(19)国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202210060067.9
(22)申请日 2022.01.19
(71)申请人 中国科学院国家空间科学中心
地址 100190 北京市海淀区中关村南二条1
号
(72)发明人 郭天舒 刘浩 韩东浩 郭曦
(74)专利代理机构 北京方安思达知识产权代理
有限公司 11472
专利代理师 武玥 张红生
(51)Int.Cl.
G01R 29/08(2006.01)
G01R 29/10(2006.01)
G01S 13/90(2006.01)
(54)发明名称
扰处理方法
(57)摘要
本发明属于被动微波遥感技术领域，具体地
说，涉及一种星载综合孔径微波辐射计在轨射频
个子频带，以积分时间周期完成由p极化接收通
道k和q极化接收通道l组成的相关基线之间的子
频带互功率的快速采样，得到积分时间周期内任
意相关基线之间的子频带互功率；遍历所有子频
带，对每个子频带互功率执行预处理，得到每个
子频带对应的预处理后的相关基线的互功率；沿
时间维度和频率维度，分别对每个子频带的子频
域和频域射频干扰检测结果；判决每条相关基线
之间的子频带的时域射频干扰检测结果和频域
射频干扰检测结果，得到最终的射频干扰检测结
果。权利要求书3页 说明书10页 附图1页CN 114441863 A 2022.05.06
C N 114441863
A
1.一种星载综合孔径微波辐射计在轨射频干扰处理方法，该方法包括：
在轨将观测频带划分为多个子频带，以积分时间周期完成由p极化接收通道k和q极化接收通道l组成的相关基线之间的子频带互功率的快速采样，得到积分时间周期内任意相关基线之间的子频带互功率；
遍历所有子频带，对每个子频带互功率执行预处理，得到每个子频带对应的预处理后的相关基线的互功率；
沿时间维度，对每个子频带的子频带互功率进行时域射频干扰检测，得到时域射频干扰检测结果；
沿频率维度，对每个子频带的子频带互功率进行频域射频干扰检测，得到频域射频干扰检测结果；
判决每条相关基线之间的子频带的时域射频干扰检测结果和频域射频干扰检测结果，得到最终的射频干扰检测结果。
2.根据权利要求1所述的星载综合孔径微波辐射计在轨射频干扰处理方法，其特征在于，所述在轨将观测频带划分为多个子频带，以积分时间周期完成由p极化接收通道k和q极化接收通道l组成的相关基线之间的子频带互功率的快速采样，得到积分时间周期内任意相关基线之间的子频带互功率；其具体过程包括：
在轨将观测频带划分为多个子频带，以τ为积分时间周期完成由p极化接收通道k和q极化接收通道l组成的一条相关基线之间的子频带互相关数据的快速采样，计算积分时间周期τ内任意两个接收通道之间的子频带互功率cc pq [m ,w ,k ,l]，其中，m是子频带编号，w是快采时间戳；
其中，为p极化接收通道k的子频带同相时域信号；为q极化接收通道l的子频带同相时域信号；为p极化接收通道k的子频带正交时域信号；为q极化接收通道l的子频带正交时域信号；
I为同相；Q为正交；N是积分时间周期τ内子频带信号时间序列长度，n是时间采样编号。
3.根据权利要求1所述的星载综合孔径微波辐射计在轨射频干扰处理方法，其特征在于，所述遍历所有子频带，对每个子频带互功率执行预处理步骤，得到每个子频带对应的预处理后的相关基线的互功率；其具体过程包括：对某个子频带互功率执行预处理：
其中，ac p [m ,w ,k]是p极化接收通道k的子频带快采自相关数据；ac q [m ,w ,l]是q极化接收通道l的子频带快采自相关数据；
是预处理后的子频带快采互相关数据，记
为子频带对应的预处理后的相关基线的互功率；
其中，
遍历所有子频带，对每个子频带互功率执行上述的预处理步骤，得到每个子频带对应的预处理后的相关基线的互功率。
4.根据权利要求1所述的星载综合孔径微波辐射计在轨射频干扰处理方法，其特征在于，所述沿时间维度，对每个子频带的子频带互功率进行时域射频干扰检测，得到时域射频干扰检测结果；其具体过程包括：
以待检测的快采数据时间戳为0，沿时间维度缓存待检测快采数据之前的W个数据，记为缓存快采时间戳为w＝‑W,...,‑1对应的快采数据，沿时间维度将上述W个数据从大到小进行排序；
完成排序后，获取中位数上四分位数和下四分位数
对所得的预处理后的子频带快采互相关数据，进行时域射频干扰检测，得到时域射频干扰检测结果标签；
其中，
是时域射频干扰检测结果标签，是配置的时域检测门限系数。
5.根据权利要求1所述的星载综合孔径微波辐射计在轨射频干扰处理方法，其特征在于，所述沿频率维度，对每个子频带的子频带互功率进行频域射频干扰检测，得到频域射频干扰检测结果；其具体过程包括：
