CN103675786B - 一种星载微波散射计海面回波信号的检测方法 - Google Patents

一种星载微波散射计海面回波信号的检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103675786B
CN103675786B CN201310635167.0A CN201310635167A CN103675786B CN 103675786 B CN103675786 B CN 103675786B CN 201310635167 A CN201310635167 A CN 201310635167A CN 103675786 B CN103675786 B CN 103675786B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
noise
energy
echo
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310635167.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103675786A (zh
Inventor
刘丽霞
段崇棣
陈文新
吕爱玲
王小宁
金阿鑫
薛强
易雪燕
贺荣荣
晋安中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Institute of Space Radio Technology
Original Assignee
Xian Institute of Space Radio Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Institute of Space Radio Technology filed Critical Xian Institute of Space Radio Technology
Priority to CN201310635167.0A priority Critical patent/CN103675786B/zh
Publication of CN103675786A publication Critical patent/CN103675786A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103675786B publication Critical patent/CN103675786B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G01S7/352—Receivers
    • G01S7/354—Extracting wanted echo-signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明一种星载微波散射计海面回波信号的检测方法，针对星载微波散射计回波信号能量小，信噪比差，需要采用特殊的信号检测方法来得到高精度的海面回波信号功率值问题，提出了一种星载微波散射计海面回波信号的检测方法，步骤如下：将接收机采集的回波信号和内定标信号，采用不同带宽的数字滤波器分成两路，带宽小的一路定义为信号通道，带宽大的一路定义为噪声通道；测量分别获取信号通道和噪声通道接收到的回波信号与噪声的能量和；测量获取信号通道和噪声通道接收到的内定标信号得到噪声通道与信号通道的增益比为β；将接收机输入端接匹配负载进行接收机噪声测量得到噪声能量比γ；最后计算获得信号通道接收到的回波信号能量Es。

