一種sar回波信號的多子帶接收合成方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種SAR回波信號的多子帶接收合成方法，該方法通過用匹配函數(shù)Hncomp對相應(yīng)子帶的經(jīng)過距離向匹配濾波的雙頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向匹配濾波處理；在對各個子帶的方位向數(shù)據(jù)進(jìn)行IFFT，得到方位向壓縮過的回波數(shù)據(jù)后進(jìn)行距離向PGA處理，得到各個子帶的距離向高次相位誤差；對各個子帶的經(jīng)過距離向匹配濾波的雙頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向的IFFT，用估計(jì)出的距離向的高次相位誤差分別進(jìn)行補(bǔ)償；取出相鄰子帶的重疊部分進(jìn)行共軛相乘運(yùn)算，然后取其相位，并進(jìn)行一階擬合，得到常數(shù)和線性相位誤差；用求得的低階相位誤差對相應(yīng)的頻帶進(jìn)行補(bǔ)償，然后將補(bǔ)償過的各子帶的數(shù)據(jù)在方位時域距離頻域內(nèi)進(jìn)行拼接，最終合成一個整個帶寬內(nèi)相干性都很好的超寬帶信號。
【專利說明】—種SAR回波信號的多子帶接收合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)成像【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是一種SAR回波信號的多子帶接收合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]合成孔徑雷達(dá)(SAR)通過相干積累回波數(shù)據(jù)來獲得高分辨率圖像。它具有全天候、全天時、獨(dú)立的距離向分辨率和遠(yuǎn)距離成像的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使得SAR能夠顯著地提高雷達(dá)的信息獲取能力。合成孔徑雷達(dá)的距離向分辨率由雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射的線性調(diào)頻信號的帶寬決定。在高分辨率合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)中，為了保證距離向的分辨率，所需要的帶寬通?？梢赃_(dá)到2GHz以上。
[0003]但是，如果直接接收一個超寬帶的回波信號，要求接收機(jī)在整個帶寬內(nèi)有非常平坦的幅頻響應(yīng)，其相頻響應(yīng)也應(yīng)該近似為一條通過原點(diǎn)的直線。然而，在實(shí)際的雷達(dá)系統(tǒng)中，要使雷達(dá)接收機(jī)在相當(dāng)大的帶寬上保持理想的頻響特性是比較困難的。因此，若用接收機(jī)直接接收一個超寬帶的回波信號，頻帶的幅頻和相頻響應(yīng)的不理想會導(dǎo)致回波信號不再保持線性調(diào)頻特性，進(jìn)而不能很好的進(jìn)行距離向的壓縮。另外接收放大器的增益帶寬積為一個常數(shù)，所以實(shí)現(xiàn)寬頻帶信號的接收放大有一定的難度。頻帶合成多通道技術(shù)有效地解決了合成孔徑雷達(dá)(SAR)系統(tǒng)中超寬帶信號獲取的技術(shù)難題，是一種實(shí)現(xiàn)距離向超高分辨率的重要技術(shù)途徑。近年來發(fā)展的如多個發(fā)射機(jī)和接收機(jī)同時發(fā)射和接收多個子帶信號、單個發(fā)射機(jī)和接收機(jī)順次發(fā)射和接收步進(jìn)頻率信號等均屬于頻帶合成多通道技術(shù)。頻帶合成多通道技術(shù)不僅可以減小發(fā)射機(jī)發(fā)射帶寬和接收機(jī)接收帶寬的壓力，而且還可以大大降低了 AD采樣頻率的壓力。因此，該技術(shù)在提高距離向分辨率的同時也降低了對系統(tǒng)硬件的要求。但它是以增加發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的復(fù)雜性來實(shí)現(xiàn)的。
[0004]這種通過多通道技術(shù)來減小發(fā)射機(jī)發(fā)射帶寬和接收機(jī)接收帶寬壓力和降低AD采樣頻率壓力的方法會在頻帶合成時帶來一些問題。由于信號分割是在模擬域進(jìn)行的，因此，各個子帶不可避免的混入各種誤差，該相位誤差大致可以分為常數(shù)和線性相位誤差以及高次相位誤差，其必然會導(dǎo)致子帶信號中的幅相失真，使得頻帶間的相干性下降，若直接進(jìn)行頻帶合成，成像結(jié)果會變的很差。因此，幅相失真能否得到有效地補(bǔ)償成為能否有效合成的關(guān)鍵。針對這一問題，提出了基于內(nèi)定標(biāo)信號的幅相誤差校正方法、用自聚焦算法(PGA)補(bǔ)償回波中的相位誤差的方法等等。這些方法都是針對單個通道提出的。采用時域合成帶寬方法也可實(shí)現(xiàn)超大帶寬的合成。但是，該方法需要進(jìn)行插值操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種SAR回波信號的多子帶接收合成方法，以解決各子帶合成時不能相干疊加的問題，從而使經(jīng)過補(bǔ)償?shù)念l帶合成后的回波在距離像上得到很好的壓縮。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種SAR回波信號的多子帶接收合成方法，其特征是:至少包括如下過程:
[0007]I):對各個子帶的經(jīng)過距離向匹配濾波的雙頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行幅值均衡處理；
