CN109884633B - 一种时差补偿方法、装置及存储介质 - Google Patents

一种时差补偿方法、装置及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN109884633B
CN109884633B CN201910130708.1A CN201910130708A CN109884633B CN 109884633 B CN109884633 B CN 109884633B CN 201910130708 A CN201910130708 A CN 201910130708A CN 109884633 B CN109884633 B CN 109884633B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
time difference
determining
phase
compensation
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
CN201910130708.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109884633A (zh
Inventor
赵鹏飞
邓云凯
王宇
刘大成
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.)
Institute of Electronics of CAS
Original Assignee
Institute of Electronics of CAS
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 Institute of Electronics of CAS filed Critical Institute of Electronics of CAS
Priority to CN201910130708.1A priority Critical patent/CN109884633B/zh
Publication of CN109884633A publication Critical patent/CN109884633A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109884633B publication Critical patent/CN109884633B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明实施例公开了一种时差补偿方法，所述方法包括：根据混合极化合成孔径雷达系统的发射脉冲的脉冲时序关系，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差；基于所述时差确定补偿相位；基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿；本发明还公开了一种时差补偿装置及存储介质。采用本发明的方法，能够有效地分析并补偿混合极化合成孔径雷达系统中通道间的时差，提高最终极化图像的成像质量。

Description

一种时差补偿方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及信号处理技术，尤其涉及一种时差补偿方法、装置及存储介质。
背景技术
全极化(full polarimetric，full-pol)合成孔径雷达(Synthetic ApertureRadar，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(crosspolarimetric，cross-pol)通道受到较强的同极化(co-polarimetric，co-pol)距离模糊(Range Ambiguity)信号的干扰，使得全极化SAR系统的距离模糊问题相当严重。
星载SAR系统中可以通过天线赋形的方法压制距离模糊区域位置的天线副瓣来达到抑制距离模糊的效果，也可以通过降低脉冲重复频率(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，正负调频技术，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。这些技术在一定程度上能够消除部分距离模糊，但对于传统全极化SAR系统中的交叉极化通道问题不能很好解决，且增加了系统复杂度和系统设计成本。
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。在回波信号构成上，同一个接收通道(H通道或者V通道)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的同极化模糊影响和较弱能量的交叉极化信号的现象，从而能够改善全极化系统的距离模糊问题。
但由于混合极化SAR系统重构的两个信号之间存在时间差，导致最终极化图像的成像质量差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种时差补偿方法、装置及存储介质，能够对混合极化SAR系统重构的两个信号之间存在时间差进行补偿，提高最终极化图像的成像质量。
本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，提供了一种时差补偿方法，所述方法包括：
根据混合极化合成孔径雷达系统的发射脉冲的脉冲时序关系，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差；
基于所述时差确定补偿相位；
基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿。
在上述方案中，所述确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差之前，所述方法还包括：
根据所述混合极化合成孔径雷达系统的脉冲重复频率和脉冲重复间隔，确定所述发射脉冲的脉冲时序关系。
在上述方案中，所述根据所述混合极化合成孔径雷达系统的脉冲重复频率和脉冲重复间隔，确定所述发射脉冲的脉冲时序关系，包括：
所述混合极化合成孔径雷达系统的脉冲重复频率为2PRF、脉冲重复间隔为PRI＝1/PRF时，对于交替发射中单独的一个发射通道，确定所述发射脉冲的重复频率为PRFS＝PRF；
以及，确定所述发射脉冲的重复间隔为PRIS＝PRI。