Description

一种星载微波散射计海面回波信号的检测方法
技术领域
本发明属于空间微波遥感技术领域，涉及一种星载微波散射计海面回波信号的检测方法。
背景技术
星载微波散射计是一部需要高精度定量测量的有源微波遥感器，主要应用在海面风场矢量测量中。目前，国内外已有多个星载微波散射计成功在轨运行，且今后有持续的任务需求。星载微波散射计由于作用距离远，回波信号能量小，信噪比一般在-10dB～-25dB之间，需要采用特殊的信号检测方法来得到高精度的海面回波信号功率值，进而才可能精确计算雷达后向散射系数，反演风场矢量，本发明即针对该问题提出。
现有的同时同频带检测方法是通过分“信号通道”、“噪声通道”进行测量，并基于对“噪声通道”与“信号通道”增益及带宽比值的测量，通过参数代换来进行纯净回波信号的估计的。其中增益及带宽比值的测量基于如下假设：
1）两通道对回波信号的增益比和对噪声的增益比一致；
2）两通道带宽内滤波器幅频特性理想，且噪声为高斯白噪声，噪声的大小仅与带宽有关。
而以上假设在实际中有可能并不成立，原因如下：
1）在采用线性调频信号的脉压系统中，“信号通道”需要进行脉压处理后（一般采用解线频调的处理方法）再进行积分求取回波信号能量，而“噪声通道”仅进行积分求取能量。“信号通道”的脉压处理若不理想则两通道对于回波信号的增益比和对于噪声的增益比是不相同的。实际系统中，由于通道误差等，脉压处理往往针对回波信号存在增益损失的不理想性。
2）实际系统中，两通道带宽内滤波器幅频特性不理想，噪声也不完全为高斯白噪声，因而噪声的大小和其所处的频带位置有关，不能通过两通道带宽的比值来折算其中某通道噪声的大小。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，一种星载微波散射计海面回波信号的检测方法，解决了同时同频带检测方法的受限于两通道对回波信号的增益比与噪声的增益比一致及通道噪声为白噪声的假设限制。
本发明的技术方案是：一种星载微波散射计海面回波信号的检测方法，步骤如下：
1）将接收机采集到的回波信号和内定标信号，采用不同带宽的数字滤波器分成两路，其中带宽小的一路定义为信号通道，带宽大的一路定义为噪声通道；
2）测量获取信号通道接收到的回波信号与噪声的能量和Ee=Es+Ne=GrePsτp+Ne，测量获取噪声通道接收到的回波信号与噪声的能量和En=GrnPsτp+Nn；其中Es为信号通道接收到的回波信号能量，Gre为信号通道对接收到的信号的增益，Ps为接收到的回波信号功率，τp为接收到的回波信号脉冲宽度，Ne为信号通道接收到的噪声能量，Grn为噪声通道对接收到的信号的增益，Nn为噪声通道接收到的噪声能量；
3）测量获取信号通道接收到的内定标信号与噪声的能量和Ee,cal=LfGrePtτp+Ne,cal；测量获取噪声通道接收到的回波信号与噪声的能量和En,cal=LfGrnPtτp+Nn,cal；设噪声通道与信号通道的增益比为β，由于此时信号能量远大于噪声能量，则其中Lf为内定标回路插损，Pt为发射信号功率；
4）将接收机输入端接匹配负载进行接收机噪声测量，设噪声通道与信号通道接收到的噪声能量比为其中En,load为接收机输入端接匹配负载时噪声通道接收到的能量，Ee,load为接收机输入端接匹配负载时信号通道接收到的能量；
5）计算获得信号通道接收到的回波信号能量
本发明与现有技术相比的优点在于：
（1）本发明由于同时测量接收系统的噪声，能够消除天线扫描形式下，场景目标亮温的变化对测量带来的误差；
（2）不需要额外的时序设计，且在数字域分信号通道、噪声通道进行处理，实现简单；
（3）对信号通道、噪声通道信号处理增益的损失无特别限制；
（4）不需要考虑信号通道通带内幅频特性的不理想性，可随意分小块处理，适应高空间分辨率测量需求。
附图说明
图1为同时同频带法回波信号检测方法系统配置示意图；
图2为同时同频带法回波信号检测方法接收信号频域示意图。
具体实施方式
1）将接收机采集的回波信号和内定标信号，采用不同带宽的数字滤波器分成两路，带宽小的一路定义为信号通道，带宽大的一路定义为噪声通道，如图2所示；
2）测量获取信号通道接收到的回波信号与噪声的能量和Ee=Es+Ne=GrePsτp+Ne，噪声通道接收到的回波信号与噪声的能量和En=GrnPsτp+Nn；其中Es为信号通道接收到的回波信号能量，Gre为信号通道对接收到的信号的增益，Ps为接收到的回波信号功率，τp为接收到的回波信号脉冲宽度，Ne为信号通道接收到的噪声能量，Grn为噪声通道对接收到的信号的增益，Nn为噪声通道接收到的噪声能量；
3）内定标时是将发射信号耦合到接收通道中进行处理；测量获取信号通道接收到的内定标信号与噪声的能量和Ee,cal=LfGrePtτp+Ne,cal；噪声通道接收到的回波信号与噪声的能量和En,cal=LfGrnPtτp+Nn,cal；设噪声通道与信号通道的增益比为β，由于此时信号能量远大于噪声能量，则其中Lf为内定标回路插损，Pt为发射信号功率；
4）将接收机输入端接匹配负载进行接收机噪声测量，此时两通道中没有回波信号，仅存在噪声；设噪声通道与信号通道接收到的噪声能量比为其中En,load为接收机输入端接匹配负载时噪声通道接收到的能量，Ee,load为接收机输入端接匹配负载时信号通道接收到的能量；一般需通过多次测量求平均来得到精度较高的γ值；
5）计算获得信号通道接收到的回波信号能量
该检测方法的测量误差主要来源于两通道信号增益比和噪声能量比的测量误差。通道增益比在内定标模式下测得，此时定标信号远大于噪声信号，其测量误差较小。通道噪声能量比的测量借助于接射频匹配负载来实现，其测量误差可通过多次平均来减小。
该方法已经过了HY-2A散射计在轨测量检验。
通过我们开发的地面数据预处理软件，对星载微波散射计的在轨数据进行了预处理。该方法作为数据预处理软件的重要组成部分，以其实现简单，适用性强等特点，为星载微波散射计的优异应用提供了有力保障。

Claims (1)

