[发明专利]基于接收机固定式双基SAR系统的信号处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达(Synthetic aperture radar，SAR)技术，尤其涉及一种基于接收机固定式双基SAR系统的信号处理方法及装置。

背景技术

近年来双基SAR成为研究热点，与单基SAR相比，双基SAR具有很多的优点，它能够获得丰富的目标信息，容易实现低成本和小型化。在双基SAR中，接收机固定式双基SAR将接收机固定在山上或者高处的建筑物上，这种双基SAR有很多方面的优势，它可以利用现有的单基SAR来实现双基成像，接收机不需要回传脉冲信号并且回波通道脉冲信号的信噪比更大。

但是，在双基SAR系统中也会出现单基SAR中从未有过的问题，其中最大的问题就是接收机和发射机之间的同步问题。虽然现有技术提出了使用全球定位系统(GPS)驯服晶振、超高精度稳定晶振、发射机和接收机之间相互发送同步信号等双基SAR系统同步方法，但是，为了实现上述双基SAR系统同步方法，需要对双基SAR系统的硬件及软件进行重新设计，从而设计成本和设计复杂度较高，上述方法不能应用于由已有单基SAR改造形成的双基SAR系统中。总言之，现有技术尚未提出可应用于由已有单基SAR改造形成的接收机固定式双基SAR系统中的同步技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于接收机固定式双基SAR系统的信号处理方法及装置，能够实现由单基SAR形成的接收机固定式双基SAR系统中的同步，设计成本和设计复杂度较低。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于接收机固定式双基SAR系统的信号处理方法，其特征在于，接收机通过直通通道接收发射机向地面发射的脉冲信号、通过回波通道接收地面散射的脉冲信号，该方法包括：接收机将所述从直通通道接收的信号实时变换到频域进行信号检测，检测到脉冲信号时，记录脉冲时刻，并对直通通道和回波通道的脉冲信号进行记录；记录单元记录所述处理结果，以供后续进行成像处理。

所述接收机对直通通道和回波通道的脉冲信号进行记录为：直通通道和回波通道的脉冲信号分别经过天线进入低噪声放大器LNA，LNA调整增益参数使得信号的幅度满足A/D采样的动态范围；从LNA出来的信号经过带通滤波器滤除带外的干扰信号，然后经过下变频变换到中频进行A/D采样；现场可编程门阵列FPGA单元对A/D采样得到的数字信号进行处理，所述数字信号在FPGA完成信号检测与同步、数字混频、低通滤波和降采样，之后，所述FPGA将处理结果传送到记录单元进行记录。

所述FPGA单元对A/D采样得到的数字信号进行处理为：当数字锁相环单元产生同步脉冲信号时，所述FPGA单元对A/D采样处理后的直通通道数字信号、回波通道数字信号和脉冲时刻进行处理；

所述数字锁相环产生同步脉冲信号为：A/D采样得到的直通通道数字信号进行长度为N的快速离散傅立叶变换FFT后的变换的结果送入比较器进行比较，当变换结果超过比较器预先设定的阈值时，比较器产生触发信号传送到数字锁相环单元，数字锁相环单元经过处理产生同步脉冲信号；其中，FFT的长度N取值范围为T_s为A/D采样周期，K_r为脉冲信号线性调频率。

所述进行后续成像处理为：对记录的直通通道脉冲信号进行脉冲信号压缩得到脉冲中心时间，采用所述脉冲中心时间补偿记录的回波通道脉冲信号的时间和相位偏差，并对所述补偿后的回波通道脉冲信号进行运动补偿，之后进行双基SAR图像聚焦。

所述对记录的直通通道脉冲信号进行脉冲信号压缩得到脉冲中心时间为：在直通通道脉冲信号中确定一参考脉冲信号，并使用所述参考脉冲信号对所有的直通通道脉冲信号进行距离向压缩，得到各脉冲信号的极值点位置，在所述极值点附近使用插值处理得到脉冲中心位置；将各个脉冲中心位置分别与脉冲时刻相加得到各个脉冲信号的脉冲中心时间。

所述在直通通道脉冲信号中确定一参考脉冲信号为：确定信噪比最高的脉冲信号作为参考脉冲信号。

一种基于接收机固定式双基SAR系统的信号处理装置，该装置包括：射频单元、A/D采集单元、FPGA单元和记录单元；其中，

所述射频单元，用于通过直通通道接收发射机向地面发射的脉冲信号、通过回波通道接收地面散射的脉冲信号；以及对两通道信号分别进行低噪声放大LNA、带通滤波和下变频到中频；

所述A/D采集单元，用于对下变频后的中频信号进行采样，输出数字信号；

所述FPGA单元，用于对A/D采集单元输出的数字信号进行信号检测与同步、数字混频、滤波和降采样，并把结果输出给记录单元；