在上述方案中，所述根据混合极化合成孔径雷达系统的发射脉冲的脉冲时序关系，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差，包括：
基于所述发射脉冲的重复频率PRF和发射脉冲的重复间隔PRI，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差为PRI/2。
在上述方案中，所述基于所述时差确定补偿相位，包括：
基于所述时差，确定时差补偿量；
基于所述时差补偿量，确定所述补偿相位。
在上述方案中，所述基于所述时差，确定时差补偿量，包括：
当接收到第二信号的时间早于接收到第一信号的时间时，确定所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为PRI/2；
当接收到第一信号的时间早于接收到第二信号的时间时，确定所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为-PRI/2。
在上述方案中，所述基于所述时差补偿量，确定所述补偿相位，包括：
当所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为PRI/2，所述补偿相位为
Figure BDA0001975215390000031
当所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为-PRI/2，补偿相位为
Figure BDA0001975215390000032
其中，f表示所述信号的频率轴，范围为[-PRF/2，PRF/2]。
在上述方案中，所述基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿，包括：
将所述第一信号数据在频域与所述补偿相位相乘，以实现对所述第一信号的相位补偿。
在上述方案中，所述方法还包括：
对相位补偿后的第一信号进行成像。
在上述方案中，所述基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿之后，所述方法还包括：
根据所述第二信号和经过相位补偿后的所述第一信号，确定所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号。
在上述方案中，所述根据所述第二信号和经过相位补偿后的所述第一信号，确定所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号之后，所述方法还包括：
根据所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号，恢复全极化合成孔径雷达系统的回波数据；
根据恢复后的所述全极化合成孔径雷达系统的回波数据成像。
第二方面，提供了一种时差补偿装置，所述装置包括：第二确定模块、第三确定模块和补偿模块；其中，
所述第二确定模块，用于根据混合极化合成孔径雷达系统的发射脉冲的脉冲时序关系，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差；
所述第三确定模块，用于基于所述时差确定补偿相位；
所述补偿模块，用于基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿。
上述方案中，所述装置还包括：第一确定模块，用于根据所述混合极化合成孔径雷达系统的脉冲重复频率和脉冲重复间隔，确定所述发射脉冲的脉冲时序关系。
上述方案中，所述装置还包括：第一成像模块，用于对相位补偿后的第一信号进行成像。
上述方案中，所述装置还包括：第四确定模块，用于根据所述第二信号和经过相位补偿后的所述第一信号，确定所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号。
上述方案中，所述装置还包括：恢复模块，用于根据所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号，恢复全极化合成孔径雷达系统的回波数据；
第二成像模块，用于根据恢复后的所述全极化合成孔径雷达系统的回波数据成像。
第三方面，提供了一种时差补偿装置，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。
本发明提供的时差补偿方法、装置及存储介质，基于不同于传统全极化SAR系统的新型混合极化SAR系统的特有的发射脉冲的脉冲时序关系，确定混合极化SAR系统重构的两个信号之间的时差，根据所述时差确定补偿相位，在信号频域根据傅里叶时频关系，利用时移特性关系对混合极化SAR系统重构的两个信号之间需要补偿的时差进行补偿。采用本发明的方法，能够有效地分析并补偿混合极化SAR系统中通道间的时差，对混合极化信号恢复全极化信号时的成像匹配做基础，并最终实现对由混合极化SAR系统回波恢复出的全极化信号的图像的成像质量的优化，且不增加原系统的设计复杂度与研发成本。
附图说明
图1为本发明实施例一中的时差补偿方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中的混合极化SAR系统信号发射接收的时序示意图；
图3为本发明实施例二中不存在时差误差时的参考目标图像示意图；
图4为本发明实施例二中存在时差误差时的目标图像示意图；
图5为本发明实施例二中优化补偿后的目标图像示意图；
图6为本发明实施例三中的时差补偿装置的结构示意图；
图7为本发明实施例四中的时差补偿装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在对本发明实施例进行详细描述之前，首先对混合全极化SAR系统进行简要介绍。
混合全极化SAR系统(简称混合极化SAR系统)是不同于传统全极化SAR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。为了获取基于普通全极化SAR系统的回波数据，需要针对该新型混合极化SAR回波信号进行合并处理，即通过将相同接收通道接收到的左旋和右旋圆极化波进行相加或者相减，以拆分并得到混合极化SAR回波中含有的全极化信息。
实施例一
本发明实施例提供了一种时差补偿方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤101：根据混合极化合成孔径雷达系统的发射脉冲的脉冲时序关系，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差；
本发明实施例中，所述第一信号可以为右旋圆极化接收信号，所述第二信号可以为左旋圆极化接收信号。
