CN107271994B - 基于内定标数据的星载合成孔径雷达参考函数获取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于内定标数据的星载合成孔径雷达参考函数获取方法，其包括以下步骤：步骤一，获取内定标器全阵面收发定标通路、天线定标网络和天线子阵的幅相误差数据；步骤二，获取雷达系统在指定工作带宽和脉宽参数条件下，全阵面收发定标数据；步骤三，补偿全阵面收发定标数据中内定标器、定标网络和天线子阵的幅相误差等。本发明在雷达收发复制信号与实际收发信号特性一致性较好的情况下，利用参考函数进行匹配处理，可获得接近标准辛格函数的效果，对雷达系统预失真处理的最有力补充和完善，适用于后续所有具有全阵面收发定标模式的雷达微波载荷，解决雷达系统幅相误差对成像性能影响较大问题，对提高雷达系统成像性能效果显著。

Description

基于内定标数据的星载合成孔径雷达参考函数获取方法
技术领域
本发明涉及一种雷达卫星微波有效载荷测试数据处理方法，具体地，涉及一种基于内定标数据的星载合成孔径雷达参考函数获取方法。
背景技术
合成孔径雷达不受日照和天气条件等因素影响，可全天时、全天候对地观测成像，其几何分辨率与雷达高度和波长无关，因而在灾害监测、环境和海洋监测、资源勘察、农作物估产、测绘和军事等方面具有独特的应用优势，具有其它遥感器不可替代的作用。
合成孔径雷达系统的脉压性能直接决定最终雷达图像的质量，而雷达系统脉压性能则由其选用的匹配处理函数(以下简称“参考函数”)决定，由于合成孔径雷达系统存在非线性误差，雷达信号经过合成孔径雷达系统收发通道后，会发生信号畸变(幅相误差)，在进行成像处理时，若直接采用理论的线性调频信号作为参考函数，由于失配，脉压结果会比较差，无法满足雷达系统成像质量指标要求。因而一般的合成孔径雷达系统都会引入预失真处理的措施。但是，由于要确保雷达系统发射峰值功率不受影响的原因，雷达系统预失真处理一般只对系统相位误差进行补偿，而对幅度误差不做任何处理，因此进行预失真处理后的雷达系统还存在着固定的幅度误差。此时利用理论的线性调频信号作为参考函数，脉压结果虽会有所改善，但在幅相误差较大的情况下，脉压性能存在不满足使用要求的可能。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于内定标数据的星载合成孔径雷达参考函数获取方法，其在雷达收发复制信号与实际收发信号特性一致性较好的情况下，利用参考函数进行匹配处理，可获得接近标准辛格函数的效果，对雷达系统预失真处理的最有力补充和完善，适用于后续所有具有全阵面收发定标模式的雷达微波载荷，在整星阶段，通过提取系统参考函数，利用雷达系统收发定标数据，地面测试获取的内定标器、天线辐射子阵以及天线定标网络误差数据，可构造出对雷达系统收发通道幅相误差进行补偿的参考函数，实现对雷达系统正常收发信号的更好匹配，进一步提高成像性能，解决雷达系统幅相误差对成像性能影响较大问题，对提高雷达系统成像性能效果显著。
根据本发明的一个方面，提供一种基于内定标数据的星载合成孔径雷达参考函数获取方法，其特征在于，所述基于内定标数据的星载合成孔径雷达参考函数获取方法包括以下步骤：
步骤一，获取内定标器全阵面收发定标通路、天线定标网络和天线子阵的幅相误差数据；
步骤二，获取雷达系统在指定工作带宽和脉宽参数条件下，全阵面收发定标数据；
步骤三，补偿全阵面收发定标数据中内定标器、定标网络和天线子阵的幅相误差，获取雷达收发复制信号，如下式：
其中，Sreplica(f)为雷达收发复制信号的频域，SinnerCal(f)为全阵面收发定标信号的频域，Hantenna(f)为天线子阵频域传输特性，Hscalor(f)为内定标器的频域传输特性，HscalorNet(f)为天线定标网络的频域传输特性；
步骤四，获取雷达收发复制信号的幅频特性，A(f)＝|Sreplica(f)|，构造雷达收发通道幅频特性多项式模型如下式：
其中，f为频率，N为模型阶数，An为第n阶模型的系数；
步骤五，获取雷达收发复制信号的相频特性，如下式：
其中，angle(·)为取角度，Sstand(f)是标准线性调频信号频域；
