Transactions On Geoscience And Remote Sensing, 1988. V. 26. № 6. P. 753–763.
22. Zink M., Bamler R. X-SAR Radiometric Calibration and Data Quality // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 1995. V. 33. № 4. P. 840–847.
23. Attema E. The Active Microwave Instrument On-Board the ERS-1 Satellite // Proceedings of the IEEE. 1991. V. 79. № 6. Р. 791–799.
24. Schwerdt M., Hounam D., Brautigam B., Alvarez-Perez J.L. TerraSAR-X: Calibration Concept of a Multiple Mode High Resolution SAR // IGARSS. 2005. P. 4874–4877.
25. Grafmüller B., Herschlein A., Fischer C. The TerraSAR-X Antenna System // Radar International Conference. 2005.
26. Bachmann M., Schwerdt M., Bräutigam B. TerraSAR-X Antenna Calibration and Monitoring Based on a Precise Antenna Model // IEEE Transactions On Geoscience And Remote Sensing. 2010. V. 48. № 2. P. 690–701.
27. Schwerdt M., Bräutigam B., Bachmann M., Döring B., Schrank D., Gonzalez J.H. Final TerraSAR-X Calibration Results Based on Novel Efficient Methods // IEEE Transactions On Geoscience And Remote Sensing. 2010. V. 48. № 2. P. 677–689.
28. Börner T., Chandra M., Geudtne D. et. al. SAR product control software (SARCON) // Conference Paper, May 2000. URL: https://www.researchgate.net/publication/224792753.