沿频率维度从大到小排序全部M个子频带的子频带快采互相关数据；
完成排序后，到中位数上四分位数下四分位数
对所得的预处理后的子频带快采互相关数据进行频域射频干扰检测，得到频域射频干扰检测结果标签：
其中，
是频域射频干扰检测结果标签，是配置的时域检测门限系数。
6.根据权利要求1所述的星载综合孔径微波辐射计在轨射频干扰处理方法，其特征在于，所述判决每条相关基线之间的子频带的时域射频干扰检测结果和频域射频干扰检测结
果，得到最终的射频干扰检测结果；其具体过程包括：
对获得的时域射频干扰检测结果标签和频域的射频干扰检测结果标签，进行综合判决；
获得的时域射频干扰检测结果标签和获得的频域射频干扰检测结果标签之间采用逻
辑或判决出时频域射频干扰检测结果
其中，
其中，运算符“||”表示逻辑或；
采用少数服从多数的方式，基于时频域射频干扰检测结果对最终的射频干扰检测结果进行表决：
其中，K为p极化接收通道数；L为q极化接收通道数。
一种星载综合孔径微波辐射计在轨射频干扰处理方法
技术领域
[0001]本发明属于被动微波遥感和微波辐射计的在轨射频干扰信号处理技术领域，具体地说，涉及一种星载综合孔径微波辐射计在轨射频干扰处理方法。
背景技术
[0002]射频干扰是干扰无线电探测设备工作的射频辐射能量。在被动微波遥感领域，射频干扰主要指遥感探测频段内的人工调制信号，如通信信号、雷达信号等。射频干扰会在被动微波遥感数据中引入误差。随着电磁频谱的日益拥挤，被动微波遥感器面临的射频干扰问题日益严重。SMAP(Soil Moisture Active and Passive)、Aquarius、SMOS(Soil Moisture and Ocean Salinity)等星载被动微波探测任务均报告了严重的射频干扰问题。可以预计地，未来的星载被动微波探测任务也将面临严重的射频干扰问题。
[0003]综合孔径微波辐射计是被动微波遥感领域中实现微波辐射测量的主要技术手段之一。综合孔径微波辐射计通过测量观测场景亮温的空间频率域，获得可见度函数。再利用观测场景亮温与可见度函数之间的傅里叶变换关系，重建观测场景的亮温。综合孔径微波辐射计使用孔径综合技术将多个小口径天线合成为一个大口径天线以提高空间分辨率。在较高的遥感观测空间分辨率指标约束下，低频段(如L波段)被动微波遥感应用需要大口径天线，综合孔径微波辐射计避免了单个大口径天线带来的天线加工、火箭运载、空间展开、机械扫描等工程难题。
[0004]Aq ua rius 、SMAP 和Cu beRR T (Cu besa t Rad iome te r Rad io F req uency Interference Technology validation mission)均在星上部署了与射频干扰处理有关的硬件系统，其中，Aquarius和SMAP通过部署星上快速采样硬件和高速星地传输链路，下传全部遥感数据，在地面检测、消除被射频干扰污染的遥感数据；CubeRRT卫星在轨实时完成遥感数据中射频干扰的检测与消除。
[0005]Aquarius在星上以10ms积分时间完成数字功率检波数据的快速采样，即以10ms为周期计算基带信号的平均功率，在地面采用时域射频干扰检测与消除方法，从快采遥感数据的时间维度上检测并消除掉被射频干扰污染的数据(参考文献[1]：S.Misra et al.,“Detection of Radio ‑Frequency Interference for the Aquarius Radiometer ”,in IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing ,2008.vol.46,NO.10,pp.3123‑3128.)。
[0006]SMAP在星上将观测频带(1400‑1427MHz)划分为16个子频带，每个子频带以10ms积分时间完成数字功率检波数据的快采。此外SMAP还在星上以10ms积分时间计算子频带信号的峰度(Kurtosis)。峰度是一种统计指标，理论上辐射计观测的自然场景辐射噪声信号为高斯随机过程，其峰度为3，当信号中存在射频干扰时，峰度会偏离3。SMAP卫星团队在地面应用一种基于时域、频域、统计域的射频干扰检测与消除方法，从快采遥感数据的时间、频率和统计维度上检测被射频干扰污染的数据，并从时间和频率维度上将其消除(参考文献
[2]：C.Ruf et al.,"RFI Detection and Mitigation for Microwave Radiometry with
说 明 书1/10页CN 114441863 A
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