构造雷达收发通道相频非理想特性多项式模型如下式：
其中，f为频率，N为模型阶数，为第n阶模型的系数；
步骤六，利用雷达系统复制信号的幅相特性，构造新的参考函数如下式：
其中，Sstand(f)是标准线性调频信号频域模型，f为频率，A(f)为复制信号幅频特性模型，A0为模型A(f)的一阶系数(常数)，Φ(f)为复制信号非理想相频特性模型。
优选地，所述基于内定标数据的星载合成孔径雷达参考函数获取方法采用的是雷达系统全阵面收发定标数据，由于雷达系统全阵面收发定标信号会经过两次天线定标网络，因而在构建雷达收发复制信号时，需校正两次天线定标网络误差数据。
优选地，所述雷达系统正常收发信号会经过大气传播和地面散射体作用，而全阵面收发定标信号不会经过上述历程，由于大气传输和地面散射体对雷达信号时频特性影响较小，在构造雷达收发复制信号时，忽略影响。
优选地，所述模型中使用到的标准线性调频信号的带宽和脉宽与雷达全阵面收发定标数据获取时系统的工作带宽和脉宽相同。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明在雷达收发复制信号与实际收发信号特性一致性较好的情况下，利用参考函数进行匹配处理，可获得接近标准辛格函数的效果，对雷达系统预失真处理的最有力补充和完善，适用于后续所有具有全阵面收发定标模式的雷达微波载荷，在整星阶段，通过提取系统参考函数，利用雷达系统收发定标数据，地面测试获取的内定标器、天线辐射子阵以及天线定标网络误差数据，可构造出对雷达系统收发通道幅相误差进行补偿的参考函数，实现对雷达系统正常收发信号的更好匹配，进一步提高成像性能，解决雷达系统幅相误差对成像性能影响较大问题，对提高雷达系统成像性能效果显著。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的流程示意图。
图2为雷达系统工作的原理示意图。
图3为雷达系统全阵面收发定标信号的流程图。
图4为雷达系统正常收发系统的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明基于内定标数据的星载合成孔径雷达参考函数获取方法包括以下步骤：
步骤一，获取内定标器全阵面收发定标通路、天线定标网络和天线子阵的幅相误差数据；
步骤二，获取雷达系统在指定工作带宽和脉宽参数条件下，全阵面收发定标数据；
步骤三，补偿全阵面收发定标数据中内定标器、定标网络和天线子阵的幅相误差，获取雷达收发复制信号，如下式(1)：
其中，Sreplica(f)为雷达收发复制信号的频域，SinnerCal(f)为全阵面收发定标信号的频域，Hantenna(f)为天线子阵频域传输特性，Hscalor(f)为内定标器的频域传输特性，HscalorNet(f)为天线定标网络的频域传输特性；
步骤四，获取雷达收发复制信号的幅频特性，构造雷达收发通道幅频特性多项式模型，如下式(2)和(3)：
A(f)＝|Sreplica(f)| (2)
其中，f为频率，N为模型阶数，An为第n阶模型的系数；
步骤五，获取雷达收发复制信号的相频特性，如下式(4)：
其中，angle(·)为取角度，Sstand(f)是标准线性调频信号频域；
构造雷达收发通道相频非理想特性多项式模型，如下式(5)：
其中，f为频率，N为模型阶数，为第n阶模型的系数；
步骤六，利用雷达系统复制信号的幅相特性，构造新的参考函数，如下式(6)：
其中，Sstand(f)是标准线性调频信号频域模型，f为频率，A(f)为复制信号幅频特性模型，A0为模型A(f)的一阶系数(常数)，Φ(f)为复制信号非理想相频特性模型。
所述基于内定标数据的星载合成孔径雷达参考函数获取方法采用的是雷达系统全阵面收发定标数据，由于雷达系统全阵面收发定标信号会经过两次天线定标网络，因而在构建雷达收发复制信号时，需校正两次天线定标网络误差数据。
所述雷达系统正常收发信号会经过大气传播和地面散射体作用，而全阵面收发定标信号不会经过上述历程，由于大气传输和地面散射体对雷达信号时频特性影响较小，在构造雷达收发复制信号时，忽略影响。
所述模型中使用到的标准线性调频信号的带宽和脉宽与雷达全阵面收发定标数据获取时系统的工作带宽和脉宽相同。
如图2至图4所示，本实施例基于内定标数据的星载合成孔径雷达参考函数获取方法(实施例)具体包括以下步骤：
步骤一，地面测试获取雷达系统中，内定标器全阵面收发定标通路、天线内定标网络(含射频电缆)、天线辐射子阵的幅相误差数据；
步骤二，在200MHz15us模式下，获取雷达系统全阵面收发定标数据；
步骤三，补偿全阵面收发定标数据中内定标器、定标网络和天线子阵的幅相误差，获取雷达收发复制信号，如下式(7)：
其中，Sreplica(f)为雷达收发复制信号的频域，SinnerCal(f)为全阵面收发定标信号的频域，Hantenna(f)为天线子阵频域传输特性，Hscalor(f)为内定标器的频域传输特性，HscalorNet(f)为天线定标网络的频域传输特性；
步骤四，获取雷达收发复制信号的幅频特性，构造雷达收发通道幅频特性多项式模型；
步骤五，获取雷达收发复制信号的相频特性，构造雷达收发通道相频非理想特性多项式模型；
步骤六，利用雷达系统复制信号的幅相特性，构造新的参考函数，利用新构造的参考函数对雷达收发信号进行脉压处理的结果，脉压结果接近标准辛格函数波形。
综上所述，本发明在雷达收发复制信号与实际收发信号特性一致性较好的情况下，利用参考函数进行匹配处理，可获得接近标准辛格函数的效果，对雷达系统预失真处理的最有力补充和完善，适用于后续所有具有全阵面收发定标模式的雷达微波载荷，在整星阶段，通过提取系统参考函数，利用雷达系统收发定标数据，地面测试获取的内定标器、天线辐射子阵以及天线定标网络误差数据，可构造出对雷达系统收发通道幅相误差进行补偿的参考函数，实现对雷达系统正常收发信号的更好匹配，进一步提高成像性能，解决雷达系统幅相误差对成像性能影响较大问题，对提高雷达系统成像性能效果显著。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种基于内定标信号的星载合成孔径雷达参考函数获取方法，其特征在于，所述基于内定标信号的星载合成孔径雷达参考函数获取方法包括以下步骤：
步骤一，获取内定标器全阵面收发定标通路、天线定标网络和天线子阵的幅相误差数据；
步骤二，获取雷达系统在指定工作带宽和脉宽参数条件下，全阵面收发定标信号；
步骤三，补偿全阵面收发定标信号中内定标器、天线定标网络和天线子阵的幅相误差，获取雷达收发复制信号，如下式：
其中，Sreplica(f)为雷达收发复制信号的频域，SinnerCal(f)为全阵面收发定标信号的频域，Hantenna(f)为天线子阵频域传输特性，Hscalor(f)为内定标器的频域传输特性，HscalorNet(f)为天线定标网络的频域传输特性；
步骤四，获取雷达收发复制信号的幅频特性，A(f)＝|Sreplica(f)|，构造雷达收发复制信号的幅频特性的多项式模型如下式：
其中，f为雷达的频率，N为模型阶数，An为第n阶模型的系数；
步骤五，获取雷达收发复制信号的相频特性，如下式：
其中，angle(·)为取角度，Sstand(f)是标准线性调频信号频域模型；
构造雷达收发复制信号的相频特性的多项式模型如下式：
其中，f为雷达的频率，N为模型阶数，为第n阶模型的系数；
步骤六，利用雷达收发复制信号的幅频特性，构造新的参考函数如下式：
其中，Sstand(f)是标准线性调频信号频域模型，f为雷达的频率，A(f)为雷达收发复制信号的幅频特性，A0为模型A(f)的一阶系数，Φ(f)为雷达收发复制信号的相频特性。
2.根据权利要求1所述的基于内定标信号的星载合成孔径雷达参考函数获取方法，其特征在于，所述基于内定标信号的星载合成孔径雷达参考函数获取方法采用的是雷达系统全阵面收发定标信号，由于雷达系统全阵面收发定标信号会经过两次天线定标网络，因而在构建雷达收发复制信号时，需校正两次天线定标网络误差数据。
3.根据权利要求1所述的基于内定标信号的星载合成孔径雷达参考函数获取方法，其特征在于，所述标准线性调频信号频域模型中使用到的标准线性调频信号的带宽和脉宽与雷达全阵面收发定标信号获取时系统的工作带宽和脉宽相同。
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