Geosar转发式相位定标方法
【技术领域】
[0001]本发明属于星载合成孔径雷达信号处理技术领域，具体涉及一种GEOSAR转发式相位定标方法。
【背景技术】
[0002]地球同步轨道合成孔径雷达(简称地球同步轨道SAR，或GE0SAR)是一种高轨道的星载SAR成像技术，其成像过程需要获取精确的运动补偿信息。由于目前只有低轨星载SAR在轨运行，尚无高轨GEOSAR在轨运行，也没有GEOSAR运动补偿信息获取技术。可供类比的只有低轨星载SAR运动补偿信息获取技术。低轨星载SAR获取运动补偿信息技术常见的有三大类:一类是基于SAR目标回波数据的获取技术、一类是基于卫星导航定位系统的获取技术、另外一类是基于地基卫星测定轨系统的获取技术。
[0003]基于SAR目标回波数据获取运动补偿信息的技术，利用SAR目标回波数据精确估计多普勒中心频率和多普勒调频率等成像参数。由于这种技术的多普勒参数的估计精度很高，通常不再需要额外的运动补偿，即等效于实现了运动补偿。但是，这种技术对成像目标场景有一定的特殊要求，例如，估计多普勒中心频率要求成像场景均匀，估计多普勒调频率要求成像场景对比度反差大、存在强散射点等。因而本方法适用性较差，无法应用到GEOSAR0
[0004]基于卫星导航定位系统获取运动补偿信息的技术，利用低轨SAR卫星搭载的GPS、北斗等卫星导航定位设备，可以获取低轨SAR卫星的高精度位置和速度信息，实现成像运动补偿。但GEOSAR的卫星轨道远高于GPS、北斗等导航卫星，GEOSAR卫星无法有效接收GPS、北斗导航定位信号，因而也无法利用GPS、北斗等系统实现成像运动补偿。
[0005]基于地基卫星测定轨系统获取运动补偿信息的技术，将现有地基的卫星测定轨系统应用于低轨SAR或高轨GEOSAR卫星，也可以得到用于成像运动补偿的卫星轨道参数或运动状态信息。但是，现有卫星测定轨技术不仅不能满足低轨SAR运动补偿对定轨精度的要求，而且更不能满足GEOSAR长合成孔径成像更高的要求。
[0006]因而，现有技术之中，基于SAR目标回波数据的技术和基于卫星导航定位的技术无法应用于GE0SAR，基于卫星测定轨的技术虽然可以应用于GE0SAR，但是定轨精度不高，只能用于成像的粗略运动补偿。
【发明内容】
[0007](一)要解决的技术问题
[0008]本发明所要解决的技术问题是现有的地基卫星测定轨技术只能获取GEOSAR成像的粗略运动补偿信息，尚缺乏获取GEOSAR成像的精细化运动补偿信息的方法。
[0009](二)技术方案
[0010]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种GEOSAR转发式相位定标方法，将GEOSAR成像运动补偿分解为粗补偿和精补偿两个阶段，粗补偿阶段是采用现有的基地卫星测定轨技术获取GEOSAR成像的运动粗补偿信息，精补偿阶段是采用本发明提供的GEOSAR转发式相位定标方法获取GEOSAR成像的运动精补偿信息，从而将本发明提供的GEOSAR转发式相位定标技术和现有的地基卫星测定轨技术结合起来，弥补了现有的地基卫星测定轨技术定轨精度不能完全满足GEOSAR成像补偿要求的缺陷。
[0011]本发明解决现有的技术问题所采用的技术方案是提供了一种GEOSAR转发式相位定标方法，以获取GEOSAR成像的运动精补偿阶段所需的补偿信息。该方法包括:
[0012]在GEOSAR向地面目标区域发射成像信号的工作期间，GEOSAR卫星的星载相位定标装置向一个或多个位置精确已知的地面定标站同步发射相位定标信号；
[0013]所述一个或多个地面定标站接收所述相位定标信号，并向所述GEOSAR卫星转发所述相位定标信号；
[0014]所述星载定标装置接收所述一个或多个地面定标站转发的相位定标信号，所述转发的相位定标信号经星上信号处理之后形成相位定标回波数据，将所述相位定标回波数据与星载成像回波数据统一进行编码并存储，然后下发至GEOSAR地面部分的地面后处理装置；
[0015]所述地面后处理装置从所述相位定标回波数据中提取所述GEOSAR卫星因相对于所述一个或多个地面定标站运动所导致的附加相位信息，用于GEOSAR成像的精细化运动补
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[0016](三)有益效果
[0017]与现有低轨星载SAR获取运动补偿信息的【背景技术】相比较，本发明获取GEOSAR运动补偿信息的特有技术特征是:提出专用的相位定标方法，获取成像工作期间卫星因相对于地面定标站运动所导致的附加相位信息，该附加相位信息用于对成像过程进行进一步的精细化运动补偿，所取得的有益效果包括以下几个方面:
[0018]1.在本发明的GEOSAR转发式相位定标方法中，地面定标站只承担相位定标信号的接收和转发任务，地面定标站之间、以及地面定标站与卫星之间无需高精度的时间基准同步，与类似的地基卫星测定轨系统相比较，地面定标站技术实现难度大大降低，有利于地面定标站实现灵活、机动的几何布局。
[0019]2.利用了 GEOSAR成像运动补偿对短弧段、相对径向高精度的特殊需求，将GEOSAR成像运动补偿分解为粗补偿和精补偿两个阶段，即先采用现有地基卫星测定轨技术获取的定轨信息进行GEOSAR成像的运动粗补偿，然后再采用所述提取的卫星因相对于地面定标站运动所导致的附加相位信息进行GEOSAR成像的运动精补偿，进而实现GEOSAR成像运动的全补偿。这样，通过两种手段的优势互补，既满足了成像运动补偿需求，又降低了对现有测定轨技术的精度要求。
[0020]3.在GEOSAR相位定标方法中，卫星端接收转发相位定标信号之后无需完成实时的成像运动补偿，只形成相位定标回波数据与星载成像回波数据统一下发至地面后处理装置。相位定标信息用于成像运动补偿发生在地面成像处理过程之中，且成像处理为地面后处理过程。这一技术特征不要求进行实时的星上成像运动补偿，因而降低了星载相位定标信号处理的技术难度:星载端只需要采用与成像目标回波处理相同的技术对所接收的相位定标信号进行简单处理，统一编码、存储和下发，无需在星载端实现长伪随机码相关处理、载波重建与载波相位锁相、多普勒计数等类似的、难度较大导航定位接收技术。
[0021]4.GEOSAR相位定标信号体制和相位定标信号处理，采用与成像信号处理体制相同的脉冲线性调频信号和匹配滤波器，有利于在星上实现相位定标信号处理与其他类型的定标信号处理的综合