CN109884632A - 一种抑制距离模糊方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种抑制距离模糊方法，所述方法包括：确定所述发射信号的脉冲时序关系；确定正交非线性调频信号；利用所述正交非线性调频信号对所述发射信号进行调制；根据所述脉冲时序关系，对调制后的发射信号进行发射，确定所述调制后的发射信号的回波数据；根据所述调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像；本申请实施例还公开了一种抑制距离模糊装置及计算机可读存储介质。
Description
技术领域
本申请实施例涉及通信技术领域，涉及但不限于一种抑制距离模糊方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
雷达俯仰向(距离向)天线方向图不是理想波束，天线俯仰向波束覆盖的实际宽度宽于测绘带，所以距离向在被主瓣照射的测绘带区域外部同样也有回波能量返回，这些外部回波与测绘带内的有用回波混合在一起，经信号处理后会使得雷达图像质量下降，这部分能量称之为距离模糊(Range Ambiguity)。
全极化(quadrature polarimetric，quad-pol)合成孔径雷达(SyntheticAperture Radar，SAR)是SAR研究和发展的趋势，相对于单极化SAR而言，全极化SAR可以探测到更为丰富的地物散射信息；但是，全极化SAR系统所面临的关键问题是：交叉极化通道(cross polarimetric，cross-pol)受强同极化(co-polarimetric，co-pol)距离模糊信号的干扰，使得全极化SAR系统的距离模糊问题相当严重。
发明内容
本申请实施例期望提供一种抑制距离模糊方法、装置及计算机可读存储介质。
本申请实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，提供了一种抑制距离模糊方法，所述方法包括：
确定所述发射信号的脉冲时序关系；
确定正交非线性调频信号；
利用所述正交非线性调频信号对所述发射信号进行调制；
根据所述脉冲时序关系，对调制后的发射信号进行发射，确定所述调制后的发射信号的回波数据；
根据所述调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像。
在上述方案中，所述确定所述发射信号的脉冲时序关系，包括：
根据所述发射信号的脉冲重复频率，确定所述发射信号的脉冲时序关系，其中，脉冲时序关系PRI＝1/PRF，PRF为所述发射信号的脉冲重复频率。
在上述方案中，所述确定正交非线性调频信号，包括：
根据分段线性函数确定非线性调频信号的时频关系函数；根据所述时频关系函数确定所述非线性调频信号的时域函数；根据所述时域函数确定所述非线性调频信号的相关性能参数；根据所述相关性能参数确定所述非线性调频信号的数学模型；根据所述非线性调频信号的脉冲宽度和带宽设定初始化非线性调频信号；根据所述数学模型，利用增广拉格朗日遗传模拟退火混合算法对所述初始化非线性调频信号进行迭代，得到正交非线性调频信号。
在上述方案中，发射信号包括左旋圆极化信号和右旋圆极化信号，所述利用所述正交非线性调频信号对所述发射信号进行调制，包括：
利用s1对左旋圆极化信号进行调制，利用s2对右旋圆极化信号进行调制，其中，s1和s2为正交非线性调频信号。
在上述方案中，所述方法还包括：确定所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵；
相应地，所述根据所述脉冲时序关系，对调制后的发射信号进行发射，确定所述调制后的发射信号的回波数据，包括：
根据所述脉冲时序关系，交替发射调制后的发射信号；
根据所述脉冲时序关系和所述极化散射矩阵，确定所述调制后的发射信号的回波数据，所述调制后的发射信号的回波数据以极化散射矩阵SCTLR的形式表征，其中，
其中，SHL表征发射通道为L接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的回波，SHR表征发射通道为R接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的回波，SVL表征发射通道为L接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的回波，SVR表征发射通道为R接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的回波；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的发射电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式。
在上述方案中，所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵SCTLR的表达式为，
其中，SHL表征发射通道为L接收通道为H的回波通道的回波，SHR表征发射通道为R接收通道为H的回波通道的回波，SVL表征发射通道为L接收通道为V的回波通道的回波，SVR表征发射通道为R接收通道为V的回波通道的回波；L为左旋圆极化的发射电磁波极化方式，R为右旋圆极化的发射电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式。
在上述方案中，所述确定所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵，包括：