本发明实施例中，执行步骤101之前，还包括：根据所述混合极化合成孔径雷达系统的脉冲重复频率和脉冲重复间隔，确定所述发射脉冲的脉冲时序关系。
在具体实施时，在混合极化SAR系统中，信号发射接收的时序如图2所示，当系统的发射信号的脉冲重复频率为2PRF时，发射脉冲的脉冲重复间隔为PRI＝1/PRF，则系统连续发射脉冲间隔为PRI/2。可以确定所述发射脉冲的脉冲时序关系：对于交替发射中单独的一个发射通道(L或者R)，发射脉冲的重复频率为PRFs＝PRF，发射脉冲的重复间隔为PRIs＝1/PRFs＝PRI。对于混合极化SAR系统两个通道(H和V)回波接收，可以定义为四个通道[HL,HR,VL,VR]，其中，L为左旋圆极化信号的发射通道，R为右旋圆极化信号的发射通道，H为水平接收通道，V为垂直接收通道。
令该混合极化四通道接收回波按地物散射系数矩阵SCTLR来定义：
Figure BDA0001975215390000061
其中，SHL为发射通道为L接收通道为H的回波通道的回波数据信号，SHR为发射通道为R接收通道为H的回波通道的回波数据信号，SVL为发射通道为L接收通道为V的回波通道的回波数据信号，SVR为发射通道为R接收通道为V的回波通道的回波数据信号。
则对于四个回波通道的数据构成如下(其中
Figure BDA0001975215390000074
上的标记表明信号与标准S信号存在区别)：
Figure BDA0001975215390000071
根据混合极化合成孔径雷达系统的发射脉冲的脉冲时序关系，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差为PRI/2，即左旋圆极化接收信号较右旋圆极化接收信号提前或者延后PRI/2时间。
根据由混合极化信号恢复全极化信号的要求，可以构造混合极化信号恢复全极化信号的转换矩阵：
Figure BDA0001975215390000072
此时，由混合极化信号恢复全极化信号的过程可以表述如下：
Figure BDA0001975215390000073
其中，SFULL为全极化回波信号矩阵，SHH为发射通道为H接收通道为H的全极化回波通道的回波数据信号，SHV为发射通道为V接收通道为H的全极化回波通道的回波数据信号，SVH为发射通道为H接收通道为V的全极化回波通道的回波数据信号，SVV为发射通道为V接收通道为V的全极化回波通道的回波数据信号。
步骤102：基于所述时差确定补偿相位；
本发明实施例中，所述基于所述时差确定补偿相位，包括：基于所述时差，确定时差补偿量；基于所述时差补偿量，确定所述补偿相位。
在具体实施时，由步骤101所设定的脉冲时序关系，得到混合极化SAR四个接收通道数据回波的时序关系如下：
Figure BDA0001975215390000081
其中，δ表示狄拉克函数，t表示信号时间轴，i表示序列标记。
为恢复全极化信号，将四个通道的回波数据分别展开：
Figure BDA0001975215390000082
为补偿被重构数据通道的通道间的时差，需要对第一信号，即右旋圆极化接收信号进行时差补偿：
本发明实施例中，所述基于所述时差确定时差补偿量包括两种情况，第一种情况为：当接收到第二信号的时间早于接收到第一信号的时间时，确定所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为PRI/2；也就是说，当系统先发射左旋圆极化信号脉冲，所需的时差补偿量为PRI/2，即对延迟的右旋圆极化接收信号进行补偿。
第二种情况为：当接收到第一信号的时间早于接收到第二信号的时间时，确定所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为-PRI/2；当系统先发射右旋圆极化信号脉冲，所需的时差补偿量为-PRI/2，即对超前的右旋圆极化接收信号进行延迟。
根据系统发射接收时序关系不同，对右旋圆极化接收信号的时差补偿量为：
Δτ＝±PRI/2 (7)
式中的+表示对右旋圆极化接收信号进行补偿；-表示对右旋圆极化接收信号进行延迟。
确定好所需的时差补偿量后，本发明实施例利用傅里叶时频变换中，时域延迟，频域移相的时延特性：时域信号表达式为s(t)，其对应的频域表达式为S(f)＝F[s(t)]，则当s(t)存在时间延迟时，即s(t-τ)，相应的得到其频域表达式为：
Figure BDA0001975215390000091
由混合极化SAR系统中的时序关系，该时间延时在收发系统稳定时为一固定值，满足以上关系。
对于所述时差，可以采取频域移相来进行其对应的时域时差的补偿或者延迟，从而在一定程度上达到能够恢复全极化信号的精度要求。
本发明实施例中，所述基于所述时差补偿量，确定所述补偿相位，包括：当所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为PRI/2，所述补偿相位为
Figure BDA0001975215390000092
当所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为-PRI/2，补偿相位为
Figure BDA0001975215390000093
即得到所述补偿相位如下：
Figure BDA0001975215390000094
步骤103：基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿。
本发明实施例中，所述基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿，包括：将所述第一信号数据在频域与所述补偿相位相乘，以实现对所述第一信号的相位补偿，得到补偿后的第一信号。
在具体实施时，通过在信号方位向做傅里叶变换，采用直接频域相乘的形式利用下述公式(10)对需要补偿的R通道进行相位补偿，具体实现数学表达式如下：
Figure BDA0001975215390000101
本发明实施例中，所述方法还包括：对相位补偿后的第一信号进行成像。
本发明实施例中，所述基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿之后，所述方法还包括：根据所述第二信号和经过相位补偿后的所述第一信号，确定所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号。
系统经过时差补偿后，所述混合极化SAR系统的四路回波数据信号为：
Figure BDA0001975215390000102