[0008]2):用匹配函數(shù)H_mp對相應(yīng)子帶的經(jīng)過距離向匹配濾波的雙頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向匹配濾波處理；
[0009]3):對各個子帶的方位向數(shù)據(jù)進(jìn)行IFFT，得到方位向壓縮過的回波數(shù)據(jù)；
[0010]4):對各個子帶的數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向PGA處理，得到各個子帶的距離向高次相位誤差;
[0011]5):對各個子帶的經(jīng)過距離向匹配濾波的雙頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向的IFFT，用距離向的高次相位誤差分別進(jìn)行補(bǔ)償；
[0012]6):取經(jīng)過高次相位誤差補(bǔ)償過的相鄰兩子帶的方位時域距離頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，求出相鄰子帶的重疊頻帶；
[0013]7):取出相鄰子帶的重疊部分進(jìn)行共軛相乘運(yùn)算，并將各距離向的共軛相乘結(jié)果沿方位向疊加以減弱噪聲的影響；
[0014]8):將上述的各相鄰子帶的疊加結(jié)果進(jìn)行取相位運(yùn)算，并進(jìn)行一階擬合，得到常數(shù)和線性相位誤差；
[0015]9):用求得的低階相位誤差對相應(yīng)的頻帶進(jìn)行補(bǔ)償； [0016]10):將補(bǔ)償過的各子帶的數(shù)據(jù)在方位時域距離頻域內(nèi)進(jìn)行拼接，最終合成一個整個帶寬內(nèi)相干性都很好的超寬帶信號。
[0017]步驟2)中所述的用參考函數(shù)Ηη_ρ對相應(yīng)子帶的經(jīng)過距離向匹配濾波的雙頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向匹配濾波處理，按照如下過程進(jìn)行:
[0018]將每個子帶的數(shù)據(jù)變換到雙頻域，在雙頻域中進(jìn)行距離向幅值均衡、校正距離彎曲、去除距離向頻域已知的二次相位后的回波方程為:
【權(quán)利要求】
1.一種SAR回波信號的多子帶接收合成方法，其特征是:至少包括如下過程: 1):對各個子帶的經(jīng)過距離向匹配濾波的雙頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行幅值均衡處理； 2):用匹配函數(shù)H_mp對相應(yīng)子帶的經(jīng)過距離向匹配濾波的雙頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向匹配濾波處理； 3):對各個子帶的方位向數(shù)據(jù)進(jìn)行IFFT，得到方位向壓縮過的回波數(shù)據(jù)； 4):對各個子帶的數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向PGA處理，得到各個子帶的距離向高次相位誤差； 5):對各個子帶的經(jīng)過距離向匹配濾波的雙頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向的IFFT，用距離向的高次相位誤差分別進(jìn)行補(bǔ)償； 6):取經(jīng)過高次相位誤差補(bǔ)償過的相鄰兩子帶的方位時域距離頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，求出相鄰子帶的重疊頻帶； 7):取出相鄰子帶的重疊部分進(jìn)行共軛相乘運(yùn)算，并將各距離向的共軛相乘結(jié)果沿方位向疊加以減弱噪聲的影響； 8):將上述的各相鄰子帶的疊加結(jié)果進(jìn)行取相位運(yùn)算，并進(jìn)行一階擬合，得到常數(shù)和線性相位誤差； 9):用求得的低階相位 誤差對相應(yīng)的頻帶進(jìn)行補(bǔ)償； 10):將補(bǔ)償過的各子帶的數(shù)據(jù)在方位時域距離頻域內(nèi)進(jìn)行拼接，最終合成一個整個帶寬內(nèi)相干性都很好的超寬帶信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR回波信號的多子帶接收合成方法，其特征在于步驟2)中所述的用參考函數(shù)Hnramp對相應(yīng)子帶的經(jīng)過距離向匹配濾波的雙頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向匹配濾波處理，按照如下過程進(jìn)行: 將每個子帶的數(shù)據(jù)變換到雙頻域，在雙頻域中進(jìn)行距離向幅值均衡、校正距離彎曲、去除距離向頻域已知的二次相位后的回波方程為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR回波信號的多子帶接收合成方法，其特征在于:步驟4)中所述的對各個子帶的數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向PGA處理，得到各個子帶的距離向高次相位誤差，按照如下過程進(jìn)行: 對(I)式做關(guān)于fa的逆傅立葉變換可以得到:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR回波信號的多子帶接收合成方法，其特征在于:步驟7)、8)中所述的取出相鄰子帶的重疊部分進(jìn)行共軛相乘運(yùn)算，然后取其相位，并進(jìn)行一階擬合，得到常數(shù)和線性相位誤差，按照如下過程進(jìn)行: 取通道I與通道2的經(jīng)過距離彎曲校正、匹配濾波、高次相位誤差補(bǔ)償后的距離頻域方位時域信號的重疊部分，即:
【文檔編號】G01S7/292GK103954938SQ201410038317
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】唐禹, 徐宗志, 邢孟道 申請人:西安電子科技大學(xué)