确定所述极化散射矩阵SCTLR中的地物散射系数SHL、SHR、SVL和SVR，其中，
其中，和为线极化回波通道的回波，表征发射通道为H接收通道为H的线极化回波通道的回波，表征发射通道为V接收通道为H的线极化回波通道的回波，表征发射通道为H接收通道为V的线极化回波通道的回波，表征发射通道为V接收通道为V的线极化回波通道的回波；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式；
根据所述地物散射系数SHL、SHR、SVL和SVR，得到所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵。
在上述方案中，所述根据所述调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像，包括：
根据调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵，确定混合极化合成孔径雷达SAR系统的四极化图像；
根据混合极化SAR系统的四极化图像，确定全极化SAR系统的四极化图像；
其中，全极化SAR系统的四极化图像包括：
其中，SHH表征发射通道为H接收通道为H的全极化回波通道的图像，SHV表征发射通道为V接收通道为H的全极化回波通道的图像，SVH表征发射通道为H接收通道为V的全极化回波通道的图像，SVV表征发射通道为V接收通道为V的全极化回波通道的图像；SHL表征发射通道为L接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的图像，SHR表征发射通道为R接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的图像，SVL表征发射通道为L接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的图像，SVR表征发射通道为R接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的图像；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式。
第二方面，提供了一种抑制距离模糊装置，所述装置包括：第一确定模块、第二确定模块、调制模块、收发模块和生成模块；其中，
所述第一确定模块，用于确定所述发射信号的脉冲时序关系；
所述第二确定模块，用于确定正交非线性调频信号；
所述调制模块，用于利用所述正交非线性调频信号对所述发射信号进行调制；
所述收发模块，用于根据所述脉冲时序关系，对调制后的发射信号进行发射，确定所述调制后的发射信号的回波数据；
所述生成模块，用于根据所述调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像。
第三方面，提供了一种抑制距离模糊装置，所述装置包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行第一方面所述方法的步骤。
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。
本申请实施例所提供的抑制距离模糊方法、装置及计算机可读存储介质，确定所述发射信号的脉冲时序关系；确定正交非线性调频信号；利用所述正交非线性调频信号对所述发射信号进行调制；根据所述脉冲时序关系，对调制后的发射信号进行发射，确定所述调制后的发射信号的回波数据；根据所述调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像；如此，采用本申请实施例的抑制距离模糊方法，能够在极化SAR系统中达到对距离模糊能量的抑制要求。
附图说明
图1为本申请实施例的抑制距离模糊方法的流程示意图；
图2为本申请实施例的抑制距离模糊方法的流程示意图；
图3为本申请实施例的新型混合极化系统信号发射接收的时序图；
图4为本申请实施例的采用线性调频信号生成的混合极化SAR图像；
图5为本申请实施例的采用正交非线性调频信号的混合极化SAR图像；
图6为本申请实施例的抑制距离模糊装置的结构示意图；
图7为本申请实施例的抑制距离模糊装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本申请作进一步详细的说明。
图1为本申请实施例中抑制距离模糊方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤101：确定所述发射信号的脉冲时序关系；
在实际应用中，在混合极化SAR系统中，基于发射信号的脉冲重复频率，可以确定发射信号的脉冲时序关系。
在一实施例中，所述确定所述发射信号的脉冲时序关系，包括：根据所述发射信号的脉冲重复频率，确定所述发射信号的脉冲时序关系，其中，脉冲时序关系PRI＝1/PRF，PRF为所述发射信号的脉冲重复频率。
定义脉冲时序关系为PRI＝1/PRF，其中，PRF为脉冲重复频率；假设在混合极化SAR系统中，发射信号的脉冲重复频率为2PRF，则脉冲时序关系为PRI/2；
对于交替发射信号的混合极化SAR系统，单独的一个发射通道，比如：L或者R，发射信号的脉冲重复频率为PRFS＝PRF，则发射脉冲的脉冲时序关系为PRIS＝1/PRFS＝PRI。
步骤102：确定正交非线性调频信号；
基于搜索算法确定正交非线性调频信号，搜索算法可包括：增广拉格朗日算法、贪婪算法、广拉格朗日遗传模拟退火混合算法等算法。
