[发明专利]一种SAR距离向参考信号处理方法及装置

说明书

本发明提供了一种SAR距离向参考信号处理方法及装置，主要包括将SAR线性调频信号的发射脉冲时间宽度归一化，将带有时延的内定标响应信号前移至原点，对内定标参考信号的幅值与相位数值曲线进行最小二乘与正交多项式二重拟合，重构成为距离向参考信号。本发明构建的SAR距离向参考信号，拟合了SAR内定标响应信号固有非线性分量，同时在信号干扰上抑制了随机杂散与串扰，作为SAR距离向匹配函数可满足数值稳定性和精度要求，与含有地面角反射器目标的实际SAR回波数据进行距离向脉冲压缩测试，结果接近了理想点目标响应效果。

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)信号处理技术领域，特别涉及一种SAR距离向参考信号处理方法及装置。

背景技术

SAR作为重要的对地观测手段，具有全天时、全天候成像能力。通常，SAR雷达以线性调频脉冲作为雷达发射信号，其系统响应函数作为参考函数与SAR距离向回波数据进行匹配滤波，获得距离向分辨率。随着距离向分辨率的提高，在增加发射信号带宽的同时，SAR系统响应函数中不断产生非线性畸变，导致脉冲压缩后出现峰值偏移、主瓣展宽、旁瓣升高且非对称等现象。

SAR内定标用于雷达幅相特性的测量，可分时工作在SAR数据采集任务的前、中、后期，所采集的内定标数据可反应SAR雷达收发通道实际的幅相特性。因此，SAR内定标响应信号包含了SAR系统的信号畸变，误差补偿法用于消除信号畸变的影响。

误差补偿法利用SAR内定标响应信号与理想线性调频信号间的数值偏差，在距离向脉冲压缩时实现幅度校正和相位补偿。在信号处理上，可直接使用SAR内定标响应信号的幅度与相位误差数据副本或将误差数据拟合成为正交(勒让德)多项式模型。

然而，该方法需要求取幅度与相位误差数据或建立误差模型，算法复杂且补偿效果有限。在TerraSAR-X和Sentinel-1A等系列星载SAR系统中的初步应用与评价表明：由于雷达收发通道的非线性以及镜频干扰的存在，采用5阶多项式的幅度与相位拟合数据不完善，提高了目标的旁瓣电平，不能满足SAR距离向匹配函数对数值稳定性和精度要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，为了克服上述问题的至少一个方面，本发明提供了一种SAR距离向参考信号处理方法及其装置。

(二)技术方案

本发明一方面提供了一种SAR距离向参考信号处理方法，包括：对SAR发射脉冲宽度进行时间归一化，得到SAR线性调频信号，对所述SAR线性调频信号居中补零至距离向脉冲压缩处理点数，得到线性调频参考信号；从SAR原始数据中提取SAR内定标回路样本数据，求得初始内定标回路响应信号，将其前置补零至距离向脉冲压缩处理点数，并完成均值处理，得到内定标响应信号；将所述线性调频参考信号与所述内定标响应信号进行脉冲压缩得到内定标脉压信号，利用所述内定标脉压信号的峰值位置与所述线性调频信号的理想脉压位置相减得到时延量，对所述内定标响应信号进行前置补零，完成时延补偿，构建为内定标参考信号；对所述内定标参考信号进行最小二乘与正交多项式的二重多项式拟合，得到幅度和相位第二重拟合多项式；基于所述幅度和相位第二重拟合多项式，构建多项式常值模型并将所述多项式常值模型居中补零，得到距离向参考信号；对SAR原始数据进行分景，得到一景SAR原始回波数据，将所述一景SAR原始数据中的距离向数据依次居中补零，形成标准景SAR回波数据；将所述标准景SAR回波数据与所述距离向参考信号依次进行距离向脉冲压缩，获得距离多普勒像。

可选地，所述对SAR发射脉冲宽度进行时间归一化，得到SAR线性调频信号包括：构造所述SAR线性调频信号为：

其中，B为SAR系统带宽；T为发射脉冲宽度；t为时刻，其时间步长Δt＝2/(T·Samp)，Samp为采样频率，所述线性调频信号h_ref(t)的采样点数N_rr＝T·Samp。