1.一种星载微波散射计海面回波信号的检测方法，其特征在于步骤如下：
1)将接收机采集到的回波信号和内定标信号，采用不同带宽的数字滤波器分成两路，其中带宽小的一路定义为信号通道，带宽大的一路定义为噪声通道；
2)测量获取信号通道接收到的回波信号与噪声的能量和Ee＝Es+Ne＝GrePsτp+Ne，测量获取噪声通道接收到的回波信号与噪声的能量和En＝GrnPsτp+Nn；其中Es为信号通道接收到的回波信号能量，Gre为信号通道对接收到的信号的增益，Ps为接收到的回波信号功率，τp为接收到的回波信号脉冲宽度，Ne为信号通道接收到的噪声能量，Grn为噪声通道对接收到的信号的增益，Nn为噪声通道接收到的噪声能量；
3)测量获取信号通道接收到的内定标信号与噪声的能量和Ee,cal＝LfGrePtτp+Ne,cal；测量获取噪声通道接收到的回波信号与噪声的能量和En,cal＝LfGrnPtτp+Nn,cal；设噪声通道与信号通道的增益比为β，由于此时信号能量远大于噪声能量，则其中Lf为内定标回路插损，Pt为发射信号功率；
4)将接收机输入端接匹配负载进行接收机噪声测量，设噪声通道与信号通道接收到的噪声能量比为其中En,load为接收机输入端接匹配负载时噪声通道接收到的能量，Ee,load为接收机输入端接匹配负载时信号通道接收到的能量；
5)计算获得信号通道接收到的回波信号能量
CN201310635167.0A 2013-11-29 2013-11-29 一种星载微波散射计海面回波信号的检测方法 Active CN103675786B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310635167.0A CN103675786B (zh) 2013-11-29 2013-11-29 一种星载微波散射计海面回波信号的检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310635167.0A CN103675786B (zh) 2013-11-29 2013-11-29 一种星载微波散射计海面回波信号的检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103675786A CN103675786A (zh) 2014-03-26
CN103675786B true CN103675786B (zh) 2016-05-04

Family

ID=50313926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310635167.0A Active CN103675786B (zh) 2013-11-29 2013-11-29 一种星载微波散射计海面回波信号的检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103675786B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112684458B (zh) * 2021-03-17 2021-05-14 中国人民解放军国防科技大学 基于激光雷达通道线扫描特点的光子点云去噪方法和系统
CN114518563B (zh) * 2022-03-01 2022-09-09 国家卫星海洋应用中心 卫星微波散射计雷达后向散射系数获取方法及相应的装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
多回路内定标的星载散射计接收通道设计;吕爱玲 等;《空间电子技术》;20111231(第4期);22-28 *
海洋二号卫星微波散射计系统设计与应用;王小宁 等;《中国工程科学》;20130731;第15卷(第7期);33-38 *
陆登柏 等.星载微波辐射计定标热源及其发射率测试研究.《空间电子技术》.2009,(第4期),58-61. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103675786A (zh) 2014-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108832728B (zh) 一种基于方向回溯天线的无线能量传输系统及方法
CN104407330B (zh) 相位编码调制信号的脉冲压缩方法
CN104199016B (zh) 基于css技术的无线测距方法及css无线终端
CN101464514B (zh) 步进频率雷达系统的校准方法与校准处理器
CN103117758A (zh) Uhf频率测流雷达保持多通道接收机相位一致性的方法
CN103901425A (zh) 一种测量运动物体横向速度的雷达及方法
CN103675786B (zh) 一种星载微波散射计海面回波信号的检测方法
CN101854219B (zh) 基于随机共振的能量检测装置及其检测方法
CN105388463B (zh) 接收信号处理设备、雷达以及物体检测方法
CN103869334B (zh) Gnss空间信号畸变的自动识别与处理方法
CN107607920B (zh) 基于gp分布拟合检验的复合调制信号分析结果校验方法
CN103399030B (zh) 一种实现空管3/a模式下应答信号相位差检测的系统和方法
CN106501796B (zh) 一种列车测速方法、装置及系统
CN104950282B (zh) 连续域内稀疏重构实现的宽带信号超分辨测向方法及装置
CN106646415B (zh) 一种极化散射计预处理方法
CN103278816B (zh) 基于线性调频信号体制的石油漏油泄露的雷达检测系统
CN104467915B (zh) 一种非相干超宽带通信系统的相位噪声分析方法
US20150092897A1 (en) Method and device for achieving cmmb diversity reception
CN106842159B (zh) 一种雷达目标探测中信息量的计算方法
CN103236885A (zh) 一种超宽带无频率色散的doa估计方法及其装置
CN107024618B (zh) 一种基于信号自相关的宽带微波信号比相系统
CN205003282U (zh) 一种全数字超高频雷达装置
CN103812505A (zh) 位同步锁定检测器
CN108020729A (zh) 一种大规模天线的有源驻波测试系统及测试方法
CN106646455B (zh) 一种路面散射特性测量方法及雷达装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant