一种sar回波信号的多子带接收合成方法
【专利摘要】本发明涉及一种SAR回波信号的多子带接收合成方法，该方法通过用匹配函数Hncomp对相应子带的经过距离向匹配滤波的双频域数据进行方位向匹配滤波处理；在对各个子带的方位向数据进行IFFT，得到方位向压缩过的回波数据后进行距离向PGA处理，得到各个子带的距离向高次相位误差；对各个子带的经过距离向匹配滤波的双频域数据进行方位向的IFFT，用估计出的距离向的高次相位误差分别进行补偿；取出相邻子带的重叠部分进行共轭相乘运算，然后取其相位，并进行一阶拟合，得到常数和线性相位误差；用求得的低阶相位误差对相应的频带进行补偿，然后将补偿过的各子带的数据在方位时域距离频域内进行拼接，最终合成一个整个带宽内相干性都很好的超宽带信号。
【专利说明】—种SAR回波信号的多子带接收合成方法
【技术领域】
[0001]本发明属于雷达成像【技术领域】，具体的说是一种SAR回波信号的多子带接收合成方法。
【背景技术】
[0002]合成孔径雷达(SAR)通过相干积累回波数据来获得高分辨率图像。它具有全天候、全天时、独立的距离向分辨率和远距离成像的特点。这些特点使得SAR能够显著地提高雷达的信息获取能力。合成孔径雷达的距离向分辨率由雷达系统发射的线性调频信号的带宽决定。在高分辨率合成孔径雷达系统中，为了保证距离向的分辨率，所需要的带宽通常可以达到2GHz以上。
[0003]但是，如果直接接收一个超宽带的回波信号，要求接收机在整个带宽内有非常平坦的幅频响应，其相频响应也应该近似为一条通过原点的直线。然而，在实际的雷达系统中，要使雷达接收机在相当大的带宽上保持理想的频响特性是比较困难的。因此，若用接收机直接接收一个超宽带的回波信号，频带的幅频和相频响应的不理想会导致回波信号不再保持线性调频特性，进而不能很好的进行距离向的压缩。另外接收放大器的增益带宽积为一个常数，所以实现宽频带信号的接收放大有一定的难度。频带合成多通道技术有效地解决了合成孔径雷达(SAR)系统中超宽带信号获取的技术难题，是一种实现距离向超高分辨率的重要技术途径。近年来发展的如多个发射机和接收机同时发射和接收多个子带信号、单个发射机和接收机顺次发射和接收步进频率信号等均属于频带合成多通道技术。频带合成多通道技术不仅可以减小发射机发射带宽和接收机接收带宽的压力，而且还可以大大降低了 AD采样频率的压力。因此，该技术在提高距离向分辨率的同时也降低了对系统硬件的要求。但它是以增加发射机和接收机的复杂性来实现的。
[0004]这种通过多通道技术来减小发射机发射带宽和接收机接收带宽压力和降低AD采样频率压力的方法会在频带合成时带来一些问题。由于信号分割是在模拟域进行的，因此，各个子带不可避免的混入各种误差，该相位误差大致可以分为常数和线性相位误差以及高次相位误差，其必然会导致子带信号中的幅相失真，使得频带间的相干性下降，若直接进行频带合成，成像结果会变的很差。因此，幅相失真能否得到有效地补偿成为能否有效合成的关键。针对这一问题，提出了基于内定标信号的幅相误差校正方法、用自聚焦算法(PGA)补偿回波中的相位误差的方法等等。这些方法都是针对单个通道提出的。采用时域合成带宽方法也可实现超大带宽的合成。但是，该方法需要进行插值操作。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种SAR回波信号的多子带接收合成方法，以解决各子带合成时不能相干叠加的问题，从而使经过补偿的频带合成后的回波在距离像上得到很好的压缩。
[0006]本发明的目的是这样实现的，一种SAR回波信号的多子带接收合成方法，其特征是:至少包括如下过程:
[0007]I):对各个子带的经过距离向匹配滤波的双频域数据进行幅值均衡处理；
[0008]2):用匹配函数H_mp对相应子带的经过距离向匹配滤波的双频域数据进行方位向匹配滤波处理；
[0009]3):对各个子带的方位向数据进行IFFT，得到方位向压缩过的回波数据；
[0010]4):对各个子带的数据进行距离向PGA处理，得到各个子带的距离向高次相位误差;
[0011]5):对各个子带的经过距离向匹配滤波的双频域数据进行方位向的IFFT，用距离向的高次相位误差分别进行补偿；
[0012]6):取经过高次相位误差补偿过的相邻两子带的方位时域距离频域数据进行互相关运算，求出相邻子带的重叠频带；
[0013]7):取出相邻子带的重叠部分进行共轭相乘运算，并将各距离向的共轭相乘结果沿方位向叠加以减弱噪声的影响；
[0014]8):将上述的各相邻子带的叠加结果进行取相位运算，并进行一阶拟合，得到常数和线性相位误差；
[0015]9):用求得的低阶相位误差对相应的频带进行补偿； [0016]10):将补偿过的各子带的数据在方位时域距离频域内进行拼接，最终合成一个整个带宽内相干性都很好的超宽带信号。
[0017]步骤2)中所述的用参考函数Ηη_ρ对相应子带的经过距离向匹配滤波的双频域数据进行方位向匹配滤波处理，按照如下过程进行:
[0018]将每个子带的数据变换到双频域，在双频域中进行距离向幅值均衡、校正距离弯曲、去除距离向频域已知的二次相位后的回波方程为:
【权利要求】
1.一种SAR回波信号的多子带接收合成方法，其特征是:至少包括如下过程: 1):对各个子带的经过距离向匹配滤波的双频域数据进行幅值均衡处理； 2):用匹配函数H_mp对相应子带的经过距离向匹配滤波的双频域数据进行方位向匹配滤波处理； 3):对各个子带的方位向数据进行IFFT，得到方位向压缩过的回波数据； 4):对各个子带的数据进行距离向PGA处理，得到各个子带的距离向高次相位误差； 5):对各个子带的经过距离向匹配滤波的双频域数据进行方位向的IFFT，用距离向的高次相位误差分别进行补偿； 6):取经过高次相位误差补偿过的相邻两子带的方位时域距离频域数据进行互相关运算，求出相邻子带的重叠频带； 7):取出相邻子带的重叠部分进行共轭相乘运算，并将各距离向的共轭相乘结果沿方位向叠加以减弱噪声的影响； 8):将上述的各相邻子带的叠加结果进行取相位运算，并进行一阶拟合，得到常数和线性相位误差； 9):用求得的低阶相位 误差对相应的频带进行补偿； 10):将补偿过的各子带的数据在方位时域距离频域内进行拼接，最终合成一个整个带宽内相干性都很好的超宽带信号。
2.根据权利要求1所述的SAR回波信号的多子带接收合成方法，其特征在于步骤2)中所述的用参考函数Hnramp对相应子带的经过距离向匹配滤波的双频域数据进行方位向匹配滤波处理，按照如下过程进行: 将每个子带的数据变换到双频域，在双频域中进行距离向幅值均衡、校正距离弯曲、去除距离向频域已知的二次相位后的回波方程为:
3.根据权利要求1所述的SAR回波信号的多子带接收合成方法，其特征在于:步骤4)中所述的对各个子带的数据进行距离向PGA处理，得到各个子带的距离向高次相位误差，按照如下过程进行: 对(I)式做关于fa的逆傅立叶变换可以得到:
4.根据权利要求1所述的SAR回波信号的多子带接收合成方法，其特征在于:步骤7)、8)中所述的取出相邻子带的重叠部分进行共轭相乘运算，然后取其相位，并进行一阶拟合，得到常数和线性相位误差，按照如下过程进行: 取通道I与通道2的经过距离弯曲校正、匹配滤波、高次相位误差补偿后的距离频域方位时域信号的重叠部分，即:
【文档编号】G01S7/292GK103954938SQ201410038317
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】唐禹, 徐宗志, 邢孟道 申请人:西安电子科技大学