本发明实施例中，所述根据所述第二信号和经过相位补偿后的所述第一信号，确定所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号之后，所述方法还包括：根据所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号，恢复全极化合成孔径雷达系统的回波数据；根据恢复后的所述全极化合成孔径雷达系统的回波数据成像。
根据本发明实施例所述由混合极化信号恢复全极化信号的过程，可以得到：
Figure BDA0001975215390000103
其中，
Figure BDA0001975215390000104
为根据从混合极化SAR回波信号所恢复的四路全极化SAR回波数据。
根据本发明实施例的时差补偿方法，能够有效地分析并补偿混合极化SAR系统中通道间的时差，对混合极化信号恢复全极化信号时的成像匹配做基础，并最终实现对由混合极化SAR系统回波恢复出的全极化信号的图像的成像质量的优化，且不增加原系统的设计复杂度与研发成本。
实施例二
本实施例通过具体的优化效果对本发明实施例提供的时差补偿方法进行说明。
本实施例为对二维点目标图像作的初步仿真验证。
在图3、图4、图5中，y轴，即方位向(飞行器飞行方向)采样点(Azimuth SamplingPoint)轴，表示SAR成像中回波的时序顺序；x轴，即距离向(与飞行器飞行方向垂直方向)采样点(Range Sampling Point)轴，表示SAR成像中目标在距离向的所处位置。本实施例在该三个实例图中都进行了上采样(up-sampling)操作，以获得更为准确的定位精度。图中的坐标位置标明了点目标的相对坐标零点的相对位置。
图3为不存在时差误差的参考目标图像，在本实施例中代表混合极化SAR左旋圆极化波的成像结果，可以作为混合极化SAR理想右旋圆极化波的成像结果的参考图像。
图4为混合极化SAR右旋圆极化波的成像结果。将图4与图3进行比较，可以看到图像在方位向(代表回波时序)存在整体偏移情形。此时，若直接将图3和图4的数据进行求和(或求差)操作，并以此获得全极化SAR数据回波并成像，不难得知，由于图像对应位置不匹配，获得的全极化数据中的每一个单极化通道数据不仅仅含有原有理想单极化成分，还包含其他单极化通道数据，最终不利于后续的全极化数据地物分类的处理。
利用本发明实施例中的混合极化SAR时差补偿方法，获得补偿后的混合极化SAR右旋圆极化成像数据并成像，结果如图5所示。将图5与图3和图4进行对比，可见该补偿方法能够正确地将图像相对位置校正到与混合极化SAR左旋圆极化图像相同的位置。此时，再对图3和图5所代表的混合极化SAR左旋和右旋圆极化数据进行处理，就能获得较好的全极化SAR回波数据。
从上面的描述中可以看出，根据本发明实施例的时差补偿方法，能够有效地分析并补偿混合极化SAR系统中通道间的时差，对混合极化信号恢复全极化信号时的成像匹配做基础，并最终实现对由混合极化SAR系统回波恢复出的全极化信号的图像的成像质量的优化，且不增加原系统的设计复杂度与研发成本。
实施例三
本实施例提供一种时差补偿装置，如图6所示，时差补偿装置60包括：第二确定模块602、第三确定模块603和补偿模块604；其中，
所述第二确定模块602，用于根据混合极化合成孔径雷达系统的发射脉冲的脉冲时序关系，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差；
本发明实施例中，所述第一信号可以为右旋圆极化接收信号，所述第二信号可以为左旋圆极化接收信号。
本发明实施例中，所述装置还包括：第一确定模块601，用于根据所述混合极化合成孔径雷达系统的脉冲重复频率和脉冲重复间隔，确定所述发射脉冲的脉冲时序关系。
在具体实施时，在混合极化SAR系统中，信号发射接收的时序如图2所示，当系统的发射信号的脉冲重复频率为2PRF时，发射脉冲的脉冲重复间隔为PRI＝1/PRF，则系统连续发射脉冲间隔为PRI/2。可以确定所述发射脉冲的脉冲时序关系：对于交替发射中单独的一个发射通道(L或者R)，发射脉冲的重复频率为PRFs＝PRF，发射脉冲的重复间隔为PRIs＝1/PRFs＝PRI。对于混合极化SAR系统两个通道(H和V)回波接收，可以定义为四个通道[HL,HR,VL,VR]，其中，L为左旋圆极化信号的发射通道，R为右旋圆极化信号的发射通道，H为水平接收通道，V为垂直接收通道。
令该混合极化四通道接收回波按地物散射系数矩阵SCTLR来定义：
Figure BDA0001975215390000121
其中，SHL为发射通道为L接收通道为H的回波通道的回波数据信号，SHR为发射通道为R接收通道为H的回波通道的回波数据信号，SVL为发射通道为L接收通道为V的回波通道的回波数据信号，SVR为发射通道为R接收通道为V的回波通道的回波数据信号。
则对于四个回波通道的数据构成如下(其中
Figure BDA0001975215390000131
上的标记表明信号与标准S信号存在区别)：
Figure BDA0001975215390000132
根据混合极化合成孔径雷达系统的发射脉冲的脉冲时序关系，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差为PRI/2，即左旋圆极化接收信号较右旋圆极化接收信号提前或者延后PRI/2时间。
根据由混合极化信号恢复全极化信号的要求，可以构造混合极化信号恢复全极化信号的转换矩阵：
Figure BDA0001975215390000133
此时，由混合极化信号恢复全极化信号的过程可以表述如下：
Figure BDA0001975215390000134
其中，SFULL为全极化回波信号矩阵，SHH为发射通道为H接收通道为H的全极化回波通道的回波数据信号，SHV为发射通道为V接收通道为H的全极化回波通道的回波数据信号，SVH为发射通道为H接收通道为V的全极化回波通道的回波数据信号，SVV为发射通道为V接收通道为V的全极化回波通道的回波数据信号。
所述第三确定模块603，用于基于所述时差确定补偿相位；
本发明实施例中，所述基于所述时差确定补偿相位，包括：基于所述时差，确定时差补偿量；基于所述时差补偿量，确定所述补偿相位。
在具体实施时，由本发明实施例中所设定的脉冲时序关系，得到混合极化SAR四个接收通道数据回波的时序关系如下：
Figure BDA0001975215390000141
其中，δ表示狄拉克函数，t表示信号时间轴，i表示序列标记。
为恢复全极化信号，将四个通道的回波数据分别展开：
Figure BDA0001975215390000142
为补偿被重构数据通道的通道间的时差，需要对第一信号，即右旋圆极化接收信号进行时差补偿：
