CN110703250A - 一种俯仰向空时编码合成孔径雷达的回波信号分离方法及装置 - Google Patents

一种俯仰向空时编码合成孔径雷达的回波信号分离方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种俯仰向空时编码合成孔径雷达的回波信号分离方法及装置，所述方法包括：接收多个子测绘带的混叠回波信号；针对所述多个子测绘带中的目标子测绘带，生成所述目标子测绘带关联的多个子波束；其中，所述多个子波束中的不同子波束指向所述目标子测绘带的不同方向，所述多个子波束中的每个子波束的零点用于对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制；基于所述多个子波束以及所述多个子波束对应的多个零点对所述混叠回波信号进行处理，生成所述目标子测绘带的目标回波信号。

Description

一种俯仰向空时编码合成孔径雷达的回波信号分离方法及 装置
技术领域
本申请涉及雷达技术领域，特别涉及一种俯仰向空时编码合成孔径雷达(Space-Time Waveform Encoding Synthetic Aperture Radar,STWE SAR)的回波信号分离方法及装置。
背景技术
星载SAR是指搭载在卫星上的SAR。由于星载SAR采用微波成像技术，可实现全天时、全天候观测，是重要的对地观测手段。根据应用需求，星载SAR需要实现高分辨率宽幅成像，同时缩短回波窗长度以更方便地进行系统设计，并有效减少星上需采样存储的数据量，俯仰向空时编码SAR是一种行之有效的新工作模式，其系统工作原理如图1所示(以两个子测绘带为例)。发射信号时，天线在每个脉冲重复时间内以串发的方式通过不同指向的窄波束分别照射不同的子测绘带，其中，远距端的子测绘带较近距端的子测绘带更早被照射到，通过合理设计发射时序，可以使各子测绘带回波重叠，从而有效缩短回波窗长度，提高系统设计的灵活性，从而有效减少了星上需要采样存储的数据量。
俯仰向空时编码SAR在实现高分辨率宽幅成像上的优势是明显的，但是由于各子测绘带回波重叠，要发挥其系统性能，需要将在时间上重叠的回波信号进行分离，而对回波信号分离程度的好坏直接影响了系统性能。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种俯仰向空时编码SAR的回波信号分离方法及装置。
本申请实施例提供一种回波信号分离方法，所述方法包括：
接收多个子测绘带的混叠回波信号；
针对所述多个子测绘带中的目标子测绘带，生成所述目标子测绘带关联的多个子波束；其中，所述多个子波束中的不同子波束指向所述目标子测绘带的不同方向，所述多个子波束中的每个子波束的零点用于对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制；
基于所述多个子波束以及所述多个子波束对应的多个零点对所述混叠回波信号进行处理，生成所述目标子测绘带的目标回波信号。
在本申请一可选实施方式中，所述接收多个子测绘带的混叠回波信号之前，所述方法还包括：
分时发射线性调频信号，以使所述线性调频信号照射在所述多个子测绘带上，其中，距离SAR较远的子测绘带的照射时间早于距离所述SAR较近的子测绘带的照射时间。
在本申请一可选实施方式中，所述基于所述多个子波束以及所述多个子波束对应的多个零点对所述混叠回波信号进行处理，生成所述目标子测绘带的目标回波信号，包括：
针对所述多个子波束的每个子波束，利用所述子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的部分回波信号，并利用所述子波束的零点对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制；
通过所述多个子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的多部分回波信号；
对所述多部分回波信号进行滤波，并对滤波后的所述多部分回波信号进行合成，得到所述目标子测绘带的目标回波信号。
在本申请一可选实施方式中，所述多个子波束通过多路波束形成器生成，其中，所述多路波束形成器中的第i路用以提取所述目标子测绘带的部分回波信号，并对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制的加权矢量为：
其中，
Figure BDA0002261549860000031
i为子波束的编号，负号表示子波束在中心子波束的左侧，正号表示子波束在中心子波束的右侧，M为所述多个子波束的个数，em为第m个元素为1其余为零的列向量，Vi为第i个子波束的接收阵列多重矩阵。
在本申请一可选实施方式中，针对第i个子波束对应的部分回波信号，按照以下频带范围对该部分回波信号进行滤波：
其中，Br为发射信号带宽，M为所述多个子波束的个数。
在本申请一可选实施方式中，所述多个子波束中的相邻两个子波束之间的角度为
Figure BDA0002261549860000033
其中，
Figure BDA0002261549860000034
为所述目标子测绘带的脉冲下视角宽度，M为所述多个子波束的个数。
在本申请一可选实施方式中，所述多个子波束对应多个零点，所述多个零点中的相邻两个零点之间的角度为
Figure BDA0002261549860000035
其中，
Figure BDA0002261549860000036
为所述目标子测绘带以外的子测绘带的脉冲下视角宽度，M为所述多个子波束的个数。
在本申请一可选实施方式中，所述对滤波后的所述多部分回波信号进行合成，得到所述目标子测绘带的目标回波信号，包括：
按照在时域或频域对滤波后的所述多部分回波信号进行求和，得到所述目标子测绘带的目标回波信号。
本申请实施例提供一种俯仰向空时编码SAR的回波信号分离的装置，所述装置包括：
接收单元，用于接收多个子测绘带的混叠回波信号；
生成单元，用于针对所述多个子测绘带中的目标子测绘带，生成所述目标子测绘带关联的多个子波束；其中，所述多个子波束中的不同子波束指向所述目标子测绘带的不同方向，所述多个子波束中的每个子波束的零点用于对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制；
处理单元，用于基于所述多个子波束以及所述多个子波束对应的多个零点对所述混叠回波信号进行处理，用于生成所述目标子测绘带的目标回波信号。
在本申请一可选实施方式中，所述装置还包括：
发射单元，用于在所述接收单元接收多个子测绘带的混叠回波信号之前分时发射线性调频信号，以使所述线性调频信号照射在所述多个子测绘带上，其中，距离SAR较远的子测绘带的照射时间早于距离所述SAR较近的子测绘带的照射时间。
在本申请一可选实施方式中，所述处理单元，用于针对所述多个子波束的每个子波束，利用所述子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的部分回波信号，并利用所述子波束的零点对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制；通过所述多个子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的多部分回波信号；对所述多部分回波信号进行滤波，并对滤波后的所述多部分回波信号进行合成，得到所述目标子测绘带的目标回波信号。
在本申请一可选实施方式中，所述多路波束形成器中的第i路用以提取所述目标子测绘带的部分回波信号，并对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制的加权矢量为：
Figure BDA0002261549860000041
其中，
Figure BDA0002261549860000042
i为子波束的编号，负号表示子波束在中心子波束的左侧，正号表示子波束在中心子波束的右侧，M为所述多个子波束的个数，em为第m个元素为1其余为零的列向量，Vi为第i个子波束的接收阵列多重矩阵。
在本申请一可选实施方式中，针对第i个子波束对应的部分回波信号，按照以下频带范围对该部分回波信号进行滤波：
其中，Br为发射信号带宽，M为所述多个子波束的个数。
在本申请一可选实施方式中，所述多个子波束中的相邻两个子波束之间的角度为
Figure BDA0002261549860000052
其中，
Figure BDA0002261549860000053
为所述目标子测绘带的脉冲下视角宽度，M为所述多个子波束的个数。
在本申请一可选实施方式中，所述多个子波束对应多个零点，所述多个零点中的相邻两个零点之间的角度为
Figure BDA0002261549860000054
其中，
Figure BDA0002261549860000055
为所述目标子测绘带以外的子测绘带的脉冲下视角宽度，M为所述多个子波束的个数。
在本申请一可选实施方式中，所述处理单元用于按照在时域或频域对滤波后的所述多部分回波信号进行求和，得到所述目标子测绘带的目标回波信号。
在本申请实施例的技术方案中，接收多个子测绘带的混叠回波信号；针对所述多个子测绘带中的目标子测绘带，生成所述目标子测绘带关联的多个子波束；其中，所述多个子波束中的不同子波束指向所述目标子测绘带的不同方向，所述多个子波束中的每个子波束的零点用于对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制；基于所述多个子波束以及所述多个子波束对应的多个零点对所述混叠回波信号进行处理，生成所述目标子测绘带的目标回波信号。如此，可以有效补偿对所提取子测绘带回波的脉冲延展损失，进一步提高了系统信噪比，同时可以有效抑制干扰子测绘带的回波，实现了对俯仰向空时编码SAR回波信号的有效分离。而且，本申请的技术方案有利于降低系统复杂度，可保证回波分离与DBF合成处理的星上实时完成，实用性强。
附图说明
图1为俯仰向空时编码SAR的工作原理示意图(以两个子测绘带为例)；
图2为俯仰向多通道天线接收俯仰向空时编码SAR回波的信号接收几何及数字化流程示意图；
图3为本申请实施例提供的俯仰向空时编码SAR的回波信号分离方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的提取子测绘带1的回波信号工作原理示意图；
图5为本申请实施例技术方案的实施方法的处理流程示意图；
图6为理想情况下分离出的子测绘带1的回波信号实部和通道1接收回波信号实部示意图；
图7为使用LCMV方法提取的子测绘带1的回波信号实部与LCMV方法抑制后的子测绘带2的回波信号实部示意图；
图8为使用本申请实施例技术方案提取的子测绘带1的回波信号实部与使用本申请实施例技术方案抑制后的子测绘带2的回波信号实部示意图；
图9为本申请实施例的俯仰向空时编码SAR的回波信号分离的装置的结构示意图。
具体实施方式
为便于理解本申请实施例的技术方案，以下对本申请实施例的相关技术进行说明。
俯仰向空时编码SAR在实现高分辨率宽幅成像的优势很明显，但是其工作中的子测绘带的回波存在重叠现象。尽管各子测绘带回波在时间上重叠，但是它们来自不同的方向，即重叠的回波存在空间视角上的不同，在空时域对信号进行了编码。
使用俯仰向多通道天线接收回波，其信号接收几何及数字化流程如图2所示。基于不同子测绘带回波空间视角的不同，具备零点指向的数字波束形成(Digital BeamForming，DBF)技术存在潜在的回波分离能力，即使得DBF波束指向要提取的子测绘带回波方向，同时在其它子测绘带干扰回波的方向上设置零点，以俯仰向2个子测绘带为例，上述处理方法可表述为下式：
Figure BDA0002261549860000061
其中，m,n∈[1,2]，ωm表示要提取子测绘带m的回波时使用的DBF加权矢量，(·)H表示共轭转置，vm与vn分别表示第m个与第n个子脉冲对应的导向矢量，其表达式为：
Figure BDA0002261549860000071
其中，λ为发射信号载波波长，d为DBF天线的阵元间距，N为DBF天线的通道数量，θm(t)与θn(t)分别表示t时刻子测绘带m和子测绘带n的回波中心频点方向的天线法线偏移角，(·)T表示转置运算。定义接收阵列多重矩阵V为：
V＝[v1,v2] (3)
使用线性约束最小方差(Linear Constraint Minimum Variance，LCMV)算法可得到公式(1)的解为：
Figure BDA0002261549860000072
其中，
Figure BDA0002261549860000073
表示第m个元素为1其余元素为零的列向量。由于发射脉冲有一定的宽度，其在地面上有一定的延展性，利用公式(4)的加权矢量将存在问题。首先，对于要提取的子测绘带的回波，其DBF接收的脉冲延展损失没有得到补偿，这将在一定程度上恶化系统信噪比；其次，对于要抑制的子测绘带的回波，其只能保证在脉冲地面宽度的中心具有深度零陷，在其他位置零陷达不到系统要求的深度，从而造成不能有效抑制干扰回波，最终影响回波分离的有效性。
如果在回波分离前对各通道接收信号进行脉冲压缩，将分散的信号能量集中起来，则可以克服脉冲延展造成的信噪比损失和回波分离程度不够的问题。但是，对各通道信号进行实时脉冲压缩将极大增加系统的复杂度，不利于回波分离与DBF合成的星上实时处理。
为此，提出了本申请实施例的以下技术方案，为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。
本申请实施例提供一种俯仰向空时编码SAR的回波信号分离方法，图3为本申请实施例提供的俯仰向空时编码SAR的回波信号分离方法的流程示意图。如图3所示，所述俯仰向空时编码SAR的回波信号分离方法包括以下步骤：
步骤301：接收多个子测绘带的混叠回波信号。
需要说明的是，为便于描述，以下实施例将俯仰向空时编码SAR简称为SAR。
在本申请一可选实施方式中，所述SAR通过俯仰向多通道天线接收多个子测绘带的混叠回波信号，然后对接收的混叠回波信号进行采样存储用于后续的回波分离处理与成像处理。
步骤302：针对所述多个子测绘带中的目标子测绘带，生成所述目标子测绘带关联的多个子波束；其中，所述多个子波束中的不同子波束指向所述目标子测绘带的不同方向，所述多个子波束中的每个子波束的零点用于对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制。
在本申请实施例中，所述SAR使用多路波束形成器，其中，每路波束形成器使用不同的加权系数，从而生成不同指向的多个子波束，而且各子波束均有不同指向的零点。
以下结合图4对如何提取子测绘带中的回波信号进行描述，需要说明的是，图4是以俯仰向2个子测绘带(即子测绘带1和子测绘带2)为例来说明如何提取子测绘带中的回波信号，本申请实施例的技术方案不局限于2个子测绘带的例子，还可以应用于更多数目的子测绘带。
图4为本申请实施例提供的提取子测绘带1的回波信号工作原理示意图，其中，子测绘带2为子测绘带1的干扰子测绘带。如图4所示，边缘子波束之间的夹角与边缘零点指向之间的夹角分别为
Figure BDA0002261549860000081
和
Figure BDA0002261549860000082
其分别对应子测绘带1、2的脉冲下视角宽度，即所述SAR以多波束与多零点指向分别覆盖两个子测绘带的脉冲地面宽度。第m个子测绘带的脉冲下视角宽度
Figure BDA0002261549860000083
可表示为：
Figure BDA0002261549860000091
其中t为距离向时间，Tp为发射脉冲宽度，c为电磁波传播速度，Re为地球半径，Rse为载荷轨道半径，Θm(t)为t时刻第m个子测绘带回波中心频点方向的下视角。
在本申请实施例中，所述多个子波束中的相邻两个子波束之间的角度为
Figure BDA0002261549860000092
其中，
Figure BDA0002261549860000093
为所述目标子测绘带的脉冲下视角宽度，M为所述多个子波束的个数。
在本申请实施例中，所述多个子波束对应多个零点，所述多个零点中的相邻两个零点之间的角度为
Figure BDA0002261549860000094
其中，
Figure BDA0002261549860000095
为所述目标子测绘带以外的子测绘带的脉冲下视角宽度，M为所述多个子波束的个数。
如图4所示的接收几何关系，第i(
Figure BDA0002261549860000096
M为子波束个数，M的取值可以使脉冲下视角宽度切割到小于子波束3dB主瓣宽度)个子波束的来自两个子测绘带的回波导向矢量可定义为：
Figure BDA0002261549860000097
Figure BDA0002261549860000098
其中
Figure BDA0002261549860000099
d为天线阵元间距，N为通道数量，λ为载波波长，(·)T表示转置运算,θ1(t)与θ2(t)分别表示t时刻子测绘带1与2回波中心频点方向的天线法线偏移角。进而可定义第i个子波束的接收阵列多重矩阵Vi＝[vi1,vi2]，可求得第i个子波束形成器用于提取子测绘带m的回波并抑制其余子测绘带的回波的加权矢量为：
Figure BDA0002261549860000101
多子波束形成器使用不同的加权系数生成的多子波束与多零点指向将两个子测绘带的脉冲地面宽度分割为多个小段，分割后的脉冲下视角宽度小于各子波束的3dB主瓣宽度，从而可以有效降低脉冲延展带来的影响(包括要提取信号的脉冲延展损失问题以及要抑制信号的零陷深度不够的问题)。
步骤303：基于所述多个子波束以及所述多个子波束对应的多个零点对所述混叠回波信号进行处理，生成所述目标子测绘带的目标回波信号。
所述步骤303进一步包括：
步骤303a，针对所述多个子波束的每个子波束，利用所述子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的部分回波信号，并利用所述子波束的零点对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制。
在本申请实施例中，所述多个子波束通过多路波束形成器生成，其中，所述多路波束形成器中的第i路用以提取所述目标子测绘带的部分回波信号，并对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制的加权矢量为：
Figure BDA0002261549860000102
其中，i为子波束的编号，负号表示生成的子波束在中心子波束的左侧，正号表示生成的子波束在中心子波束的右侧，M为所述多个子波束的个数，em为第m个元素为1其余为零的列向量，Vi为第i个子波束的接收阵列多重矩阵。
步骤303b，通过所述多个子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的多部分回波信号。
在本申请实施例中，利用所述每个子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的部分回波信号等效于通过所述多个子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的多部分回波信号。
步骤303c，对所述多部分回波信号进行滤波，并对滤波后的所述多部分回波信号进行合成，得到所述目标子测绘带的目标回波信号。
在本申请实施例中，所述针对第i个子波束对应的部分回波信号，按照以下频带范围对该部分回波信号进行滤波：
Figure BDA0002261549860000111
其中，Br为发射信号带宽，M为所述多个子波束的个数。
在本申请一可选实施方式中，使用带通滤波器(Band-Pass Filter，BPF)对所提取的目标子测绘带的部分回波信号进行滤波，得到所述子波束对应的高增益窄频带信号。对于要提取的回波信号，在这一窄频带内可保证信号的高增益接收，从而缓解脉冲延展损失；对于要抑制的回波信号，在这一窄频带内可保证干扰信号的深度零陷，从而保证对干扰信号的有效抑制。
在本申请实施例中，所述对滤波后的所述多部分回波信号进行合成，得到所述目标子测绘带的目标回波信号，进一步包括按照在时域或频域对滤波后的所述多部分回波信号进行求和，得到所述目标子测绘带的目标回波信号。
本申请实施例的技术方案，1.使用多路波束形成器，并对波束形成器使用不同的加权系数可生成目标子测绘带的不同指向的多个子波束，并且各子波束均有不同指向的零点，从而可以降低对所提取子测绘带回波的脉冲延展损失，同时可以实现对其余干扰子测绘带内整个脉冲地面宽度的深度零陷抑制。2.使用带通滤波器提取出窄频带信号，可以实现各子波束分别高增益接收子测绘带的信号频带的一部分，同时可以对干扰子测绘带对应频带的信号的深度零陷和干扰抑制。3.对滤波后的所述多部分回波信号进行合成得到全宽带信号，实现了对目标子测绘带的回波信号的有效提取。
在执行步骤301之前还需要执行以下操作：分时发射线性调频信号，以使所述线性调频信号照射在所述多个子测绘带上，其中，距离SAR较远的子测绘带的照射时间早于距离所述SAR较近的子测绘带的照射时间。
在本申请一可选实施方式中，SAR发射机以一定的脉冲重复频率发射线性调频信号照射地面，在一个脉冲重复周期内，相控阵天线分时以不同的波束指向照射多个子测绘带。其中，距离SAR较远的子测绘带比距离SAR近的子测绘带更早地被照射到，通过这一合理的时序设计可使得各子测绘带回波在时域重叠，从而缩短回波窗长度，使系统设计更加灵活，同时减小星上需采样存储的数据量。
图5为本申请实施例技术方案的实施方法的处理流程示意图。在一些实施例中，可以按照图5所示的处理流程示意图提取子测绘带的回波信号。如图5所示，r1(t)，…，rN(t)为俯仰向多通道天线接收的混叠回波信号，将具有不同加权系数ωij(t)的多路波束形成器分别作用于混叠回波信号r1(t)，…，rN(t)，生成多个子波束，利用所述子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的部分回波信号，然后使用BPF对所提取的部分回波信号进行滤波，得到所述子波束对应的高增益窄频带信号，最后对滤波后的所述多部分回波信号按照在时域或频域对滤波后的所述多部分回波信号进行求和，得到所述目标子测绘带的目标回波信号：子测绘带1回波和子测绘带2回波。
在一可选实施方式中，以一个X波段俯仰向空时编码SAR系统示意本申请技术方案的效果，以传统LCMV方法的处理结果作为对比。系统设计参数如表1所示，
参数 取值
俯仰向通道数 16
通道间距 0.18m
载频 9.6GHz
轨道高度 700km
信号带宽 500MHz
采样率 600MHz
脉宽 60μs
子波束形成器数量 13
表1
以俯仰向2个子测绘带为例，每个子测绘带仿真3个点目标，子测绘带1的点目标为：P1、P2、P3，子测绘带2的点目标为：P1′、P2′、P3′，其中，点目标放置情况如图1所示，对应的点目标回波部分混叠。以图1的信号接收几何关系进行回波生成，生成的16路基带信号分别存储用于后续处理。图6为理想情况下分离出的子测绘带1的回波信号实部和通道1接收回波信号实部示意图，其中，左图为理想情况下分离出的子测绘带1的回波信号实部，以其作为参考，以提取子测绘带1的回波、抑制子测绘带2的回波为例评估所述方法的性能。图6右图为通道1接收的回波信号实部，其示意了各通道来自两个子测绘带的回波在时间上存在混叠的情况。
图7为使用LCMV方法提取的子测绘带1的回波信号实部与LCMV方法抑制后的子测绘带2的回波信号实部示意图。如图7左图所示，使用LCMV方法提取的子测绘带1的回波信号实部存在明显的幅度调制，这是由DBF接收的脉冲延展损失引起。如图7右图所示，使用LCMV方法抑制后的子测绘带2的回波信号实部有较大残留，这是由于脉冲在子测绘带2的延展特性，LCMV波束形成器只能在子测绘带2的各点目标回波信号的中心具有最深零陷，而在其他位置由于零陷深度不够，因此子测绘带2的回波信号有一定程度的残留。
图8为使用本申请实施例技术方案提取的子测绘带1的回波信号实部与使用本申请实施例技术方案抑制后的子测绘带2的回波信号实部示意图。如图8所示，左图所示的提取的子测绘带1的回波信号实部不存在明显的幅度调制，脉冲延展损失的影响基本被消除。右图所示的子测绘带2的回波信号在每个点目标的整个回波时间内都保证了较深的零陷，其回波信号残留比LCMV波束形成器有大幅降低。
为了量化评估本申请实施例的技术方案较传统方法的优势，对使用两种方法抑制子测绘带2的信号进行脉冲压缩，以参考信号脉冲压缩结果最大值做归一化，子测绘带2被抑制的各点目标脉冲压缩峰值统计如表2所示。
干扰点目标编号 P′<sub>1</sub> P′<sub>2</sub> P′<sub>3</sub>
LCMV波束形成器 -33.7dB -30.7dB -39.4dB
本申请技术方案 -58.0dB -56.4dB -61.8dB
表2
通过对比可知，本申请的技术方案较LCMV波束形成器对干扰信号的抑制平均提高了约24dB。本申请的技术方案可以实现对俯仰向空时编码SAR信号回波的良好分离。
本申请实施例的技术方案主要应用于俯仰向空时编码SAR回波信号的分离方法，但不限于俯仰向空时编码SAR，本申请实施例的技术方案还可适用于对方位向空时编码SAR进行回波信号分离。
本申请实施例提供一种俯仰向空时编码SAR的回波信号分离的装置，图9为本申请实施例的俯仰向空时编码SAR的回波信号分离的装置的结构示意图。如图9所示，所述装置900包括：
接收单元901，用于接收多个子测绘带的混叠回波信号；
生成单元902，用于针对所述多个子测绘带中的目标子测绘带，生成所述目标子测绘带关联的多个子波束；其中，所述多个子波束中的不同子波束指向所述目标子测绘带的不同方向，所述多个子波束中的每个子波束的零点用于对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制；
处理单元903，用于基于所述多个子波束以及所述多个子波束对应的多个零点对所述混叠回波信号进行处理，用于生成所述目标子测绘带的目标回波信号。
在本申请一实施方式中，所述装置还包括：发射单元904，用于在所述接收单元接收多个子测绘带的混叠回波信号之前分时发射线性调频信号，以使所述线性调频信号照射在所述多个子测绘带上，其中，距离SAR较远的子测绘带的照射时间早于距离所述SAR较近的子测绘带的照射时间。
在本申请一实施方式中，所述处理单元903，用于针对所述多个子波束的每个子波束，利用所述子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的部分回波信号，并利用所述子波束的零点对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制；通过所述多个子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的多部分回波信号；对所述多部分回波信号进行滤波，并对滤波后的所述多部分回波信号进行合成，得到所述目标子测绘带的目标回波信号。
在本申请一实施方式中，所述多路波束形成器中的第i路用以提取所述目标子测绘带的部分回波信号，并对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制的加权矢量为：
Figure BDA0002261549860000151
其中，
Figure BDA0002261549860000152
i为子波束的编号，负号表示子波束在中心子波束的左侧，正号表示子波束在中心子波束的右侧，M为所述多个子波束的个数，em为第m个元素为1其余为零的列向量，Vi为第i个子波束的接收阵列多重矩阵。
在本申请一实施方式中，针对第i个子波束对应的部分回波信号，按照以下频带范围对该部分回波信号进行滤波：
Figure BDA0002261549860000153
其中，Br为发射信号带宽，M为所述多个子波束的个数。
在本申请一实施方式中，所述多个子波束中的相邻两个子波束之间的角度为
Figure BDA0002261549860000154
其中，
Figure BDA0002261549860000155
为所述目标子测绘带的脉冲下视角宽度，M为所述多个子波束的个数。
在本申请一实施方式中，所述多个子波束对应多个零点，所述多个零点中的相邻两个零点之间的角度为
Figure BDA0002261549860000156
其中，
Figure BDA0002261549860000157
为所述目标子测绘带以外的子测绘带的脉冲下视角宽度，M为所述多个子波束的个数。
在本申请一实施方式中，所述处理单元903用于按照在时域或频域对滤波后的所述多部分回波信号进行合成，得到所述目标子测绘带的目标回波信号。
这里需要指出的是：以上俯仰向空时编码SAR的回波信号分离的装置的实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本申请中俯仰向空时编码SAR的回波信号分离的装置实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述而理解，为节约篇幅，因此不再赘述。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本申请上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种俯仰向空时编码合成孔径雷达SAR的回波信号分离方法，其特征在于，所述方法包括：
接收多个子测绘带的混叠回波信号；
针对所述多个子测绘带中的目标子测绘带，生成所述目标子测绘带关联的多个子波束；其中，所述多个子波束中的不同子波束指向所述目标子测绘带的不同方向，所述多个子波束中的每个子波束的零点用于对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制；
基于所述多个子波束以及所述多个子波束对应的多个零点对所述混叠回波信号进行处理，生成所述目标子测绘带的目标回波信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收多个子测绘带的混叠回波信号之前，所述方法还包括：
分时发射线性调频信号，以使所述线性调频信号照射在所述多个子测绘带上，其中，距离SAR较远的子测绘带的照射时间早于距离所述SAR较近的子测绘带的照射时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述多个子波束以及所述多个子波束对应的多个零点对所述混叠回波信号进行处理，生成所述目标子测绘带的目标回波信号，包括：
针对所述多个子波束的每个子波束，利用所述子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的部分回波信号，并利用所述子波束的零点对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制；
通过所述多个子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的多部分回波信号；
对所述多部分回波信号进行滤波，并对滤波后的所述多部分回波信号进行合成，得到所述目标子测绘带的目标回波信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多个子波束通过多路波束形成器生成，其中，所述多路波束形成器中的第i路用以提取所述目标子测绘带的部分回波信号，并对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制的加权矢量为：
其中，
Figure FDA0002261549850000022
i为子波束的编号，负号表示子波束在中心子波束的左侧，正号表示子波束在中心子波束的右侧，M为所述多个子波束的个数，em为第m个元素为1其余为零的列向量，Vi为第i个子波束的接收阵列多重矩阵。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，针对第i个子波束对应的部分回波信号，按照以下频带范围对该部分回波信号进行滤波：
Figure FDA0002261549850000023
其中，Br为发射信号带宽，M为所述多个子波束的个数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个子波束中的相邻两个子波束之间的角度为
Figure FDA0002261549850000024
其中，θm(t)为所述目标子测绘带的脉冲下视角宽度，M为所述多个子波束的个数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个子波束对应多个零点，所述多个零点中的相邻两个零点之间的角度为
Figure FDA0002261549850000025
其中，θn(t)为所述目标子测绘带以外的子测绘带的脉冲下视角宽度，M为所述多个子波束的个数。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述对滤波后的所述多部分回波信号进行合成，得到所述目标子测绘带的目标回波信号，包括：
按照在时域或频域对滤波后的所述多部分回波信号进行求和，得到所述目标子测绘带的目标回波信号。
9.一种俯仰向空时编码合成孔径雷达的回波信号分离的装置，其特征在于，所述装置包括：
接收单元，用于接收多个子测绘带的混叠回波信号；
生成单元，用于针对所述多个子测绘带中的目标子测绘带，生成所述目标子测绘带关联的多个子波束；其中，所述多个子波束中的不同子波束指向所述目标子测绘带的不同方向，所述多个子波束中的每个子波束的零点用于对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制；
处理单元，用于基于所述多个子波束以及所述多个子波束对应的多个零点对所述混叠回波信号进行处理，用于生成所述目标子测绘带的目标回波信号。
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：
发射单元，用于在所述接收单元接收多个子测绘带的混叠回波信号之前分时发射线性调频信号，以使所述线性调频信号照射在所述多个子测绘带上，其中，距离SAR较远的子测绘带的照射时间早于距离所述SAR较近的子测绘带的照射时间。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理单元，用于针对所述多个子波束的每个子波束，利用所述子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的部分回波信号，并利用所述子波束的零点对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制；通过所述多个子波束从所述混叠回波信号中提取所述目标子测绘带的多部分回波信号；对所述多部分回波信号进行滤波，并对滤波后的所述多部分回波信号进行合成，得到所述目标子测绘带的目标回波信号。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述多路波束形成器中的第i路用以提取所述目标子测绘带的部分回波信号，并对所述目标子测绘带以外的子测绘带的回波信号进行深度零陷抑制的加权矢量为：
Figure FDA0002261549850000031
其中，i为子波束的编号，负号表示子波束在中心子波束的左侧，正号表示子波束在中心子波束的右侧，M为所述多个子波束的个数，em为第m个元素为1其余为零的列向量，Vi为第i个子波束的接收阵列多重矩阵。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，针对第i个子波束对应的部分回波信号，按照以下频带范围对该部分回波信号进行滤波：
Figure FDA0002261549850000041
其中，Br为发射信号带宽，M为所述多个子波束的个数。
14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述多个子波束中的相邻两个子波束之间的角度为
Figure FDA0002261549850000042
其中，θm(t)为所述目标子测绘带的脉冲下视角宽度，M为所述多个子波束的个数。
15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述多个子波束对应多个零点，所述多个零点中的相邻两个零点之间的角度为
Figure FDA0002261549850000043
其中，θn(t)为所述目标子测绘带以外的子测绘带的脉冲下视角宽度，M为所述多个子波束的个数。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理单元用于按照在时域或频域对滤波后的所述多部分回波信号进行求和，得到所述目标子测绘带的目标回波信号。
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