[发明专利]接收距离向多孔径宽幅星载SAR回波的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及星载合成孔径雷达信号处理领域，特别涉及一种接收距离向多孔径宽幅星载SAR回波的方法和装置。

背景技术

测绘带幅宽是星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的一个极其重要的性能指标参数。较大的测绘带幅宽(也可称为宽测绘带)能够在短时间内完成对全球的监测或者对某个特定的区域进行重复监测，因而有利于星载SAR全球覆盖测绘，大幅度降低重要区域的重访时间。目前，宽幅星载SAR成像模式已成为国内外星载SAR系统发展的主要发展趋势之一。改善星载SAR系统宽幅模式的系统灵敏度(Noise-Equivalent Sigma Zero，NESZ)和距离向模糊度(Range Ambiguity to Signal Ratio，RASR)是宽幅模式主要需要解决的两大问题，其中，距离向模糊是由于一些区域的回波时延(超前或滞后于测绘带内的回波时延)与测绘带内的回波时延相差脉冲重复周期(Tp＝1/fp)的整数倍，使所要观测的回波与它的前后脉冲回波同时到达星载SAR天线，产生时域的信号重叠现象，这种距离向模糊现象是星载SAR中无法避免的。距离向模糊度是成像测绘带内模糊信号强度与有用信号强度之比，是对距离模糊强度的度量。距离向多孔径接收技术能够大幅度改善星载SAR宽幅模式系统(即该系统具有宽测绘带)灵敏度和距离向模糊度。

然而，现有传统的距离向多孔径接收技术只能将多孔径天线接收到的回波信号相干合成，但合成的接收天线方向图中的波束栅瓣有时反而导致系统距离向模糊度的恶化。基于零陷指向(在固定干扰方向形成一定深度的零点)的数字波束合成技术可以通过零陷指向控制来大幅度改善系统的距离模糊，但该方法需要距离向划分更多的接收孔径个数和相对准确的地形起伏先验信息，因而现有技术中在星载SAR宽幅测绘模式系统下所接收的回波的灵敏度和距离向模糊度较差。

发明内容

本发明所要解决的问题是传统星载SAR宽幅测绘模式系统灵敏度和距离向模糊度较差，提供一种方法，其在不增加距离向接收子孔径数量的基础上，通过模拟波束指向控制和数字波束合成处理相结合使得星载SAR宽幅测绘模式系统在接收回波时能够在兼顾灵敏度的情况下，改善所接收的回波的距离向模糊度。

为了解决上述问题，本发明提供一种接收距离向多孔径宽幅星载SAR回波的方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1，调整由宽幅星载SAR的距离向子孔径所接收的回波波束的波束指向；

步骤S2，将已调整的回波波束转化为低频数字型回波波束；

步骤S3，将低频数字型回波波束合成为高增益接收窄波束。

作为优选，步骤S1进一步包括：

步骤S11，通过改变回波波束的相位来调整其波束指向。

作为优选，步骤S11进一步包括：

步骤S111，根据预设的宽幅星载SAR的系统参数和预设的模糊度阈值要求改变回波波束的相位，从而来调整其波束指向。

作为优选，步骤S2进一步包括：

步骤S21，对已调整的回波波束进行下变频；

步骤S22，对经过下变频的回波波束进行数字离散采样，从而转化为低频数字型回波波束。

作为优选，步骤S3进一步包括：

步骤S31，通过对低频数字型回波波束进行导向矢量复乘，并进行时延滤波从而将其合成为高增益接收窄波束。

作为优选，在步骤S3之后，方法进一步包括：

步骤S4，将高增益接收窄波束的灵敏度与预设的灵敏度阈值要求进行比较；

步骤S5，在高增益接收窄波束的灵敏度低于灵敏度阈值要求的情况下，调整发射波束指向、预设的宽幅星载SAR的距离向天线的尺寸和/或距离向子孔径的数量。

本发明还提供一种基于如前述方法的接收距离向多孔径宽幅星载SAR回波的装置，包括：

调整模块，其配置为调整由宽幅星载SAR的距离向子孔径所接收的回波波束的波束指向；

转化模块，其配置为将已调整的回波波束转化为低频数字型回波波束；

合成模块，配置为将低频数字型回波波束合成为高增益接收窄波束。

作为优选，调整模块为距离向各接收子孔径模拟波控网络，其包括移相器，移相器配置为改变回波波束的相位来调整其波束指向。

作为优选，转化模块包括混频器，混频器配置为对已调整的回波波束进行下变频；

转化模块包括还包括A/D数字采集器，A/D数字采集器配置为对经过下变频的回波波束进行数字离散采样，从而转化为低频数字型回波波束；