本发明实施例中，所述基于所述时差确定时差补偿量包括两种情况，第一种情况为：当接收到第二信号的时间早于接收到第一信号的时间时，确定所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为PRI/2；也就是说，当系统先发射左旋圆极化信号脉冲，所需的时差补偿量为PRI/2，即对延迟的右旋圆极化接收信号进行补偿。
第二种情况为：当接收到第一信号的时间早于接收到第二信号的时间时，确定所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为-PRI/2；当系统先发射右旋圆极化信号脉冲，所需的时差补偿量为-PRI/2，即对超前的右旋圆极化接收信号进行延迟。
根据系统发射接收时序关系不同，对右旋圆极化接收信号的时差补偿量为：
Δτ＝±PRI/2 (7)
式中的+表示对右旋圆极化接收信号进行补偿；-表示对右旋圆极化接收信号进行延迟。
确定好所需的时差补偿量后，本发明实施例利用傅里叶时频变换中，时域延迟，频域移相的时延特性：时域信号表达式为s(t)，其对应的频域表达式为S(f)＝F[s(t)]，则当s(t)存在时间延迟时，即s(t-τ)，相应的得到其频域表达式为：
Figure BDA0001975215390000151
由混合极化SAR系统中的时序关系，该时间延时在收发系统稳定时为一固定值，满足以上关系。
对于所述时差，可以采取频域移相来进行其对应的时域时差的补偿或者延迟，从而在一定程度上达到能够恢复全极化信号的精度要求。
本发明实施例中，所述基于所述时差补偿量，确定所述补偿相位，包括：当所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为PRI/2，所述补偿相位为
Figure BDA0001975215390000152
当所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为-PRI/2，补偿相位为
Figure BDA0001975215390000153
即得到所述补偿相位如下：
Figure BDA0001975215390000154
所述补偿模块604，用于基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿。
本发明实施例中，所述基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿，包括：将所述第一信号数据在频域与所述补偿相位相乘，以实现对所述第一信号的相位补偿，得到补偿后的第一信号。
在具体实施时，通过在信号方位向做傅里叶变换，采用直接频域相乘的形式利用下述公式(10)对需要补偿的R通道进行相位补偿，具体实现数学表达式如下：
Figure BDA0001975215390000161
本发明实施例中，所述装置还包括：第一成像模块605，用于对相位补偿后的第一信号进行成像。
本发明实施例中，所述装置还包括：第四确定模块606，用于根据所述第二信号和经过相位补偿后的所述第一信号，确定所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号。
系统经过时差补偿后，所述混合极化SAR系统的四路回波数据信号为：
Figure BDA0001975215390000162
本发明实施例中，所述装置还包括：恢复模块607，用于根据所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号，恢复全极化合成孔径雷达系统的回波数据；第二成像模块608，用于根据恢复后的所述全极化合成孔径雷达系统的回波数据成像。
根据本发明实施例所述由混合极化信号恢复全极化信号的过程，可以得到：
Figure BDA0001975215390000163
其中，
Figure BDA0001975215390000164
为根据从混合极化SAR回波信号所恢复的四路全极化SAR回波数据。
根据本发明实施例的时差补偿装置，能够有效地分析并补偿混合极化SAR系统中通道间的时差，对混合极化信号恢复全极化信号时的成像匹配做基础，并最终实现对由混合极化SAR系统回波恢复出的全极化信号的图像的成像质量的优化，且不增加原系统的设计复杂度与研发成本。
实施例四
基于前述的实施例，本发明实施例提供一种时差补偿装置，如图7所示，所述装置包括处理器702和用于存储能够在处理器702上运行的计算机程序的存储器701；其中，所述处理器702用于运行所述计算机程序时，以实现：
根据混合极化合成孔径雷达系统的发射脉冲的脉冲时序关系，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差；
基于所述时差确定补偿相位；
基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿；
本发明实施例中，所述确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差之前，还包括：
根据所述混合极化合成孔径雷达系统的脉冲重复频率和脉冲重复间隔，确定所述发射脉冲的脉冲时序关系；
本发明实施例中，所述方法还包括：
对相位补偿后的第一信号进行成像。
本发明实施例中，所述基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿之后，还包括：根据所述第二信号和经过相位补偿后的所述第一信号，确定所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号。
本发明实施例中，所述确定所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号之后，还包括：根据所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号，恢复全极化合成孔径雷达系统的回波数据；根据恢复后的所述全极化合成孔径雷达系统的回波数据成像。
上述本发明实施例揭示的方法可以应用于所述处理器702中，或者由所述处理器702实现。所述处理器702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702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702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702可以实现或者执行本发明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。结合本发明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701，所述处理器702读取存储器701中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。