在一实施例中，所述确定正交非线性调频信号，包括：根据分段线性函数确定非线性调频信号的时频关系函数；根据所述时频关系函数确定所述非线性调频信号的时域函数；根据所述时域函数确定所述非线性调频信号的相关性能参数；根据所述相关性能参数确定所述非线性调频信号的数学模型；根据所述非线性调频信号的脉冲宽度和带宽设定初始化非线性调频信号；根据所述数学模型，利用增广拉格朗日算法对所述初始化非线性调频信号进行迭代，得到正交非线性调频信号。
根据分段线性函数确定非线性调频信号的时频关系函数，根据时频关系函数确定非线性调频信号的时域函数，根据时域函数确定非线性调频信号的相关性能参数，其中，相关性能参数可包括自相关性能参数、互相关性能参数；根据相关性能参数确定非线性调频信号的数学模型，比如：根据自相关性能参数确定非线性调频信号的第一数学模型，根据互相关性能参数确定非线性调频信号的第二数学模型；根据非线性调频信号的脉冲宽度和带宽设定初始化非线性调频信号；根据数学模型，利用增广拉格朗日算法对初始化非线性调频信号进行迭代，直至算法收敛，得到正交非线性调频信号。
步骤103：利用所述正交非线性调频信号对所述发射信号进行调制。
利用正交非线性调频信号对发射信号进行调制，在混合极化SAR系统中，发射信号为左旋圆极化信号和右旋圆极化信号。
在一实施例中，发射信号包括左旋圆极化信号和右旋圆极化信号，利用所述正交非线性调频信号对所述发射信号进行调制，包括：
利用s1对左旋圆极化信号进行调制，利用s2对右旋圆极化信号进行调制，其中，s1和s2为正交非线性调频信号。
正交非线性调频信号定义为s1、s2，其中，发射信号为左旋圆极化信号和右旋圆极化信号，利用s1对左旋圆极化信号进行调制，利用s2对右旋圆极化信号进行调制。
步骤104：根据所述脉冲时序关系，对调制后的发射信号进行发射，确定所述调制后的发射信号的回波数据；
根据脉冲时序关系交替发射经过s1、s2调制的发射信号，确定所述调制后的发射信号的回波数据。
在一实施例中，所述方法还包括：确定所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵；
相应地，所述根据所述脉冲时序关系，对调制后的发射信号进行发射，确定所述调制后的发射信号的回波数据，包括：
根据所述脉冲时序关系，交替发射调制后的的发射信号；
根据所述脉冲时序关系和所述极化散射矩阵，确定所述调制后的发射信号的回波数据，所述调制后的发射信号的回波数据以极化散射矩阵SCTLR的形式表征，其中，
其中，SHL表征发射通道为L接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的回波，SHR表征发射通道为R接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的回波，SVL表征发射通道为L接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的回波，SVR表征发射通道为R接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的回波；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式。
左旋圆极化信号采用正交非线性调频信号s1对其进行调制，右旋圆极化信号采用正交非线性调频信号s2对其进行调制，以HL通道SHL为例，由于信号的交替发射特性，HL通道回波的第一模糊区为HR通道距离模糊回波，而由于HR通道采取的为s2信号，不同于HL通道的s1信号，此时，由于这对信号的正交特性，当对回波进行成像操作时，HL通道的s1回波能得到良好聚焦，而HR的s2距离模糊回波则会散焦，从而不会严重影响到主HL图像的质量，从而在极化SAR系统中达到对距离模糊能量的抑制要求。
在一实施例中，所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵SCTLR的表达式为，
其中，SHL表征发射通道为L接收通道为H的回波通道的回波，SHR表征发射通道为R接收通道为H的回波通道的回波，SVL表征发射通道为L接收通道为V的回波通道的回波，SVR表征发射通道为R接收通道为V的回波通道的回波；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式。
在混合极化SAR系统中，发射信号经过地或者物体进行散射，确定发射信号的回波数据的极化散射矩阵。
在混合极化SAR系统中，发射信号的发射通道为L或R，接收通道为H或V，定义所述发射信号的回波通道为[HL，HR，VL，VR]，则回波按极化散射矩阵SCTLR定义为：其中，SHL表征发射通道为L接收通道为H的回波通道的回波，SHR、SVL和SVR表征的含义与SHL类似。
在一实施例中，所述确定所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵，包括：
确定所述极化散射矩阵SCTLR中的地物散射系数SHL、SHR、SVL和SVR，其中，
其中，和为线极化回波通道的回波，表征发射通道为H接收通道为H的线极化回波通道的回波，表征发射通道为V接收通道为H的线极化回波通道的回波，表征发射通道为H接收通道为V的线极化回波通道的回波，表征发射通道为V接收通道为V的线极化回波通道的回波；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式；
根据所述地物散射系数SHL、SHR、SVL和SVR，得到所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵。
极化散射矩阵SCTLR中的SHL、SHR、SVL和SVR的定义如下：
和为线极化回波通道的回波，表征发射通道为V接收通道为H的线极化回波通道的回波，和表征的含义与类似，根据所述地物散射系数SHL、SHR、SVL和SVR，得到所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵。
步骤105：根据所述调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像。
根据调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像，从而在极化SAR系统中达到对距离模糊能量的抑制要求。
根据调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵，将成像系统看作是一个线性系统，可由混合极化SAR图像域的复图像恢复出全极化基下的四极化图像。
在一实施例中，所述根据所述调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像，包括：
根据调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵，确定混合极化合成孔径雷达SAR系统的四极化图像；
根据混合极化SAR系统的四极化图像，确定全极化SAR系统的四极化图像；
其中，全极化SAR系统的四极化图像包括：
其中，SHH表征发射通道为H接收通道为H的全极化回波通道的图像，SHV表征发射通道为V接收通道为H的全极化回波通道的图像，SVH表征发射通道为H接收通道为V的全极化回波通道的图像，SVV表征发射通道为V接收通道为V的全极化回波通道的图像；SHL表征发射通道为L接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的图像，SHR表征发射通道为R接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的图像，SVL表征发射通道为L接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的图像，SVR表征发射通道为R接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的图像；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式。
根据混合极化SAR系统中的调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵的SHL、SHR、SVL和SVR，确定混合极化合成孔径雷达SAR系统的四极化图像；再根据混合极化SAR系统的四极化图像，确定全极化SAR系统的四极化图像，由于圆极化图像的距离模糊性能经过正交信号波形优化，此时四极化图像的距离模糊性能也相应的得到提升。
在本申请实施例中，确定所述发射信号的脉冲时序关系；确定正交非线性调频信号；利用所述正交非线性调频信号对所述发射信号进行调制；根据所述脉冲时序关系，对调制后的发射信号进行发射，确定所述调制后的发射信号的回波数据；根据所述调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像；如此，能够在极化SAR系统中达到对距离模糊能量的抑制要求。
本实施例通过在混合极化SAR系统中的抑制距离模糊方法的具体步骤对本申请实施例提供的抑制距离模糊方法进行说明。
混合全极化系统，简称混合极化系统是不同于传统全极化系统的一种新型系统。在混合极化SAR系统中，系统通过同时发射经过交替调相后的两个空间正交的线极化(H和V)信号，来实现交替发射左旋圆极化波(Left Circular Polarization，LCP，L)或右旋圆极化波(Right Circular Polarization，RCP，R)，并通过两个空间正交的线极化H和V通道来接收信号。此时在回波信号构成上，同一个接收通道，比如：H或者V的接收回波在能量上大致处于同一量级，避免了传统全极化SAR系统中有着较强能量同极化模糊影响较弱能量交叉极化信号的现象，从而相较于全极化系统能够改善系统距离模糊性能。
星载SAR系统中可以通过天线赋形的方法压低对应距离模糊区位置的天线副瓣达到抑制距离模糊的效果，也可以降低脉冲重复频率(Pulse Recurrence Frequency，PRF)使得距离模糊区域更加远离天线主瓣的方法来抑制距离模糊。现有的距离模糊抑制方法包括：天线方向图赋形，方位相位编码技术(Azimuth Phase Coding，APC)和距离向数字波束形成(Digital Beam Forming，DBF)技术。
信号的脉冲压缩是一种频谱扩展方法，用于最小化峰值功率、最大化信噪比和获取高聚焦分辨率目标。传统SAR信号通常采用线性调频(Linear Frequency Modulation，LFM)信号(Chirp信号)作为发射脉冲信号，该信号具有良好的脉冲压缩比，能够在SAR成像中获得较为良好的目标聚焦效果并满足较好的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)要求。
理想的正交信号波形的自相关函数为理想的冲击函数形式，并且正交信号波形对之间的互相关函数为零。但根据能量守恒原理，这种理想信号是不存在的。本申请实施例中所述的正交信号波形对，指的是基于拥有类噪声特性的两个非线性调频(None LinearFrequency Modulation，NLFM)信号，这两个信号各自的自相关函数具有较好的脉冲压缩比，且两信号对之间的互相关函数近似为0，其互相关函数平均能量远小于上述各自信号的自相关函数峰值能量，从而有着良好的近似正交的特性。
正交信号的波形设计可以基于满足特定信号波形指标，比如：冲激响应宽度IRW、峰值旁瓣比PSLR、积分旁瓣比ISLR、自相关互相关能量比等，利用贪婪搜索算法搜索出特定的一对正交非线性调频信号。
混合极化系统由于其特有的发射接收时序关系，比如：交替发射、同时接收，切合距离模糊能量的形成原理。在混合极化SAR系统中交替发射该正交信号波形对，由于其自相关函数聚焦，互相关函数非聚焦的特性，可以在一定程度上进一步抑制混合极化SAR系统的距离模糊。
图2为本申请实施例中抑制距离模糊方法的实现流程示意图，如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤201：基于新型星载混合极化合成孔径雷达系统中的系统发射接收原理分析系统发射接收时序，进而定义脉冲时序关系；
具体的，在混合极化SAR系统中，混合极化系统信号发射接收的时序图如图3所示，假设系统的发射信号的脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency，PRF)为2PRF，定义发射脉冲的脉冲重复间隔(Pulse Repetition Interval，PRI)为PRI＝1/PRF，则系统连续发射脉冲间隔为PRI/2。对于交替发射中单独的一个发射通道，比如：L或者R，发射信号的脉冲重复频率为PRFS＝PRF，则发射脉冲的脉冲重复间隔为PRIS＝1/PRFS＝PRI。对于混合极化SAR系统两个通道，比如：H和V回波接收，可以定义为四个通道[HL，HR，VL，VR]。
混合极化四通道接收回波按地物散射系数矩阵SCTLR(Circular Transmit andLinear Receive，CTLR)定义为：
对于四个回波通道的数据构成如下：
步骤202：通过贪婪算法等搜索算法设计生成正交信号波形对；
具体的，对于正交信号波形，本申请实施例拟采用贪婪算法，基于非线性调频信号特性，结合连续分段信号原理，搜索出一对连续分段线性的非线性调频信号。搜索原则满足：
(1)低自相关旁瓣；
(2)窄冲激响应宽度(IRW)；
(3)低峰值旁瓣比(PSLR)，低积分旁瓣比(ISLR)；
(4)互相关能量低。
搜索出的一对正交非线性调频信号为S1(t)与S2(t)，由上面的搜索原则可以得知：
1)由于信号Si(t),i＝1,2由于窄IRW、低自相关旁瓣、低PSLR、低ISLR特性，能够使得采用该信号的SAR系统获得良好的图像分辨性能；
2)由于S1(t)与S2(t)之间的互相关函数能量低，通常相较于自相关能量低3-5dB，能够实现近似正交的特性。
步骤203：根据该新型系统特有的脉冲时序关系，将生成的正交信号波形应用在混合极化SAR系统中；
具体的，将正交信号S1(t)与S2(t)应用在混合极化SAR系统中，采取交替发射S1与S2信号的形式，此时，发射的左旋和右旋圆极化信号分别经过S1与S2调制，比如：下式中假设左旋(L)圆极化信号采用信号S1调制)：
以HL通道SHL为例，由于信号的交替发射特性，HL通道回波的第一模糊区为HR通道距离模糊回波，而由于HR通道采取的为S2信号，不同于HL通道的S1信号，此时，由于这对信号的正交特性，当对回波进行成像操作时，HL通道的S1回波能得到良好聚焦，而HR的S2距离模糊回波则会散焦，从而不会严重影响到主HL图像的质量。
步骤204：根据该新型混合极化SAR回波结构分别对获得的极化数据进行成像；
具体的，由于可以将成像系统看作是一个线性系统，可由混合极化SAR图像域的复图像恢复出全极化基下的四极化图像：
可知，由于圆极化图像的距离模糊性能经过正交信号波形优化，此时四极化图像的距离模糊性能也相应的得到提升。
本实施例通过具体的优化效果对本申请实施例提供的抑制距离模糊方法进行说明。
本申请实施例为对二维面目标图像作初步仿真验证。
图4为采用标准线性调频信号的混合极化SAR系统仿真图，经过仿真由回波生成及后续SAR成像算法生成的二维图像，图像中加入了属于另一区域的二维距离模糊能量，即一阶奇数模糊区，其中主信号与模糊信号回波都采用相同的线性调频信号，为清晰起见，模糊信号幅度加权与主信号一致。回波生成后采用此图在本实施例中作为验证参考图像。
图5为采用交替发射相互正交的一对非线性调频信号生成的混合极化SAR系统仿真图，经过仿真由回波生成及后续SAR成像算法生成的二维图像，图像中加入了属于另一区域的二维距离模糊能量，即一阶奇数模糊区，其中主信号回波采用说明书中所述正交信号对中的S1信号生成，模糊信号回波采用说明书中所述正交信号对中的S2信号生成。
将图4与图5对比，可以发现采用正交信号对生成回波并成像的图像，其图像较原始采用线性调频信号的图像在抑制距离模糊能力上具有显著提升。
从上面的描述中可以看出，采用本申请实施例提供的方法，能够有效地利用新型混合极化SAR系统的时序特点，结合正交信号的优势，能够较好的抑制混合极化SAR系统中的距离模糊。
本实施例提供一种抑制距离模糊装置，如图6所示，抑制距离模糊装置60包括：第一确定模块601、第二确定模块602、调制模块603、收发模块604和生成模块605；其中，
第一确定模块601，用于确定所述发射信号的脉冲时序关系；
第二确定模块602，用于确定正交非线性调频信号；
调制模块603，用于利用所述正交非线性调频信号对所述发射信号进行调制；
所述收发模块604，用于根据所述脉冲时序关系，对调制后的发射信号进行发射，确定所述调制后的发射信号的回波数据；
所述生成模块605，用于根据所述调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像。
在一实施例中，第一确定模块601还用于：根据所述发射信号的脉冲重复频率，确定所述发射信号的脉冲时序关系，定义脉冲时序关系PRI＝1/PRF，其中，PRF为所述发射信号的脉冲重复频率。
在一实施例中，第二确定模块602还用于：根据分段线性函数确定非线性调频信号的时频关系函数；根据所述时频关系函数确定所述非线性调频信号的时域函数；
根据所述时域函数确定所述非线性调频信号的相关性能参数；根据所述相关性能参数确定所述非线性调频信号的数学模型；
根据所述非线性调频信号的脉冲宽度和带宽设定初始化非线性调频信号；
根据所述数学模型，利用增广拉格朗日算法对所述初始化非线性调频信号进行迭代，得到正交非线性调频信号。
在一实施例中，发射信号包括左旋圆极化信号和右旋圆极化信号，调制模块603还用于：利用s1对左旋圆极化信号进行调制，利用s2对右旋圆极化信号进行调制，其中，s1和s2为正交非线性调频信号。
在一实施例中，装置60还包括：第三确定模块606还用于：确定所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵；
相应地，调制模块603还用于：根据所述脉冲时序关系，交替发射调制后的发射信号；
根据所述脉冲时序关系和所述极化散射矩阵，确定所述调制后的发射信号的回波数据，所述调制后的发射信号的回波数据以极化散射矩阵SCTLR的形式表征，其中，
其中，SHL表征发射通道为L接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的回波，SHR表征发射通道为R接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的回波，SVL表征发射通道为L接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的回波，SVR表征发射通道为R接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的回波；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式。
在一实施例中，第三确定模块606还用于：所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵SCTLR的表达式为，
其中，SHL表征发射通道为L接收通道为H的回波通道的回波，SHR表征发射通道为R接收通道为H的回波通道的回波，SVL表征发射通道为L接收通道为V的回波通道的回波，SVR表征发射通道为R接收通道为V的回波通道的回波；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式。
在一实施例中，第三确定模块606还用于：确定所述极化散射矩阵SCTLR中的地物散射系数SHL、SHR、SVL和SVR，其中，
其中，和为线极化回波通道的回波，表征发射通道为H接收通道为H的线极化回波通道的回波，表征发射通道为V接收通道为H的线极化回波通道的回波，表征发射通道为H接收通道为V的线极化回波通道的回波，表征发射通道为V接收通道为V的线极化回波通道的回波；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式；
根据所述地物散射系数SHL、SHR、SVL和SVR，得到所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵。
在一实施例中，生成模块605还用于：根据调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵，确定混合极化合成孔径雷达SAR系统的四极化图像；根据混合极化SAR系统的四极化图像，确定全极化SAR系统的四极化图像；
其中，全极化SAR系统的四极化图像包括：
其中，SHH表征发射通道为H接收通道为H的全极化回波通道的图像，SHV表征发射通道为V接收通道为H的全极化回波通道的图像，SVH表征发射通道为H接收通道为V的全极化回波通道的图像，SVV表征发射通道为V接收通道为V的全极化回波通道的图像；SHL表征发射通道为L接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的图像，SHR表征发射通道为R接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的图像，SVL表征发射通道为L接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的图像，SVR表征发射通道为R接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的图像；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式。
需要说明的是，上述实施例提供的抑制距离模糊装置在进行抑制距离模糊时，都仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。
基于前述的实施例，本申请实施例提供一种抑制距离模糊装置，所述装置包括处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，以实现：
确定所述发射信号的脉冲时序关系；
确定正交非线性调频信号；
利用所述正交非线性调频信号对所述发射信号进行调制；
根据所述脉冲时序关系，对调制后的发射信号进行发射，确定所述调制后的发射信号的回波数据；
根据所述调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像。
需要说明的是，图7为本申请实施例抑制距离模糊装置的一种硬件实体示意图，如图7所示，抑制距离模糊装置700包括：一个处理器701、至少一个通信总线702、用户接口703、至少一个外部通信接口704和存储器705。其中，通信总线702配置为实现这些组件之间的连接通信。其中，用户接口703可以包括显示屏，外部通信接口704可以包括标准的有线接口和无线接口。
上述本申请实施例揭示的方法可以应用于所述处理器701中，或者由所述处理器701实现。所述处理器701可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过所述处理器701中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的所述处理器701可以是通用处理器、DSP，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。所述处理器701可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器705，所述处理器701读取存储器705中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。
可以理解，本申请实施例的存储器(存储器705)可以是易失性存储器或者非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-OnlyMemory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory)、磁性随机存取存储器(FRAM，ferromagnetic random access memory)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-OnlyMemory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(SRAM，Static Random Access Memory)、同步静态随机存取存储器(SSRAM，Synchronous Static Random Access Memory)、动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)、同步动态随机存取存储器(SDRAM，Synchronous Dynamic Random Access Memory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM，Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)、增强型同步动态随机存取存储器(ESDRAM，Enhanced Synchronous Dynamic Random AccessMemory)、同步连接动态随机存取存储器(SLDRAM，SyncLink Dynamic Random AccessMemory)、直接内存总线随机存取存储器(DRRAM，Direct Rambus Random Access Memory)。本申请实施例描述的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
这里需要指出的是：以上终端实施例项的描述，与上述方法描述是类似的，具有同方法实施例相同的有益效果，因此不做赘述。对于本申请终端实施例中未披露的技术细节，本领域的技术人员请参照本申请方法实施例的描述而理解，为节约篇幅，这里不再赘述。
在示例性实施例中，本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，具体为计算机可读存储介质，例如包括存储计算机程序的存储器705，上述计算机程序可由处理器701处理，以完成前述方法所述步骤。计算机可读存储介质可以是FRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory、磁表面存储器、光盘、或CD-ROM等存储器。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器处理时实现：
确定所述发射信号的脉冲时序关系；
确定正交非线性调频信号；
利用所述正交非线性调频信号对所述发射信号进行调制；
根据所述脉冲时序关系，对调制后的发射信号进行发射，确定所述调制后的发射信号的回波数据；
根据所述调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像。
这里需要指出的是：以上计算机介质实施例项的描述，与上述方法描述是类似的，具有同方法实施例相同的有益效果，因此不做赘述。对于本申请终端实施例中未披露的技术细节，本领域的技术人员请参照本申请方法实施例的描述而理解，为节约篇幅，这里不再赘述。
以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。
Claims (11)
1.一种抑制距离模糊方法，其特征在于，所述方法包括：
确定所述发射信号的脉冲时序关系；
确定正交非线性调频信号；
利用所述正交非线性调频信号对所述发射信号进行调制；
根据所述脉冲时序关系，对调制后的发射信号进行发射，确定所述调制后的发射信号的回波数据；
根据所述调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述发射信号的脉冲时序关系，包括：
根据所述发射信号的脉冲重复频率，确定所述发射信号的脉冲时序关系，其中，脉冲时序关系PRI＝1/PRF，PRF为所述发射信号的脉冲重复频率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定正交非线性调频信号，包括：
根据分段线性函数确定非线性调频信号的时频关系函数；根据所述时频关系函数确定所述非线性调频信号的时域函数；
根据所述时域函数确定所述非线性调频信号的相关性能参数；根据所述相关性能参数确定所述非线性调频信号的数学模型；
根据所述非线性调频信号的脉冲宽度和带宽设定初始化非线性调频信号；
根据所述数学模型，利用增广拉格朗日算法对所述初始化非线性调频信号进行迭代，得到正交非线性调频信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发射信号包括左旋圆极化信号和右旋圆极化信号，所述利用所述正交非线性调频信号对所述发射信号进行调制，包括：
利用s1对左旋圆极化信号进行调制，利用s2对右旋圆极化信号进行调制，其中，s1和s2为正交非线性调频信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：确定所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵；
相应地，所述根据所述脉冲时序关系，对调制后的发射信号进行发射，确定所述调制后的发射信号的回波数据，包括：
根据所述脉冲时序关系，交替发射调制后的发射信号；
根据所述脉冲时序关系和所述极化散射矩阵，确定所述调制后的发射信号的回波数据，所述调制后的发射信号的回波数据以极化散射矩阵SCTLR的形式表征，其中，
SHL表征发射通道为L接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的回波，SHR表征发射通道为R接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的回波，SVL表征发射通道为L接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的回波，SVR表征发射通道为R接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的回波；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵SCTLR的表达式为，
其中，SHL表征发射通道为L接收通道为H的回波通道的回波，SHR表征发射通道为R接收通道为H的回波通道的回波，SVL表征发射通道为L接收通道为V的回波通道的回波，SVR表征发射通道为R接收通道为V的回波通道的回波；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵，包括：
确定所述极化散射矩阵SCTLR中的地物散射系数SHL、SHR、SVL和SVR，其中，
其中，和为线极化回波通道的回波，表征发射通道为H接收通道为H的线极化回波通道的回波，表征发射通道为V接收通道为H的线极化回波通道的回波，表征发射通道为H接收通道为V的线极化回波通道的回波，表征发射通道为V接收通道为V的线极化回波通道的回波；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式；
根据所述地物散射系数SHL、SHR、SVL和SVR，得到所述发射信号的回波数据的极化散射矩阵。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像，包括：
根据调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵，确定混合极化合成孔径雷达SAR系统的四极化图像；
根据混合极化SAR系统的四极化图像，确定全极化SAR系统的四极化图像；
其中，全极化SAR系统的四极化图像包括：
其中，SHH表征发射通道为H接收通道为H的全极化回波通道的图像，SHV表征发射通道为V接收通道为H的全极化回波通道的图像，SVH表征发射通道为H接收通道为V的全极化回波通道的图像，SVV表征发射通道为V接收通道为V的全极化回波通道的图像；SHL表征发射通道为L接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的图像，SHR表征发射通道为R接收通道为H的调制后的发射信号的回波通道的图像，SVL表征发射通道为L接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的图像，SVR表征发射通道为R接收通道为V的调制后的发射信号的回波通道的图像；L为左旋圆极化的电磁波极化方式，R为右旋圆极化的电磁波极化方式，H为水平极化的电磁波极化方式，V为垂直极化的电磁波极化方式。
9.一种抑制距离模糊装置，其特征在于，所述装置包括：第一确定模块、第二确定模块、调制模块、收发模块和生成模块；其中，
所述第一确定模块，用于确定所述发射信号的脉冲时序关系；
所述第二确定模块，用于确定正交非线性调频信号；
所述调制模块，用于利用所述正交非线性调频信号对所述发射信号进行调制；
所述收发模块，用于根据所述脉冲时序关系，对调制后的发射信号进行发射，确定所述调制后的发射信号的回波数据；
所述生成模块，用于根据所述调制后的发射信号的回波数据的极化散射矩阵生成图像。
10.一种抑制距离模糊装置，其特征在于，包括处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
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