CN108072863A - 一种星载sar发射时序编码方法及装置 - Google Patents

一种星载sar发射时序编码方法及装置 Download PDF

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Abstract

为了提高星载SAR系统接收端连续检测窗口的数量，本发明提供一种星载SAR发射时序编码方法及设备：根据待检测区域的斜距范围和星载SAR系统重复周期确定编码长度，并初始化码字和移位序列。按照编码规则对移位序列和码字进行处理，计算窗口个数，并根据窗口个数判断码字有效性。根据不同移位编码对应的窗口个数判断编码是否属于有效编码，并遍历码长对应的所有码字，从中选择出所有有效编码。有益的技术效果：本发明可以生成固定码长对应的所有有效编码，且有效编码具有最多的连续检测窗口。

Description

一种星载SAR发射时序编码方法及装置
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，具体地是一种星载SAR发射时序编码方法及装置。
背景技术
星载SAR技术发展迅速，已经成为主要的对地观测手段，且星载SAR系统可以全天候、全天时对地观测。随着电磁环境的日益复杂，星载SAR系统工作环境日益恶化，SAR系统工作期间容易受到外部信号影响，从而降低系统工作效能。星载SAR系统正常工作阶段发射时序固定，对各类干扰信号不具备实时检测的能力。通过传统漏脉冲方法可以实现对干扰信号的检测，但漏脉冲方法的有效检测窗口数量少。因此，需要通过设计发射时序编码方法，提升有效检测窗口数量。
发明内容
本发明为了提高星载SAR系统接收端连续检测窗口的数量，通过采取二进制编码方法，实现编码长度确定情况下，获得该码长对应的全部有效编码。有效码字确保接收端具有数量最多的连续检测窗口。发射时序编码不改变SAR系统发射信号样式，对发射时序进行控制，最小时间单元是SAR系统的重复周期。二进制编码方法中，1表示该时间单元进行发射，0表示该时间单元不进行发射。
一种星载SAR发射时序编码方法，通过计算机并按如下步骤进行，
步骤一：输入参数，获取编码长度L；
步骤二：对码字T进行初始化；
步骤三：移位序列J初始化；
步骤四：令移位序列J右移，获得右移i位的移位系列Ji；
步骤五：计算码字T在每次移位后对应的有效检测窗次数Ns；
步骤六：依据有效检测窗次数Ns，判断当前码字是否为有效检测码字：
若不是，返回步骤二；
若是，先保存当前码字的数值；再判断移位序列J是否移位至L-1位：如移动到L-1位，则进入步骤七；如尚未移位至L-1位时，则返回步骤4；
步骤七：计算码字T每次移位对应的有效检测窗口个数Ns的累加和Nd，并选取Nd最大的码字为有效检测码字，输出结果。
采用本发明所述的编码方法的装置，通过合成孔径雷达的中央电子设备中时序控制模块，对发射时序进行控制；编码要求参数由中央电子设备数剧处理模块获取。
换言之，本发明中有效编码的流程如下：
(1)根据待检测区域的斜距范围和星载SAR系统重复周期确定编码长度，并初始化码字和移位序列。
(2)按照编码规则对移位序列和码字进行处理，计算窗口个数，并根据窗口个数判断码字有效性
(3)根据不同移位编码对应的窗口个数判断编码是否属于有效编码，并遍历码长对应的所有码字，从中选择出所有有效编码。
有益的技术效果
本发明是指通过利用二进制编码方法对星载SAR发射时序进行编码，以重复周期为单位，1表示发射，0表示不发射。利用星地几何关系造成的延迟，采取该编码方法得到有效编码，有效编码可以在接收端构建数量最多的连续检测窗口。
本发明尤其突出的特点是：可以生成固定码长对应的所有有效编码，且有效编码具有最多的连续检测窗口。
附图说明
图1计算有效编码流程图。
图2为L＝5时，码字个数按照检测次数Nd的数量直方图。
图3是当L＝5时，所有有效编码。
具体实现方法
下面结合附图对本发明的发射时序编码技术进行详细说明；
一种星载SAR发射时序编码方法，通过计算机并按如下步骤进行，
步骤一：输入参数，获取编码长度L；
步骤二：对码字T进行初始化；
步骤三：移位序列J初始化；
步骤四：令移位序列J右移，获得右移i位的移位系列Ji；
步骤五：计算码字T在每次移位后对应的有效检测窗次数Ns；
步骤六：依据有效检测窗次数Ns，判断当前码字是否为有效检测码字：
若不是，返回步骤二；
若是，先保存当前码字的数值；再判断移位序列J是否移位至L-1位：如移动到L-1位，则进入步骤七；如尚未移位至L-1位时，则返回步骤4；
步骤七：计算码字T每次移位对应的有效检测窗口个数Ns的累加和Nd，并选取Nd最大的码字为有效检测码字，输出结果。
进一步说，在步骤一中，计算编码长度的步骤是：
按照式(1)计算编码长度L：
式1中，TPRT为SAR的重复周期、RDmax为待检测区域斜距最大值、待检测区域斜距最小值RDmin，为向上取整符号，C为光速。
进一步说，在步骤二中，对码字T进行初始化的方法是，首先确定码字T对应的十进制序号d，然后根据d的取值范围，遍历所有序号d生成对应码字。
进一步说，在步骤二中，对码字T进行初始化的具体步骤为：
步骤2.1：计算序号d的取值范围：序号d为整数，码字总长度为L，码字T的第一个码元T(1)为1；T(1)＝1表示第一个重复周期SAR系统均正常发射信号；其余L-1位采取2进制编码方法；序号d总共对应2(L-1)种码字，d的取值范围如式(2)所示：
d∈[0 2L-1-1] (式2)
步骤2.2：码字T的第2位至第L位码元由十进制序号d转为二进制组成，如式(3)所示：
T＝[T(1),dec2bin(d)] (式3)
其中，dec2bin()等同于MATLAB中的同名函数。
进一步说，步骤三所述的移位序列J的初始化，是按照式(4)进行的：
J＝T (式4)。
进一步说，在步骤四中，移位序列J右移一位，表示为J1；移位序列最大移位个数为L-1位，因此右移i位的移位系列表示为Ji，其移位递推关系如式(5)所示：
Ji＝J(i-1)→1 (式5)。
进一步说，在步骤五中，有效检测窗次数Ns的获取方法为：
步骤5.1：对码字T延拓，记为如式(6)所示：
Ji＝J(i-1)→1 (式6)
步骤5.2：计算延拓后码字与移位序列J的异或，记为JE：
步骤5.3：将JE与作差，取其阶跃函数，记为JD
JD(i)＝μ[JE(i)-T(i)] (式8)
式8中，μ[·]为阶跃函数；在JD中，1码元表示有效检测窗口，0码元表示无效检测窗口；
步骤5.4：统计JD中1码元的个数，表示有效检测窗口个数，记为Ns。
进一步说，步骤六用以判断当前码字是否为有效检测码字，具体为：
若Ns大于0，表明码字T在当前移位下存在有效检测窗，则保存当前有效检测窗口Ns数值，然后重复步骤四，继续执行，直至移位序列J移位至L-1位，即J＝J(L-1)，当i＝L-1时，跳出循环；
若Ns等于0，表示码字T不是有效码字，则重复步骤二，初始化码字T，序号d加1，生成新码字。
采用本发明所述的编码方法的装置，通过合成孔径雷达的中央电子设备中时序控制模块，对发射时序进行控制；编码要求参数由中央电子设备数剧处理模块获取。
优选的方案是，本发明按如下流程实现：
步骤一：计算编码长度L，输入参数为SAR重复周期TPRT、待检测区域斜距最大值RDmax、最小值RDmin、光速C。按照式(1)计算编码长度。
式中，为向上取整符号。
步骤二：初始化码字T，首先确定码字T对应的十进制序号d，然后根据d的取值范围，遍历所有序号d生成对应码字。
(1)计算序号d的取值范围，序号d为整数，码字总长度为L，其中任意码字第一个码元T(1)均为1，表示第一个重复周期SAR系统均正常发射信号。其余L-1位采取2进制编码方法，则总共对应2(L-1)种码字，d的取值范围如式(2)所示。
d∈[0 2L-1-1] (2)
(2)码字T的第2位至第L位码元由十进制序号d转为二进制组成，如式(3)所示。
T＝[T(1),dec2bin(d)] (3)
其中dec2bin()为MATLAB内置十进制转二进制函数。
步骤三：初始化移位序列，移位序列J按照式(4)进行初始化。
J＝T (4)
步骤四：移位序列J右移。移位序列J右移一位，可以表示为J1。移位序列最大移位个数为L-1位。因此右移i位的移位系列表示为Ji，其移位递推关系如式(5)所示：
Ji＝J(i-1)→1 (5)
步骤五：计算码字T在每次移位后对应的有效检测窗次数Ns.
(1)延拓码字T，记为如式(6)所示。
(2)计算延拓后码字与移位序列J的异或，记为JE
(3)JE与进行作差，并取其阶跃函数，记为JD
JD(i)＝μ[JE(i)-T(i)] (8)
其中，μ[·]为阶跃函数，JD中1码元表示有效检测窗口，0码元表示无效检测窗口。
(4)统计JD中1码元的个数，表示有效检测窗口个数，记为Ns。
步骤六：判断当前码字是否为有效检测码字。
(1)若Ns不等于0，表明码字T在当前移位下存在有效检测窗，则保存当前有效检测窗口Ns数值，然后重复步骤四，继续执行，直至移位序列J移位至L-1位，即J＝J(i-1)。
(2)若Ns等于0，表示码字T不是有效码字，则重复步骤二，初始化码字T，序号d加1，生成新码字。
步骤七：计算码字T每次移位对应的有效检测窗口个数Ns的累加和Nd。Nd表示码字T在所有移位下的检测窗口个数。并选取Nd最大的码字为有效检测码字。
实施案例1：
待检测区域最近斜距RDmin为680km，最远斜距RDmax1000km，SAR系统重复频率为2000Hz。
步骤一、计算编码长度，通过计算L＝4.266，取整后L＝5.
步骤二、初始化，二进制编码的序号d范围为[0 15]，则初始化码字T将d转为二进制码。初始化后码字T与序号d一一对应。例如d＝0，T可以表示为：
T＝[1 0 0 0 0]
步骤三、初始化移位序列J，J＝T
步骤四、右移一位，可以表示为：J＝[0 1 0 0 0 0]
步骤五、
(1)对T进行延拓后，表示为
(2)取异或后，JE可以表示为：
JE＝[1 1 0 0 0 1 0 0 0 0]
(3)JE与进行作差，并取阶跃函数后，JD可以表示为：
JE＝[0 1 0 0 0 0 0 0 0 0]
(4)有效检测窗口个数Ns等于1，Ns＝1.
步骤六、Ns＞0，表明该码字T[1 0 0 0 0]为有效码字，则重复步骤四，继续移位。
步骤七、移位序列J最大右移4位后，即各个移位后序列重复步骤五至步骤七，直到序号d取到最大值，遍历所有码字并统计各个码字对应的Nd，如图2所示。选取Nd最大的码字作为则有效检测码如图3所示，其对应的总检测次数如图1所示。
本发明主要是提出一种星载SAR发射时序编码技术，生成有效检测码。有效检测码具有数量最多的连续检测窗口。通过待检测区域斜距范围确定编码长度，结合有效编码的生成步骤，可以获取固定长度情况下的有效编码。最后通过实例分析，进一步详细描述了获取有效编码的步骤。

Claims (9)

1.一种星载SAR发射时序编码方法，其特征在于，通过计算机并按如下步骤进行，
步骤一：输入参数，获取编码长度L；
步骤二：对码字T进行初始化；
步骤三：移位序列J初始化；
步骤四：令移位序列J右移，获得右移i位的移位系列Ji；
步骤五：计算码字T在每次移位后对应的有效检测窗次数Ns；
步骤六：依据有效检测窗次数Ns，判断当前码字是否为有效检测码字：
若不是，返回步骤二；
若是，先保存当前码字的数值；再判断移位序列J是否移位至L-1位：如移动到L-1位，则进入步骤七；如尚未移位至L-1位时，则返回步骤4；
步骤七：计算码字T每次移位对应的有效检测窗口个数Ns的累加和Nd，并选取Nd最大的码字为有效检测码字，输出结果。
2.根据权利要求1所述的一种星载SAR发射时序编码方法，其特征在于，在步骤一中，计算编码长度的步骤是：
按照式(1)计算编码长度L：
式1中，TPRT为SAR的重复周期、RDmax为待检测区域斜距最大值、待检测区域斜距最小值RDmin，为向上取整符号，C为光速。
3.根据权利要求1所述的一种星载SAR发射时序编码方法，其特征在于，在步骤二中，对码字T进行初始化的方法是，首先确定码字T对应的十进制序号d，然后根据d的取值范围，遍历所有序号d生成对应码字。
4.根据权利要求1或2所述的一种星载SAR发射时序编码方法，其特征在于，在步骤二中，对码字T进行初始化的具体步骤为：
步骤2.1：计算序号d的取值范围：序号d为整数，码字总长度为L，码字T的第一个码元T(1)为1；T(1)＝1表示第一个重复周期SAR系统均正常发射信号；其余L-1位采取2进制编码方法；序号d总共对应2(L-1)种码字，d的取值范围如式(2)所示：
d∈[0 2L-1-1] (式2)
步骤2.2：码字T的第2位至第L位码元由十进制序号d转为二进制组成，如式(3)所示：
T＝[T(1),dec2bin(d)] (式3)
其中，dec2bin()等同于MATLAB中的同名函数。
5.根据权利要求1所述的一种星载SAR发射时序编码方法，其特征在于，步骤三所述的移位序列J的初始化，是按照式(4)进行的：
J＝T (式4)。
6.根据权利要求1所述的一种星载SAR发射时序编码方法，其特征在于，在步骤四中，移位序列J右移一位，表示为J1；移位序列最大移位个数为L-1位，因此右移i位的移位系列表示为Ji，其移位递推关系如式(5)所示：
Ji＝J(i-1)→1 (式5)。
7.根据权利要求1所述的一种星载SAR发射时序编码方法，其特征在于，在步骤五中，有效检测窗次数Ns的获取方法为：
步骤5.1：对码字T延拓，记为如式(6)所示：
Ji＝J(i-1)→1 (式6)
步骤5.2：计算延拓后码字与移位序列J的异或，记为JE：
步骤5.3：将JE与作差，取其阶跃函数，记为JD
JD(i)＝μ[JE(i)-T(i)] (式8)
式8中，μ[·]为阶跃函数；在JD中，1码元表示有效检测窗口，0码元表示无效检测窗口；
步骤5.4：统计JD中1码元的个数，表示有效检测窗口个数，记为Ns。
8.根据权利要求1所述的一种星载SAR发射时序编码方法，其特征在于，步骤六用以判断当前码字是否为有效检测码字，具体为：
若Ns大于0，表明码字T在当前移位下存在有效检测窗，则保存当前有效检测窗口Ns数值，然后重复步骤四，继续执行，直至移位序列J移位至L-1位，即J＝J(L-1)，当i＝L-1时，跳出循环；
若Ns等于0，表示码字T不是有效码字，则重复步骤二，初始化码字T，序号d加1，生成新码字。
9.采用权利要求1至8任一所述的编码方法的装置，其特征在于，通过合成孔径雷达的中央电子设备中时序控制模块，对发射时序进行控制；编码要求参数由中央电子设备数剧处理模块获取。
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