可以理解，本发明实施例的存储器(存储器701)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)。本发明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：以上时差补偿装置实施例项的描述，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。对于本发明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发明方法实施例的描述而理解，为节约篇幅，这里不再赘述。
实施例五
在示例性实施例中，本发明实施例还提供了一种存储介质，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701，上述计算机程序可由处理器702处理，以完成前述方法所述步骤。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。
本发明实施例还提供一种存储介质，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：
根据混合极化合成孔径雷达系统的发射脉冲的脉冲时序关系，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差；
基于所述时差确定补偿相位；
基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿；
本发明实施例中，所述确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差之前，还包括：
根据所述混合极化合成孔径雷达系统的脉冲重复频率和脉冲重复间隔，确定所述发射脉冲的脉冲时序关系；
本发明实施例中，所述方法还包括：
对相位补偿后的第一信号进行成像。
本发明实施例中，所述基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿之后，还包括：根据所述第二信号和经过相位补偿后的所述第一信号，确定所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号。
本发明实施例中，所述确定所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号之后，还包括：根据所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号，恢复全极化合成孔径雷达系统的回波数据；根据恢复后的所述全极化合成孔径雷达系统的回波数据成像。
这里需要指出的是：以上存储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。对于本发明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发明方法实施例的描述而理解，为节约篇幅，这里不再赘述。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种时差补偿方法，其特征在于，所述方法包括：
根据混合极化合成孔径雷达系统的发射脉冲的脉冲时序关系，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差；其中，所述第一信号为右旋圆极化接收信号，所述第二信号为左旋圆极化接收信号；
基于所述时差确定补偿相位；
基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿；
其中，所述基于所述时差确定补偿相位，包括：基于所述时差，确定时差补偿量；基于所述时差补偿量，确定所述补偿相位；
其中，所述基于所述时差，确定时差补偿量，包括：
当接收到第二信号的时间早于接收到第一信号的时间时，确定所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为PRI/2；当接收到第一信号的时间早于接收到第二信号的时间时，确定所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为-PRI/2；其中，PRI为发射脉冲的重复间隔；
其中，所述基于所述时差补偿量，确定所述补偿相位，包括：当所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为PRI/2，所述补偿相位为
Figure FDA0002897479080000011
当所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为-PRI/2，补偿相位为
Figure FDA0002897479080000012
其中，f表示所述信号的频率轴，范围为[-PRF/2，PRF/2]。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差之前，所述方法还包括：
根据所述混合极化合成孔径雷达系统的脉冲重复频率和脉冲重复间隔，确定所述发射脉冲的脉冲时序关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述混合极化合成孔径雷达系统的脉冲重复频率和脉冲重复间隔，确定所述发射脉冲的脉冲时序关系，包括：
所述混合极化合成孔径雷达系统的脉冲重复频率为2PRF、脉冲重复间隔为PRI＝1/PRF时，对于交替发射中单独的一个发射通道，确定所述发射脉冲的重复频率为PRFS＝PRF；
以及，确定所述发射脉冲的重复间隔为PRIS＝PRI。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据混合极化合成孔径雷达系统的发射脉冲的脉冲时序关系，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差，包括：
基于所述发射脉冲的重复频率PRF和发射脉冲的重复间隔PRI，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差为PRI/2。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿，包括：
将所述第一信号数据在频域与所述补偿相位相乘，以实现对所述第一信号的相位补偿。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对相位补偿后的第一信号进行成像。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿之后，所述方法还包括：
根据所述第二信号和经过相位补偿后的所述第一信号，确定所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二信号和经过相位补偿后的所述第一信号，确定所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号之后，所述方法还包括：
根据所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号，恢复全极化合成孔径雷达系统的回波数据；
根据恢复后的所述全极化合成孔径雷达系统的回波数据成像。
9.一种时差补偿装置，其特征在于，所述装置包括：第二确定模块、第三确定模块和补偿模块；其中，
所述第二确定模块，用于根据混合极化合成孔径雷达系统的发射脉冲的脉冲时序关系，确定每个接收通道内接收到的第一信号与第二信号之间的时差；其中，所述第一信号为右旋圆极化接收信号，所述第二信号为左旋圆极化接收信号；
所述第三确定模块，用于基于所述时差确定补偿相位；
所述补偿模块，用于基于所述补偿相位对接收到的第一信号进行相位补偿；
所述第三确定模块，还用于基于所述时差，确定时差补偿量；基于所述时差补偿量，确定所述补偿相位；其中，所述基于所述时差，确定时差补偿量，包括：当接收到第二信号的时间早于接收到第一信号的时间时，确定所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为PRI/2；当接收到第一信号的时间早于接收到第二信号的时间时，确定所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为-PRI/2；其中，所述基于所述时差补偿量，确定所述补偿相位，包括：当所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为PRI/2，所述补偿相位为
Figure FDA0002897479080000031
当所述第一信号与第二信号之间的时差补偿量为-PRI/2，补偿相位为
Figure FDA0002897479080000032
其中，f表示所述信号的频率轴，范围为[-PRF/2，PRF/2]。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第一确定模块，用于根据所述混合极化合成孔径雷达系统的脉冲重复频率和脉冲重复间隔，确定所述发射脉冲的脉冲时序关系。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第一成像模块，用于对相位补偿后的第一信号进行成像。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第四确定模块，用于根据所述第二信号和经过相位补偿后的所述第一信号，确定所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
恢复模块，用于根据所述混合极化合成孔径雷达系统的回波数据信号，恢复全极化合成孔径雷达系统的回波数据；
第二成像模块，用于根据恢复后的所述全极化合成孔径雷达系统的回波数据成像。
14.一种时差补偿装置，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。
15.一种存储介质，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。
CN201910130708.1A 2019-02-21 2019-02-21 一种时差补偿方法、装置及存储介质 Active CN109884633B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910130708.1A CN109884633B (zh) 2019-02-21 2019-02-21 一种时差补偿方法、装置及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910130708.1A CN109884633B (zh) 2019-02-21 2019-02-21 一种时差补偿方法、装置及存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109884633A CN109884633A (zh) 2019-06-14
CN109884633B true CN109884633B (zh) 2021-03-05

Family

ID=66928814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910130708.1A Active CN109884633B (zh) 2019-02-21 2019-02-21 一种时差补偿方法、装置及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109884633B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220057484A1 (en) * 2020-08-21 2022-02-24 Raytheon Company Rf scene generation simulation with external maritime surface

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2638531B1 (fr) * 1988-10-28 1992-03-20 Thomson Csf Systeme d'integration des voies somme et difference i.f.f. dans une antenne de surveillance radar
CN101162922A (zh) * 2006-10-13 2008-04-16 国际商业机器公司 用于补偿多个通信通道的延时的方法和装置
US8258996B2 (en) * 2007-05-08 2012-09-04 The Johns Hopkins University Synthetic aperture radar hybrid-quadrature-polarity method and architecture for obtaining the stokes parameters of radar backscatter
US7746267B2 (en) * 2007-05-08 2010-06-29 The Johns Hopkins University Synthetic aperture radar hybrid-polarity method and architecture for obtaining the stokes parameters of a backscattered field
CN101369017B (zh) * 2007-08-17 2010-11-17 电子科技大学 一种移变模式双基地合成孔径雷达成像方法
JP5376050B2 (ja) * 2010-04-15 2013-12-25 日本電気株式会社 交差偏波干渉補償装置、交差偏波干渉補償方法、プログラム及び位相推定方法
JP5561013B2 (ja) * 2010-08-17 2014-07-30 日本電気株式会社 Ｓａｒ装置
CN102540158B (zh) * 2010-12-08 2013-07-24 中国科学院电子学研究所 一种星载合成孔径雷达四极化方法
CN106772311A (zh) * 2016-11-23 2017-05-31 中国科学院电子学研究所 混合极化合成孔径雷达、发射误差修正系统及修正方法
CN108809438B (zh) * 2017-04-27 2020-03-06 深圳市中兴微电子技术有限公司 一种时差补偿方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN109884633A (zh) 2019-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4924229A (en) Phase correction system for automatic focusing of synthetic aperture radar
Zhang et al. Geometry-information-aided efficient radial velocity estimation for moving target imaging and location based on radon transform
Guo et al. Ground moving target indication via multichannel airborne SAR
Fan et al. A high-precision method of phase-derived velocity measurement and its application in motion compensation of ISAR imaging
US11579281B2 (en) Method and device for suppressing range ambiguity
CN109597072B (zh) 一种双基合成孔径雷达sar系统的成像处理方法及装置
Liu et al. A novel channel phase bias estimation method for spaceborne along-track multi-channel HRWS SAR in time-domain
CN109541597B (zh) 一种多站雷达isar图像配准方法
CN110632594A (zh) 一种长波长星载sar成像方法
KR20160050322A (ko) 타깃 탐지의 정확성 개선 방법
CN109884633B (zh) 一种时差补偿方法、装置及存储介质
Cai et al. First demonstration of RFI mitigation in the phase synchronization of LT-1 bistatic SAR
Jing et al. A novel two-step approach of error estimation for stepped-frequency MIMO-SAR
Li et al. Stepped-frequency inverse synthetic aperture radar imaging based on adjacent pulse correlation integration and coherent processing
Liu et al. MTRC compensation in high-resolution ISAR imaging via improved polar format algorithm based on ICPF
Lazarov et al. ISAR signal modeling and image reconstruction with entropy minimization autofocussing
CN113484829A (zh) 针对合成孔径雷达的1比特多假目标欺骗干扰的生成方法
Xiao et al. The range ambiguity suppression based on amplitude modulation chirp
Han et al. MIMO radar fast imaging algorithm based on sub-image combination
Zhang et al. Multiband Radar Signal Phase Reference Synthesis Based on Matrix Pencil Method
CN111638516A (zh) 基于双频共轭处理技术的太赫兹频段sar运动补偿算法
Yang et al. A Multi-Channel Radar Forward-Looking Imaging Algorithm Based on Super-Resolution Technique
CN116482686B (zh) 一种基于方位向自适应分块的高分辨率isar成像方法
Peng et al. Study on transmitting mode and imaging algorithm of MIMO-SAR
CN111505600B (zh) 基于stpc的fda-mimo雷达信号处理方法、装置及介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant