CN112180368A - 一种数据处理方法、设备、系统及存储介质 - Google Patents

一种数据处理方法、设备、系统及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN112180368A
CN112180368A CN202010948455.1A CN202010948455A CN112180368A CN 112180368 A CN112180368 A CN 112180368A CN 202010948455 A CN202010948455 A CN 202010948455A CN 112180368 A CN112180368 A CN 112180368A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
data
sar system
channel
antenna
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.)
Granted
Application number
CN202010948455.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112180368B (zh
Inventor
范怀涛
张志敏
禹卫东
邓云凯
王宇
郑明洁
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.)
Aerospace Information Research Institute of CAS
Original Assignee
Aerospace Information Research Institute 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 Aerospace Information Research Institute of CAS filed Critical Aerospace Information Research Institute of CAS
Priority to CN202010948455.1A priority Critical patent/CN112180368B/zh
Publication of CN112180368A publication Critical patent/CN112180368A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112180368B publication Critical patent/CN112180368B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/9021—SAR image post-processing techniques
    • G01S13/9023—SAR image post-processing techniques combined with interferometric techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/904—SAR modes
    • G01S13/9052—Spotlight mode
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/904—SAR modes
    • G01S13/9054—Stripmap mode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本申请公开了一种数据处理方法，所述方法应用于多通道滑动聚束合成孔径雷达SAR系统，所述方法包括：确定相位模型；其中，所述相位模型，包括所述SAR系统中等效相位中心与相位参考点的相对位置关系；基于所述相位模型对第一数据进行相位补偿处理，得到第二数据；其中，所述第一数据，表示所述SAR系统接收到的回波数据对应的基带数据；在方位向对所述第二数据进行频谱分析处理，得到第三数据；基于所述第三数据，得到所述SAR系统的单通道图像。本申请还公开了一种数据处理设备、系统以及存储介质。

Description

一种数据处理方法、设备、系统及存储介质
技术领域
本申请涉及信息技术领域，尤其涉及一种应用于多通道滑动聚束合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)系统的一种数据处理方法、设备、系统及计算机可读存储介质。
背景技术
方位多通道星载SAR具备全天候、全天时、观测距离远、成像分辨率高和测绘带宽大等优异性能。方位多通道星载SAR具备不同的工作模式。多通道滑动聚束模式作为方位多通道星载SAR的一种更加新颖的工作模式，能够在多通道条带模式的基础上，进一步提高合成孔径时间，从而使得成像的分辨率有更好的改善。这种新的工作模式体现出了多天线相位中心体制和方位波束扫描的优势，但由于继承了两种工作模式的信号处理方式，新的工作模式下的天线相位中心的移动规律、与常规的多通道条带模式下的天线相位中心移动规律不同，从而导致常规的方位多通道星载SAR回波信号处理流程失效。
发明内容
本申请提供了一种数据处理方法，该数据处理方法使得处于多通道滑动聚束模式的方位多通道星载SAR系统，能够对回波数据进行相位补偿之后，再进行频谱分析以及后续数据处理操作，从而得到单通道图像，因而能够对多通道滑动聚束模式下的回波信号进行针对性强的、更高效的处理。
本申请提供的技术方案是这样的：
一种数据处理方法，所述方法应用于多通道滑动聚束合成孔径雷达SAR系统，所述方法包括：
确定相位模型；其中，所述相位模型，包括所述SAR系统中等效相位中心与相位参考点的相对位置关系；
基于所述相位模型对第一数据进行相位补偿处理，得到第二数据；其中，所述第一数据，表示所述SAR系统接收到的回波数据对应的基带数据；
在方位向对所述第二数据进行频谱分析处理，得到第三数据；
基于所述第三数据，得到所述SAR系统的单通道图像。
在一些实施方式中，所述确定相位模型，包括：
获取所述SAR系统的相位参考点信息以及等效相位中心信息；
基于所述相位参考点信息以及所述等效相位中心信息，确定所述相位模型。
在一些实施方式中，获取所述SAR系统的相位参考点信息，包括：
获取所述SAR系统的天线体制；
基于所述天线体制，确定所述相位参考点数量以及所述相位参考点位置；
基于所述相位参考点数量以及所述相位参考点位置，获取所述相位参考点信息。
在一些实施方式中，获取所述等效相位中心信息，包括：
确定所述SAR系统的天线扫描范围以及天线波束步进步长；
基于所述天线扫描范围以及所述天线波束步进步长，确定等效相位中心位置和等效相位中心数量；
基于所述等效相位中心位置以及所述等效相位中心数量，获取所述等效相位中心信息。
在一些实施方式中，所述在方位向对所述第二数据进行频谱分析处理，得到第三数据，包括：
获取所述SAR系统的多普勒频率；
基于所述多普勒频率，在所述方向位对所述第二数据进行频谱分析处理；其中，所述频谱分析处理，用于降低所述第二数据中的频谱混叠。
在一些实施方式中，所述获取所述SAR系统的多普勒频率，包括：
获取所述SAR系统的虚拟旋转半径；
基于所述虚拟旋转半径，获取所述多普勒频率。
在一些实施方式中，所述获取所述SAR系统的虚拟旋转半径，包括：
获取所述SAR系统的波束扫描参数、以及所述SAR系统的轨道高度；
基于所述波束扫描参数以及所述轨道高度，获取所述虚拟旋转半径。
在一些实施方式中，所述基于所述相位模型对第一数据进行相位补偿处理，得到第二数据，包括：
基于所述相位模型，获取所述相位参考点的参考相位信息、以及所述相位参考点与所述等效相位中心的距离信息；
基于所述参考相位信息以及所述距离信息，对所述第一数据进行相位补偿处理，得到所述第二数据。
在一些实施方式中，所述基于所述参考相位信息以及所述距离信息，对所述第一数据进行相位补偿处理，包括：
获取所述SAR系统的天线滑动参数；
基于所述天线滑动参数、所述参考相位信息以及所述距离信息，对所述第一数据进行相位补偿处理。
本申请还公开了一种数据处理设备，所述设备包括确定模块、处理模块；其中，所述确定模块，用于确定相位模型；其中，所述相位模型，包括所述SAR系统中等效相位中心与相位参考点的相对位置关系；
所述处理模块，用于基于所述相位模型对第一数据进行相位补偿处理，得到第二数据；在方位向对所述第二数据进行频谱分析处理，得到第三数据；基于所述第三数据，得到所述SAR系统的单通道图像；其中，所述第一数据，表示所述SAR系统接收到的回波数据对应的基带数据。
本申请还公开了一种数据处理系统，所述系统包括处理器、存储器以及通信总线；
其中，所处通信总线，用于实现所述处理器与所述存储器之间的数据传输；
所述处理器，用于执行所述存储器中存储的数据处理的程序，以实现如前任一所述的数据处理方法。
本申请还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现前任一项所述的数据处理方法。
由以上可知，本申请提供的应用于多通道滑动聚束合成孔径雷达SAR系统的数据处理方法，在对数据处理之前，首先确定包括等效相位中心与相位参考点的相对位置关系的相位模型，然后基于相位模型对回波数据对应的基带数据即第一数据进行相位补偿处理，得到第二数据，然后再在方位向对第二数据进行频谱分析处理，从而得到第三数据，并基于第三数据得到SAR系统的单通道图像。
因此，本申请提供的数据处理方法，在SAR系统接收到回波数据并得到回波数据对应的基带数据即第一数据之后，并未采用传统的SAR系统数据处理方法，而是首先对第一数据进行相位补偿，再进行频谱分析等处理过程，从而实现了对多通道滑动聚束模式下的回波信号的针对性更强的、更高效的处理。
附图说明
图1为SAR的多通道滑动聚束模式的工作原理图；
图2为本申请提供的第一种数据处理方法的流程示意图；
图3为单通道天线的SAR系统中波束控制系统的等效相位中心、相位参考点以及等相位面示意图；
图4为参考相位点设置在单通道天线中心位置的原理示意图；
图5为多通道星载SAR系统中设置一个参考相位点的方位向双通道天线系统的原理图；
图6为双通道SAR系统中等效相位中心与参考相位点重合设置的示意图；
图7为本申请提供的第二种数据处理方法的流程示意图；
图8a为本申请提供的未进行相位补偿时的双通道数据干涉相位特性图；
图8b为本申请提供的进行相位补偿后的双通道数据干涉相位特性图；
图9a为GF-3处于超精细条带模式下的发射天线结构图；
图9b为GF-3处于超精细条带模式下的接收天线结构图；
图9c为GF-3处于短基线地面慢速目标显示GMTI(Ground Moving TargetIndication，GMTI)模式下的发射天线结构图；
图9d为GF-3处于短基线GMTI下接收通道结构图；
图9e为GF-3处于长基线地面慢速目标显示GMTI(Ground Moving TargetIndication，GMTI)模式下的发射天线结构图；
图9f为GF-3处于长基线GMTI下的接收通道结构图；
图10a为本申请提供的多通道滑动聚束模式的SAR系统在高脉冲重复频率(PulseRepetition Frequency，PRF)下的过采样的单通道信号成像处理结果示意图；
图10b为本申请提供的多通道滑动聚束模式的SAR系统在高PRF下、未进行相位补偿时的单通道信号成像处理结果示意图；
图10c为本申请提供的多通道滑动聚束模式的SAR系统在PRF下、采用本申请提供的数据处理方法的单通道信号成像处理结果示意图；
图11a为多通道滑动聚束模式的SAR系统在低PRF下对一个通道信号的成像处理结果示意图；
图11b为多通道滑动聚束模式的SAR系统在低PRF下、未进行相位补偿的多通道SAR数据成像处理结果示意图；
图11c为多通道滑动聚束模式的SAR系统在低PRF下、采用了本申请提供的数据处理方法的多通道SAR数据成像处理结果示意图；
图12为本申请提供的应用于多通道滑动聚束模式的SAR系统的数据处理方法的总体流程图；
图13为本申请提供的数据处理设备的结构示意图；
图14为本申请提供的数据处理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请涉及信息技术领域，尤其涉及一种应用于多通道滑动聚束SAR系统的一种数据处理方法、数据处理设备、数据处理系统及一种计算机可读存储介质。
方位多通道星载SAR具备全天候、全天时、观测距离远、成像分辨率高和测绘带宽大等优异性能。方位多通道星载SAR具备不同的工作模式。在实际应用中，方位多通道星载SAR可以根据工作场景的不同而切换至不同的工作模式。
目前国际上仅有少量的方位多通道星载SAR具备方位多通道成像能力，且这些方位多通道星载SAR均工作在条带模式下。
方位多通道星载SAR信号处理的重点，是基于多个通道接收到的非均匀信号重建均匀信号，即将空间上非均匀分布的脉冲序列处理成均匀分布的脉冲序列，再进行成像处理。
经过多年的研究与发展，条带模式下的常规方位多通道SAR系统中的回波处理生成图像的流程，已经十分规范。
而多通道滑动聚束模式，作为方位多通道星载SAR的一种更加新颖的工作模式，能够在多通道条带模式的基础上，进一步提高合成孔径时间，从而使得成像的分辨率有更好的改善。这种新颖的工作模式的首次应用是在中国GF-3SAR卫星上实现的。
图1为SAR的多通道滑动聚束模式的工作原理图。在图1中，方位多通道星载SAR1以速度Vs沿卫星飞行方向飞行，T1时刻，方位多通道星载SAR1位于第一位置，如图1中的SAR1所处的位置，T2时刻，方位多通道星载SAR1位于第二位置，如图1中的方位多通道星载SAR1’所处的位置。
在图1中，方位多通道星载SAR1包括一个发射天线阵面101，两组接收天线阵面102即两个接收通道，方位多通道星载SAR1的波束以平行于飞行方向的速度Vf在目标区域中扫描。
在图1中，ωrot用于表示方位多通道星载SAR1的波束扫描角速度，θaz用于表示方位多通道星载SAR1的方位波束宽度。
在图1中，发射天线阵面101发射波束至目标区域之后，目标区域对波束的反射回波可以被方位多通道星载SAR1的两组接收天线阵面接收，方位多通道星载SAR1可以对接收到的回波波束进行高速信号处理，从而快速的确定目标区域的区域特征，并生成携带有丰富的目标区域特征的图像，从而提供直观而形象的目标区域数据。
这种新的工作模式体现出了多天线相位中心体制和方位波束扫描的优势，但由于继承了两种工作模式的信号处理方式，新的工作模式下的天线相位中心的移动规律，与常规的多通道条带模式中的天线相位中心移动规律不同，通过对工作在该工作模式下的多通道星载SAR回波信号数据分析发现，在新的工作模式下，天线波束扫描导致回波数据产生了更加复杂的天线相位移动，从而导致常规条带模式方位多通道SAR系统中的回波数据处理流程完全失效。并且，在信号处理过程中出现了更加复杂的多普勒频谱混叠。
基于以上问题，本申请实施例提供了一种数据处理方法，该数据处理方法应用于多通道滑动聚束SAR系统，且可以通过多通道滑动聚束SAR系统的处理器来实现。
需要说明的是，多通道滑动聚束SAR系统的处理器可以为专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)、片上可编程逻辑门阵面(Field Programmable Gate Array，FPGA)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器中的至少一种。
图2为本申请实施例提供的第一种数据处理方法的流程示意图。如图1所示，该数据处理方法可以包括以下步骤：
步骤201、确定相位模型。
其中，相位模型，包括SAR系统中等效相位中心与相位参考点的相对位置关系。
相位参考点是在SAR系统中通常都需要设置的参数。
相位参考点，用于表示SAR系统中的天线相位参考点，其是在SAR系统中设置的以基准相位参考点，在SAR系统工作的过程中，施加到相位参考点上的相位，不会随SAR系统的运行时间变化而发生改变。
等效相位中心，用于表示SAR系统中的天线等效相位中心(Equivalent PhaseCenter,EPC)。SAR系统中雷达天线通过阵面发射信号，也通过阵面接收信号。在SAR系统的数据处理过程中，为了计算微波发射源到目标区域散射点之间的距离，通常会在天线阵面上、或天线阵面外选择一个虚拟的相位中心，在满足远场的条件下，可以将天线阵面的信号收发等效于在等效相位中心的信号收发效果，这样的虚拟的相位中心，就称为EPC，即本申请实施例中的等效相位中心。
在SAR系统中，与等效相位中心以及相位参考点相关的，还有天线等相位面。具体的，等相位面，用于表示SAR系统所在空间中具有相同相位的点构成的平面，天线等相位面是指穿过相位参考点的等相位面。
图3所示为单通道天线的SAR系统中波束控制系统的等效相位中心、相位参考点以及等相位面示意图。
在图3中，阵元0～7为波控系统对应的天线阵面中的天线阵元，在SAR系统工作过程中，参考相位点301被施加有固定相位，等效相位中心302为天线阵面中或天线阵面外的虚拟相位中心，并且，θr用于表示波束旋转角，等相位面303，是穿过相位参考点的平面。
与机械扫描天线相比，SAR系统中的相控阵天线通过调整施加到各个天线阵列单元上的延时和相位来调整波束指向。SAR系统中的相控阵天线的主要优势在于，波束指向精确且波束指向灵活。SAR系统中的波束控制系统，通过给除去参考相位点之外的其他天线阵元施加有规律的、精确的相移以实现天线方向图中的指向改变。
通常情况下，SAR系统中的相控阵天线中的参考相位点会如图3所示，设置在孔径的端点。
示例性地，SAR系统中的相控阵天线中的参考相位点还可以设置在天线孔径的中心位置。
图4所示为参考相位点设置在单通道天线中心位置的原理示意图。
在图4中，阵元-4～4为波控系统对应的天线阵面中的天线阵元；参考相位点301设置在天线阵面的中心位置，且等效相位中心也位于天线阵面的中心位置，等相位面303为穿过等效相位中心的平面，θr用于表示波束旋转角。
在多通道星载SAR系统中，等效相位中心的个数，等于通道个数，且相位参考点可以选择一个或多个。图5为多通道星载SAR系统中设置一个参考相位点的方位向双通道天线系统的原理图。
在图5所示的波控系统中，第一通道501与第二通道502构成了整个天线回波接收系统，其中，第一等效相位中心502位于第一通道501的中心位置；在该回波接收系统中，在第一通道501与第二通道502连接的中间位置，设置了一个参考相位点5；第二等效相位中心504位于第二通道502的中心位置，由于波控系统产生的波束旋转角θr，对于同一目标区域反射的回波信号，第一通道501与第二通道502接收到的回波之间产生了相位差505。
根据实际研究表明，当多通道SAR系统中仅设置一个参考相位点时，无论是设置在天线阵面的边缘位置还是天线阵面的中心位置，在SAR系统运行过程中，天线等效相位中心会出现周期性的变化。只有当SAR天线系统设置的参考相位点的数量、与等效相位中心数量相同、且等效相位中心与参考相位点重合时，才能减轻SAR系统的波束旋转带来的等效相位中心的周期性变化。
图6为双通道SAR系统中等效相位中心与参考相位点重合设置的示意图。
在图6中，双通道SAR系统由第一通道501和第二通道502组成，其中，第一通道501的中心位置设置有第一参考相位点601，且第一通道501的等效相位中心为第一等效相位中心602，第一通道接501对应的等相位面为第一等相位面603；第二通道502的中心位置设置有第二参考相位点604，且第二通道502的等效相位中心为第二等效相位中心605，第二通道接502对应的第二等相位面为等相位面606。虽然由于波束旋转产生了波束旋转角θr，但是两个通道分别接收到的回波信号的相位差均为固定相位差，示例性地，可以如图6所示的第一相位差607以及第二相位差608。在实际应用中，第一相位差607与第二相位差608可以是相同的。
当星载SAR系统工作在条带模式下时，可以假设天线等相位面与卫星的飞行轨迹是平行的，即各个通道的等效相位中心在不同时刻经过相同的空间位置。在上述基本假设的条件下，多通道接收到的多个回波信号，可以认为是多通道信号在一维空间的重新排布。
当星载SAR系统工作在多通道滑动聚束模式下时，由于天线波束在方位向的均匀扫描，很容易出现参考相位点不满足与等效相位点重合的条件，也就是说，在星载SAR系统工作在多通道滑动聚束模式下时，可以认为在SAR系统运行过程中，会出现等效相位中心偏离图6所示的第一等相位面603或第二等相位面606的情况。因此，传统的SAR系统的条带模式下的多通道信号处理方法，不适用于SAR系统的多通道滑动聚束的工作模式。
因此，针对方位多通道滑动聚束的SAR信号重建，就涉及到天线阵面的相位中心在三维空间的均匀性排列，所以，直接对回波信号处理的难度极大。
针对以上问题，为了对SAR系统工作在多通道滑动聚束的工作模式下的回波信号进行高效处理，可以建立等效相位中心与参考相位点之间的相位模型，以二者之间的变化规律，对每一通道接收到的回波信号的相位进行处理，从而削弱甚至避免等效相位中心偏离等相位面产生的威胁。
在一种实施方式中，相位模型，可以用于表示等效相位中心与参考相位点之间的相位对应关系。
在一种实施方式中，等效相位中心与参考相位点之间的相位对应关系，可以是对处于多通道滑动聚束工作模式的SAR系统在实际工作中、接收到的回波信号进行统计处理而得到的。
在一种实施方式中，等效相位中心与参考相位点之间的相位对应关系，可以是对处于多通道滑动聚束工作模式的SAR系统中的至少一个通道、接收到的回波数据进行整理，得到回波样本数据，并将回波样本数据进行分析而得到的。
在一种实施方式中，等效相位中心与参考相位点之间的相位对应关系，可以是通过处于多通道滑动聚束工作模式的SAR系统工作状况的软件模拟仿真、并根据模拟仿真分析的结果而得到的。
在一种实施方式中，等效相位中心与参考相位点之间的相位对应关系，可以用于表示等效相位中心对应的相位、与参考相位点对应的相位之间随时间的变化规律。
在一种实施方式中，等效相位中心与参考相位点之间的相位对应关系，可以用于表示等效相位中心对应的相位、与参考相位点对应的相位之间、相对于等效相位中心以及参考相位点之间的距离的变化规律。
步骤202、基于相位模型对第一数据进行相位补偿处理，得到第二数据。
其中，第一数据，表示SAR系统接收到的回波数据对应的基带数据。
在一种实施方式中，第一数据，可以表示对SAR系统的任一通道接收到的回波数据进行解调得到的基带数据。
在一种实施方式中，第一数据，可以表示对SAR系统的任一通道接收到的回波数据进行脉冲压缩得到的基带数据。
在一种实施方式中，基于相位模型对第一数据进行相位补偿处理，可以是根据等效相位中心与参考相位点之间的距离，对第一数据的相位进行相位补偿。
在一种实施方式中，基于相位模型对第一数据进行相位补偿处理，可以是根据SAR系统中随时间变化的波束旋转角，对第一数据的相位进行补偿。
步骤203、在方位向对第二数据进行频谱分析处理，得到第三数据。
示例性地，方位向，可以是图1中所示的星载SAR系统所在的卫星飞行方向。
在一种实施方式中，对第二数据进行频谱分析处理，可以是首先从第二数据中获取方位向的分量，再对方位向的分量进行频谱分析处理，从而得到第三数据。
在一种实施方式中，频谱分析处理，可以是频谱分析(SPECAN)。
步骤204、基于第三数据，得到SAR系统的单通道图像。
在一种实施方式中，SAR系统的单通道图像，可以是采用SAR系统中常规的单通道成像算法，对第三数据进行处理而得到的。
由以上可知，本申请实施例提供的应用于多通道滑动聚束合成孔径雷达SAR系统的数据处理方法，在对数据处理之前，首先确定包括等效相位中心与相位参考点的相对位置关系的相位模型，然后基于相位模型对回波数据对应的基带数据即第一数据进行相位补偿处理，得到第二数据，然后再在方位向对第二数据进行频谱分析处理，从而得到第三数据，并基于第三数据得到SAR系统的单通道图像。
因此，本申请实施例提供的数据处理方法，在SAR系统接收到回波数据并得到回波数据对应的基带数据即第一数据之后，并未采用传统的SAR系统数据处理方法，而是首先对第一数据进行相位补偿，再进行频谱分析等处理过程，从而实现了对多通道滑动聚束模式下的回波信号的针对性更强的、更高效的处理。
基于前述实施例，本申请实施例提供了一种数据处理方法。图7为本申请实施例提供的第二种数据处理方法的流程示意图。如图7所示，本申请实施例提供的第二种数据处理方法可以包括以下步骤：
步骤701、获取SAR系统的相位参考点信息以及等效相位中心信息。
在一种实施方式中，相位参考点信息，可以用于表示SAR系统的相位参考点的个数信息。
在一种实施方式中，相位参考点信息，可以用于表示SAR系统的相位参考点的位置信息。
在一种实施方式中，相位参考点信息，可以用于表示SAR系统的每一通道的相位参考点的个数信息，以及每个相位参考点的位置信息。
在一种实施方式中，等效相位中心信息，可以用于表示SAR系统的等效相位中心的个数信息。
在一种实施方式中，等效相位中心信息，可以用于表示SAR系统的等效相位中心的位置信息。
在一种实施方式中，等效相位中心信息，可以用于表示SAR系统的每一通道的等效相位中心的个数信息，以及每个等效相位中心的位置信息。
步骤702、基于相位参考点信息以及等效相位中心信息，确定相位模型。
在一种实施方式中，相位模型，可以是基于相位参考点的个数、与等效相位中心的个数来确定的。
在一种实施方式中，相位模型，可以是基于相位参考点的个数、以及相位参考点与其所在通道的等效相位中心之间的距离来确定的。
在一种实施方式中，相位模型，可以是基于相位参考点的个数、相位参考点的位置、等效相位中心的个数、等效相位中心的位置、以及等效相位中心与相位参考点之间的距离来确定的。
在一种实施方式中，相位模型可以如式(1)所示：
Figure BDA0002676087860000131
在式(1)中，θr(t)表示随时间变化的波束旋转角，△d表示等效相位中心与参考相位点之间的顺轨物理间距，λ表示载波频率，
Figure BDA0002676087860000132
表示施加到参考相位点上的固定相位。
通过式(1)可以看出，当参考相位点与等效相位中心严格重合即△d为0时，不需要校正天线波束扫描产生施加至等效相位中心、以及参考相位点之间的相位差。
而当天线的参考相位点与等效相位中心之间不符合二者严格重合的理想条件时，可以根据式(1)进行相位校准，即补偿由于天线波束旋转导致的施加至等效相位中心、以及参考相位点之间的相位差。
示例性地，步骤702中获取SAR系统的相位参考点信息，可以是通过步骤A1-步骤A3来实现的：
步骤A1、获取SAR系统的天线体制。
在一种实施方式中，天线体制，可以包括以下至少之一：反射面体制、卫星侧摆扫描体制和平板相控阵扫描体制。
在一种实施方式中，天线体制，可以是在SAR系统设计时就确定的。
在一种实施方式中，天线体制中的至少一个参数，可以随SAR系统工作模式的不同而发生改变。
步骤A2、基于天线体制，确定相位参考点数量以及相位参考点位置。
在一种实施方式中，确定相位参考点数量以及相位参考点位置，可以是基于天线体制，确定任一通道的相位参考点数量以及相位参考点的位置。
在一种实施方式中，确定相位参考点数量以及相位参考点位置，可以是基于天线体制，确定每一通道的相位参考点数量以及相位参考点的位置。
在一种实施方式中，相位参考点的数量可以是至少一个。
在一种实施方式中，相位参考点的位置，可以是位于任一通道的边缘位置、任一通道的中心位置，或位于多个通道构成的整个通道系统的中心位置。
步骤A3、基于相位参考点数量以及相位参考点位置，获取相位参考点信息。
在一种实施方式中，相位参考点信息，可以是将相位参考点的数量以及相位参考点的位置进行统计得到的。
在一种实施方式中，相位参考点信息，可以是根据相位参考点的数量、对相位参考点的位置进行编号并排序得到的列表信息。
示例性地，示例性地，步骤702中获取等效相位中心信息，可以是通过步骤B1-步骤B3来实现的：
步骤B1、确定SAR系统的天线扫描范围以及天线波束步进步长。
在一种实施方式中，天线扫描范围以及天线波束步进步长，可以是在SAR系统设计时就确定的。
在一种实施方式中，天线扫描范围以及天线波束步进步长，可以是随SAR系统的工作模式的改变而改变的。
在一种实施方式中，天线扫描范围，可以表示天线扫描的角度范围，比如正负扫描角度之间的范围。
在一种实施方式中，天线波束步进步长，可以表示天线扫描的时相邻波束之间的波束指向差和时间差。
步骤B2、基于天线扫描范围以及天线波束步进步长，确定等效相位中心位置和等效相位中心数量。
在一种实施方式中，等效相位中心位置和等效相位中心数量，可以是基于天线扫描范围以及天线波束步进步长，对回波数据进行统计和计算而确定的。
步骤B3、基于等效相位中心位置以及等效相位中心数量，获取等效相位中心信息。
在一种实施方式中，等效相位中心信息，可以包括等效相位中心位置、等效相位中心数量、以及、根据等效相位中心位置和等效相位中心数量得到的等效相位中心之间的距离信息。
步骤703、基于相位模型对第一数据进行相位补偿处理，得到第二数据。
其中，第一数据，表示SAR系统接收到的回波数据对应的基带数据。
示例性地，步骤703，可以通过步骤C1-C2来实现：
步骤C1、基于相位模型，获取相位参考点的参考相位信息、以及相位参考点与等效相位中心的距离信息。
在一种实施方式中，相位参考点的参考相位信息，可以用于表示施加至相位参考点的固定相位，比如式(1)中的
Figure BDA0002676087860000161
在一种实施方式中，相位参考点与等效相位中心的距离信息，可以用于表示相位参考点与等效相位中心的直线距离。
在一种实施方式中，相位参考点与等效相位中心的距离信息，可以用于表示相位参考点与等效相位中心之间的顺轨物理间距，比如式(1)中的△d。
步骤C2、基于参考相位信息以及距离信息，对第一数据进行相位补偿处理，得到第二数据。
在一种实施方式中，对第一数据进行相位补偿处理，可以是根据相位模型中所体现的参考相位信息以及距离信息，对第一数据中携带的相位信息进行补偿处理。
示例性地，步骤C2可以通过步骤D1-步骤D2来实现：
步骤D1、获取SAR系统的天线滑动参数。
在一种实施方式中，天线滑动参数，可以表示SAR系统中波束的旋转角。
在一种实施方式中，天线滑动参数，可以是从相位模型中获取到的。
在一种实施方式中，天线滑动参数，可以是存储在SAR系统的存储空间中的。
在一种实施方式中，天线滑动参数，可以随着SAR系统工作模式的不同而变化。
在一种实施方式中，天线滑动参数，可以是随SAR系统的工作时间而变化的。
在一种实施方式中，天线滑动参数，可以是式(1)所示的θr(t)。
步骤D2、基于天线滑动参数、参考相位信息以及距离信息，对第一数据进行相位补偿处理。
在一种实施方式中，对第一数据进行相位补偿处理，可以是基于天线滑动参数、参考相位信息以及距离信息之间的关系而进行的。
在一种实施方式中，对第一数据进行相位补偿处理，可以是基于天线滑动参数、参考相位信息以及距离信息之间、随时间变化的关系而进行的。
在一种实施方式中，对第一数据进行相位补偿处理，可以是基于天线滑动参数、参考相位信息以及距离信息之间、随工作模式而变化的关系而进行的。
在一种实施方式中，对第一数据进行相位补偿处理，可以是根据式(1)进行的。
经过相位补偿之后，波束旋转导致的等效相位中心移动现象可以得到改善，由此，传统的多通道条带信号重建处理算法，就可以直接应用。
步骤704、在方位向对第二数据进行频谱分析处理，得到第三数据。
示例性地，步骤704可以通过步骤E1-步骤E2来实现：
步骤E1、获取SAR系统的多普勒频率。
在一种实施方式中，SAR系统的多普勒频率，可以用于表示SAR系统的发射波束与回波波束之间的频率之差。
在一种实施方式中，SAR系统的多普勒频率，可以随着SAR系统的工作模式的不同而发生改变。
在一种实施方式中，SAR系统的多普勒频率，可以随着SAR系统目标区域的不同而发生改变。
示例性地，步骤E1，可以通过步骤F1-步骤F2来实现：
步骤F1、获取SAR系统的虚拟旋转半径。
在一种实施方式中，SAR系统的虚拟旋转半径，可以用于表示承载SAR系统的卫星，在对目标区域扫描时，与卫星的运行轨道、扫描距离等有关的虚拟半径。通常情况下，虚拟旋转半径大于或等于SAR系统与目标区域之间的直线距离。
在一种实施方式中，SAR系统的虚拟旋转半径，可以随SAR系统的工作模式的改变而改变。
示例性地，步骤F1可以通过步骤G1-步骤G2来实现：
步骤G1、获取SAR系统的波束扫描参数、以及SAR系统的轨道高度。
在一种实施方式中，SAR系统的波束扫描参数，可以包括SAR系统的波束扫描宽度。
在一种实施方式中，SAR系统的波束扫描参数，可以包括SAR系统的波束扫描速度，示例性地，SAR系统的波束扫描参数可以是SAR系统的波束扫描角速度。
在一种实时方式中，SAR系统的波束扫描参数，可以包括SAR系统处于某一工作模式下时，在回收波束中所携带的相位偏移。
在一种实施方式中，SAR系统的轨道高度，可以用于表示承载SAR系统的卫星相对于地球表面的垂直高度。
步骤G2、基于波束扫描参数以及轨道高度，获取虚拟旋转半径。
在一种是实施方式中，虚拟旋转半径，可以是基于波束扫描参数计算得到承载SAR系统的卫星在距离向相对于目标区域的距离，再结合轨道高度进行数学运算而获取到的。
在一种实施方式中，虚拟旋转半径，可以为波束从SAR系统到目标区域的路径，再从目标区域至SAR系统路径之和的二分之一。
步骤F2、基于虚拟旋转半径，获取多普勒频率。
在一种实施方式中，多普勒频率，可以是基于虚拟旋转半径以及波束发射时间、接收时间而计算得到的。
步骤E2、基于多普勒频率，在方向位对第二数据进行频谱分析处理。
其中，频谱分析处理，用于降低第二数据中的频谱混叠。
示例性的，频谱混叠，是方位多通道滑动聚束SAR系统在信号重建方面的一个很重要的问题。
示例性地，降低第二数据中的频谱混叠，用于改善回波信号中的多普勒频率对后续数据处理的影响。
方位多通道信号重建处理的关键是时间维采样和空间维采样的想干组合，从而合成均匀的空间采样距离，在通过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)实现快速处理。
示例性地，在FFT处理之后，可以基于传递函数法进行非均匀信号的重建，并补偿残余相位。
然而，在多通道滑动聚束的工作模式下，在SAR系统的工作时序中，波束有规律的扫描导致SAR系统的多普勒带宽大于N·PRF，从而导致针对传统的条带模式的方位多通道SAR系统开发的算法，在多通道滑动聚束的工作模式下，无法实现信号的有效重建。其中，N为SAR系统的通道个数，其为大于1的整数。
在实际应用中，处于多通道滑动聚束工作模式下的SAR系统信号重建，可以借鉴单通道滑动聚束SAR数据预处理的方法，该方法可以包括子孔径方法和全孔径方法，相应地，信号重建方法，也可以包括子孔径方法和全孔径方法。
其中，基于子孔径的方法比较直观。首先，距离压缩之后的多通道信号在方位向划分为多个子块，并且，在上述子块划分过程中，需要确保每个子块的多普勒带宽小于N·PRF。接下来就可以利用传统的多通道信号重建算法进行重建处理。最后将重建之后的子块信号进行方位向拼接处理，并利用单通道滑动聚束算法进行成像处理。子孔径处理方法的重点是子孔径的划分与数据拼接，以及需要考虑斜视带来的多普勒中心变化的影响。
全孔径处理方法的思路是基于滑动聚束模式数据特殊的方位时频关系，其中基于方位变标和“两步式”处理是比较常用的方法。
基于方位变标的方法实现起来比较容易，首先需要进行方位去斜操作，以降低由于波束旋转导致的多普勒带宽；接下来进行多通道信号重建；最后进行方位升采样操作，以降低信号无多普勒混叠的概率。
基于方位变标方法的主要缺点是数据量大，处理效率低。相对来讲，基于“两步式”处理的方法借鉴了频谱分析的处理思路，处理效率也更高。尽管也需要升采样操作来保证合适的输出采样间隔，但是该方法升采样点数对于计算量的影响较小。
经过以上任意一种方法进行多通道信号重建处理完成后，可以采用常规单通道成像算法进行处理。
步骤705、基于第三数据，得到SAR系统的单通道图像。
当前国际上具有方位多通道成像能力的星载SAR主要有德国的TerraSAR-X、日本的ALOS-2、加拿大的RADARSAT-2、以及中国的GF-3，均工作于条带多通道模式。作为新体制方位多通道技术的探索性试验，中国首次在GF-3卫星上开展了方位双通道滑动聚束SAR工作模式验证。
GF-3是中国首颗C波段多极化多通道星载SAR，主要应用于海洋环境监视，其于2016年8月份成功发射入轨运行。多极化和多通道是GF-3SAR系统的显著特点，对天线系统提出高要求。GF-3采用了15米(方位)×1.232米(距离)的相控阵天线，能够实现方位±1.9°和距离±20°的快速扫描。基于这个高性能天线子系统，GF-3能够通过滑动聚束模式实现1米分辨率和扫描模式实现650公里幅宽。GF-3具有12种常规业务工作模式和10种试验工作模式。
GF-3天线系统仅设置一个相位参考点，且位于天线孔径中心位置。为了验证波束旋转导致的相位特性，本申请实施例采用了高PRF数据集做干涉图。
在高PRF实验中，通过间隔一个脉冲发射时间，对两个通道的回波数据作干涉操作得到的干涉图，可以反映两个通道数据之间的相位差异特性。
图8a为本申请实施例提供的未进行相位补偿时的双通道数据干涉相位特性图。图8b为本申请实施例提供的进行相位补偿后的双通道数据干涉相位特性图。
在图8a和图8b中，横坐标均表示方位向的脉冲个数，纵坐标均表示距离向的采样点数。在图8a和图8b中，坐标范围内的颜色深浅变化，用于表示相位变化的梯度。
通过图8a和图8b可以看出，未采用本申请实施例提供的数据处理方法对相位进行补偿操作之前，干涉图中的相位变化明显，而采用本申请实施例提供的数据处理方法对相位进行补偿操作之后，干涉图中的相位有明显改善，均匀颜色分布所表示的干涉相位，用于表示波束扫描导致的线性相位误差特性得到有效校正。
GF-3天线由四块子板子板A、子板B、子板C以及子板D组成。通过控制各个子板的加断电方式，就可以实现多种灵活的成像模式。图9a-图9f为GF-3天线的几种不同工作模式下的加断电方式。
图9a为GF-3处于超精细条带模式下的发射天线结构图；图9b为本申请实施例提供的GF-3处于超精细条带模式下的接收天线结构图。
在超精细条带模式中，如图9a所示中间两个子板子板B和子板C共同作为发射天线，并且，如图9b所示，中间两个子板子板B和子板C分开形成两个接收通道即接收通道1和接收通道2。
图9c为GF-3处于短基线GMTI模式下的发射天线结构图；图9d为GF-3处于短基线GMTI下接收通道结构图。
在GMTI模式下，如图9c所示整个天线作为发射端，并且，如图9d所示，四块子板分成前后两个接收通道即接收通道1和接收通道2。
图9e为GF-3处于长基线GMTI模式下的发射天线结构图；图9f为GF-3处于长基线GMTI下的接收通道结构图。
在长基线GMTI模式下，如图9e所示，整个天线作为发射端，并且，如图9f所示，天线边缘的两个子板子板A和子板B形成两个接收通道即接收通道1和接收通道2。
在双通道滑动聚束模式试验中，将超精细条带模式与滑动聚束模式结合。众所周知，合适的PRF是星载SAR高效工作的前提。在星载SAR系统设计中，PRF设置受限于诸多要素，包括方位分辨率、距离覆盖范围、信号发射截止窗等等。在方位多通道情况下，为了确保系统性能，设置系统PRF尽量保证空间采样的分布均匀。信号空间采样均匀性表达式如式(2)所示：
Figure BDA0002676087860000221
在式(2)中，α用于表示空间采样的均匀程度，α为100％表示空间从爱养完全均匀，α为0％表示空间采样完全重合；vs用于表示SAR系统所在卫星的飞行速度；N用于表示通道个数；d用于表示方位向的通道之间的间隔。
在方位多通道SAR系统中，相邻脉冲的相关性随着脉冲空间位置的接近而增强，并且，随着脉冲空间位置的接近，每一脉冲所包含的信息量降低。当两个脉冲在空间上完全重合，理论上两个脉冲包含的信息量完全相同，可以丢弃其中一个。尽管脉冲重合的情况在高分宽幅多通道SAR系统中应该尽量避免，但是在地面运动目标检测(GMTI)系统中非常有利于杂波抑制。另外，脉冲重合的情况下，错位一个脉冲后对两个通道数据进行相干处理，相位能够反映两个通道的相位误差特性。
在本申请实施例中，设置了低PRF模式(1994Hz)和高PRF模式(4205Hz)两种PRF模式。并且，在低PRF模式下，空间采样均匀性为94％，在高PRF模式下，空间采样均匀性为1％。
表1所示为两种不同的PRF下的SAR系统的各项指标参数。
Figure BDA0002676087860000222
表1
在表1中，包含了参数类型和参数值两列，其中参数类型可以包括载频、天线尺寸、信号带宽、采样频率、发射脉冲时宽、PRF以及波束扫描范围七种；相应地，在低PRF下和高PRF下，载频均为5.4GHz、天线尺寸均为7.5m(A)×1.232m(R)、发射脉冲时宽均为40us；在低PRF下，信号带宽为240MHz、采样频率为266MHz、PRF为1994Hz、波束扫描范围为±0.75°；在高PRF下，信号带宽为120MHz、采样频率为133MHz、PRF为4205Hz、波束扫描范围为±0.62°。
在高PRF实验中，选取的试验场景是美国北达科州附近的河流区域。如果多通道SAR系统中有未完全校正的通道误差，或者非均匀信号重建处理不理想，都会导致最终成像结果中出现明显的虚假目标。在高分三双通道滑动聚束试验中，通过设置合理的系统PRF，得到一个高PRF数据集。针对高PRF数据集进行PRF/2抽取时，两个通道的空间采样信号基本上均匀的，如果图像中出现虚假目标，则是通道误差没有得到完全校正。
图10a-图10c为本申请实施例提供的多通道滑动聚束模式的SAR系统在高PRF下的单通道信号成像处理结果示意图。
图10a所示为过采样的单通道信号成像处理结果示意图，该成像中的垂直方向对应图像的距离向。
图10b所示为未进行相位补偿时的单通道信号成像处理结果示意图。在该图中出现了严重的虚假目标，且陆地上的强目标对应的虚假目标模糊了河面。
图10c所示为采用本申请实施例提供的数据处理方法的单通道信号成像处理结果示意图。在图像中，虚假目标得到了有效抑制。
然而，在方位多通道星载SAR系统中，通常设置较低的系统PRF来提高宽幅测绘能力。在低PRF高分三试验中，获取了一个低PRF数据集，照射场景是南京城区。在该试验场景中，长江穿过城区，因此该场景也是检验多通道SAR成像处理效果的理想场景。
相应地，图11a-图11c为多通道滑动聚束模式的SAR系统在低PRF下的数据处理成像结果。
图11a为多通道滑动聚束模式的SAR系统在低PRF下对一个通道信号的成像处理结果示意图。从图11a可以看出，由于系统的PRF低于波束宽度对应的多普勒带宽，混叠的多普勒频谱无法通过“两步式”算法得到有效消除，图像中存在明显的虚假目标。
图11b为多通道滑动聚束模式的SAR系统在低PRF下未进行相位补偿的多通道SAR数据成像处理结果示意图，与高PRF的对应的实验结果类似，在图11b中出现了明显的虚假目标。
图11c为多通道滑动聚束模式的SAR系统在低PRF下、采用了本申请实施例提供的数据处理方法的多通道SAR数据成像处理结果示意图，在该图中，虚假目标得到了有效抑制。
示例性地，图12为本申请实施例提供的应用于多通道滑动聚束模式的SAR系统的数据处理方法的总体流程图。该数据处理方法的总体流程可以包括以下步骤：
步骤1201、确认多通道滑动聚束SAR天线相位参考点数据以及位置设置。
步骤1202、建立波束扫描天线相位中心移动模型。
步骤1203、计算相位项并进行补偿；示例性地，该步骤可以是在得到与回波数据对应的基带数据之后执行的。
步骤1204、基于频谱分析方法进行方位向一致性压缩。
步骤1205、方位向傅里叶变换。
步骤1206、基于传递函数法的非均匀信号重建。
步骤1207、单通道信号成像处理。
由以上可知，本申请实施例提供的数据处理方法，在获取SAR系统的相位参考点信息以及等效相位中心信息，并基于相位参考点信息以及等效相位中心信息，确定相位模型，以供SAR系统接收到回波数据并得到对应的基带数据即第一数据时进行相位补偿处理，然后在方位向对第二数据进行频谱分析处理，得到第三数据，并基于第三数据得到SAR系统的单通道图像。
如此，本申请实施例提供的数据处理方法，能够根据SAR系统的工作模式确定对应的相位模型，并根据相位模型对回波信号对应的基带信号进行相位补偿处理，从而为后续的数据稳定高效处理奠定了基础。
基于前述实施例，本申请实施例提供了一种数据处理设备13，该数据处理设备13包括：确定模块1301以及处理模块1302，其中，确定模块1301，用于确定相位模型；其中，相位模型，包括SAR系统中等效相位中心与相位参考点的相对位置关系；
处理模块1302，用于基于相位模型对第一数据进行相位补偿处理，得到第二数据；其中，第一数据，表示SAR系统接收到的回波数据对应的基带数据；
在方位向对第二数据进行频谱分析处理，得到第三数据；
基于第三数据，得到SAR系统的单通道图像。
在一些实施方式中，数据处理设备，还包括获取模块；其中
获取模块，用于获取SAR系统的相位参考点信息以及等效相位中心信息；
确定模块1301，用于基于相位参考点信息以及等效相位中心信息，确定相位模型。
在一些实施方式中，获取模块，用于获取SAR系统的天线体制；
确定模块，用于基于天线体制，确定相位参考点数量以及相位参考点位置；基于相位参考点数量以及相位参考点位置，获取相位参考点信息。
在一些实施方式中，确定模块1301，用于确定SAR系统的天线扫描范围以及天线波束步进步长；基于天线扫描范围以及天线波束步进步长，确定等效相位中心位置和等效相位中心数量；基于等效相位中心位置以及等效相位中心数量，获取等效相位中心信息。
在一些实施方式中，获取模块，用于获取SAR系统的多普勒频率。
在一些实施方式中，处理模块1302，用于基于多普勒频率，在方向位对第二数据进行频谱分析处理；其中，频谱分析处理，用于降低第二数据中的频谱混叠。
在一些实施方式中，获取模块，用于获取SAR系统的虚拟旋转半径；
处理模块1302，用于基于虚拟旋转半径，获取多普勒频率。
在一些实施方式中，获取模块，用于获取SAR系统的波束扫描参数、以及SAR系统的轨道高度。
处理模块1302，用于基于波束扫描参数以及轨道高度，获取虚拟旋转半径。
在一些实施方式中，处理模块1302，用于基于相位模型，获取相位参考点的参考相位信息、以及相位参考点与等效相位中心的距离信息；基于参考相位信息以及距离信息，对第一数据进行相位补偿处理，得到第二数据。
在一些实施方式中，获取模块，用于获取SAR系统的天线滑动参数。
在一些实施方式中，处理模块1302，用于基于天线滑动参数、参考相位信息以及距离信息，对第一数据进行相位补偿处理。
需要说明的是，上述确定模块1301、处理模块1302以及获取模块的功能，可以是通过数据处理设备的处理器来实现的，上述处理器可以为ASIC、DSP、PLD、FPGA、CPU、控制器、微控制器、微处理器中的至少一种。
因此，本申请实施例提供的数据处理设备13，在接收到回波数据并得到回波数据对应的基带数据即第一数据之后，并未采用传统的SAR系统数据处理方法，而是首先对第一数据进行相位补偿，再进行频谱分析等处理过程，从而实现了对多通道滑动聚束模式下的回波信号的针对性更强的、更高效的处理。
基于前述实施例，本申请实施例提供了一种数据处理系统14，图14为本申请实施例提供的数据处理系统14的结构示意图；该SAR系统14包括处理器1401、存储器1402以及通信总线。其中，其中，所处通信总线，用于实现处理器1401与存储器1402之间的数据传输；
处理器1401，用于执行存储器1402中存储的数据处理的程序，以实现以下如前任一实施例所述的数据处理方法。
在实际应用中，上述处理器1401可以为ASIC、DSP、PLD、FPGA、CPU、控制器、微控制器、微处理器中的至少一种。上述存储器1402可以是易失性存储器(volatile memory)，例如RAM；或者非易失性存储器(non-volatile memory)，例如ROM，快闪存储器(flashmemory)，硬盘(Hard Disk Drive，HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)；或者上述种类的存储器的组合。
因此，本申请实施例提供的数据处理系统14，在接收到回波数据并得到回波数据对应的基带数据即第一数据之后，并未采用传统的SAR系统数据处理方法，而是首先对第一数据进行相位补偿，再进行频谱分析等处理过程，从而实现了对多通道滑动聚束模式下的回波信号的针对性更强的、更高效的处理。
基于前述实施例，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现前任一实施例所述的数据处理方法。
在一些实施例中，本申请实施例提供的装置具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述。
上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，本文不再赘述。
本申请所提供的各方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。
本申请所提供的各产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。
本申请所提供的各方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。
需要说明的是，上述计算机可读存储介质可以是只读存储器(Read Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、磁性随机存取存储器(Ferromagnetic Random Access Memory，FRAM)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)等存储器；也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种电子设备，如移动电话、计算机、平板设备、个人数字助理等。
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。
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。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请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(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所描述的方法。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种数据处理方法，其特征在于，所述方法应用于多通道滑动聚束合成孔径雷达SAR系统，所述方法包括：
确定相位模型；其中，所述相位模型，包括所述SAR系统中等效相位中心与相位参考点的相对位置关系；
基于所述相位模型对第一数据进行相位补偿处理，得到第二数据；其中，所述第一数据，表示所述SAR系统接收到的回波数据对应的基带数据；
在方位向对所述第二数据进行频谱分析处理，得到第三数据；
基于所述第三数据，得到所述SAR系统的单通道图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定相位模型，包括：
获取所述SAR系统的相位参考点信息以及等效相位中心信息；
基于所述相位参考点信息以及所述等效相位中心信息，确定所述相位模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述SAR系统的相位参考点信息，包括：
获取所述SAR系统的天线体制；
基于所述天线体制，确定所述相位参考点数量以及所述相位参考点位置；
基于所述相位参考点数量以及所述相位参考点位置，获取所述相位参考点信息。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述等效相位中心信息，包括：
确定所述SAR系统的天线扫描范围以及天线波束步进步长；
基于所述天线扫描范围以及所述天线波束步进步长，确定等效相位中心位置和等效相位中心数量；
基于所述等效相位中心位置以及所述等效相位中心数量，获取所述等效相位中心信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在方位向对所述第二数据进行频谱分析处理，得到第三数据，包括：
获取所述SAR系统的多普勒频率；
基于所述多普勒频率，在所述方向位对所述第二数据进行频谱分析处理；其中，所述频谱分析处理，用于降低所述第二数据中的频谱混叠。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取所述SAR系统的多普勒频率，包括：
获取所述SAR系统的虚拟旋转半径；
基于所述虚拟旋转半径，获取所述多普勒频率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取所述SAR系统的虚拟旋转半径，包括：
获取所述SAR系统的波束扫描参数、以及所述SAR系统的轨道高度；
基于所述波束扫描参数以及所述轨道高度，获取所述虚拟旋转半径。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述相位模型对第一数据进行相位补偿处理，得到第二数据，包括：
基于所述相位模型，获取所述相位参考点的参考相位信息、以及所述相位参考点与所述等效相位中心的距离信息；
基于所述参考相位信息以及所述距离信息，对所述第一数据进行相位补偿处理，得到所述第二数据。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于所述参考相位信息以及所述距离信息，对所述第一数据进行相位补偿处理，包括：
获取所述SAR系统的天线滑动参数；
基于所述天线滑动参数、所述参考相位信息以及所述距离信息，对所述第一数据进行相位补偿处理。
10.一种数据处理设备，其特征在于，所述设备包括确定模块、处理模块；其中，所述确定模块，用于确定相位模型；其中，所述相位模型，包括所述SAR系统中等效相位中心与相位参考点的相对位置关系；
所述处理模块，用于基于所述相位模型对第一数据进行相位补偿处理，得到第二数据；在方位向对所述第二数据进行频谱分析处理，得到第三数据；基于所述第三数据，得到所述SAR系统的单通道图像；其中，所述第一数据，表示所述SAR系统接收到的回波数据对应的基带数据；。
11.一种数据处理系统，其特征在于，所述系统包括处理器、存储器以及通信总线；
其中，所处通信总线，用于实现所述处理器与所述存储器之间的数据传输；
所述处理器，用于执行所述存储器中存储的数据处理的程序，以实现如权利要求1-9任一所述的数据处理方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至9中任一项所述的数据处理方法。
CN202010948455.1A 2020-09-10 2020-09-10 多通道滑动聚束sar的数据处理方法、设备、系统及介质 Active CN112180368B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010948455.1A CN112180368B (zh) 2020-09-10 2020-09-10 多通道滑动聚束sar的数据处理方法、设备、系统及介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010948455.1A CN112180368B (zh) 2020-09-10 2020-09-10 多通道滑动聚束sar的数据处理方法、设备、系统及介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112180368A true CN112180368A (zh) 2021-01-05
CN112180368B CN112180368B (zh) 2022-07-15

Family

ID=73921790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010948455.1A Active CN112180368B (zh) 2020-09-10 2020-09-10 多通道滑动聚束sar的数据处理方法、设备、系统及介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112180368B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114185015A (zh) * 2022-02-16 2022-03-15 中国科学院空天信息创新研究院 一种方位多通道星载sar天线在轨形变标定方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5172120A (en) * 1980-12-29 1992-12-15 Raytheon Company All weather tactical strike system (AWISS) and method of operation
DE19757309C1 (de) * 1997-12-22 1999-07-15 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verfahren zur Verarbeitung von Spotlight SAR-Rohdaten
US7586434B1 (en) * 2005-03-29 2009-09-08 Saab Ab Method and system for mapping a target scene using scanning radar
CN106961837B (zh) * 2004-04-23 2010-04-14 中国科学院电子学研究所 多相位中心多波束合成孔径雷达方位向相位校正与信号处理方法
CN101762816A (zh) * 2008-12-25 2010-06-30 清华大学 一种星载mimo-sar静态场景和运动目标联合处理方法和系统
CN102879784A (zh) * 2012-10-25 2013-01-16 西安电子科技大学 四种模式的合成孔径雷达统一成像方法
CN103728618A (zh) * 2014-01-16 2014-04-16 中国科学院电子学研究所 一种高分辨率、宽测绘带的星载sar体制实现方法
CN104865571A (zh) * 2015-04-02 2015-08-26 西安电子科技大学 多通道多子带滑动聚束模式sar成像方法
CN106093870A (zh) * 2016-05-30 2016-11-09 西安电子科技大学 高超声速飞行器下降段的sar‑gmti杂波抑制方法
US20170299715A1 (en) * 2014-10-30 2017-10-19 Mitsubishi Electric Corporation Synthetic aperture radar apparatus
CN107843894A (zh) * 2017-09-30 2018-03-27 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 一种复杂运动目标的isar成像方法
CN108107431A (zh) * 2017-11-20 2018-06-01 西安电子科技大学 一种圆柱扫描sar三维成像快速实现方法
CN111551934A (zh) * 2020-05-07 2020-08-18 东南大学 一种用于无人机载sar成像的运动补偿自聚焦方法与装置

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5172120A (en) * 1980-12-29 1992-12-15 Raytheon Company All weather tactical strike system (AWISS) and method of operation
DE19757309C1 (de) * 1997-12-22 1999-07-15 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verfahren zur Verarbeitung von Spotlight SAR-Rohdaten
CN106961837B (zh) * 2004-04-23 2010-04-14 中国科学院电子学研究所 多相位中心多波束合成孔径雷达方位向相位校正与信号处理方法
US7586434B1 (en) * 2005-03-29 2009-09-08 Saab Ab Method and system for mapping a target scene using scanning radar
CN101762816A (zh) * 2008-12-25 2010-06-30 清华大学 一种星载mimo-sar静态场景和运动目标联合处理方法和系统
CN102879784A (zh) * 2012-10-25 2013-01-16 西安电子科技大学 四种模式的合成孔径雷达统一成像方法
CN103728618A (zh) * 2014-01-16 2014-04-16 中国科学院电子学研究所 一种高分辨率、宽测绘带的星载sar体制实现方法
US20170299715A1 (en) * 2014-10-30 2017-10-19 Mitsubishi Electric Corporation Synthetic aperture radar apparatus
CN104865571A (zh) * 2015-04-02 2015-08-26 西安电子科技大学 多通道多子带滑动聚束模式sar成像方法
CN106093870A (zh) * 2016-05-30 2016-11-09 西安电子科技大学 高超声速飞行器下降段的sar‑gmti杂波抑制方法
CN107843894A (zh) * 2017-09-30 2018-03-27 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 一种复杂运动目标的isar成像方法
CN108107431A (zh) * 2017-11-20 2018-06-01 西安电子科技大学 一种圆柱扫描sar三维成像快速实现方法
CN111551934A (zh) * 2020-05-07 2020-08-18 东南大学 一种用于无人机载sar成像的运动补偿自聚焦方法与装置

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHILIN XU 等: "Multichannel Sliding Spotlight SAR Imaging Based on Sparse Signal Processing", 《IGARSS 2018 - 2018 IEEE INTERNATIONAL GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING SYMPOSIUM》 *
侯海平等: "机载下视阵列SAR等效相位中心分析方法研究", 《仪器仪表学报》 *
吴元等: "超高分辨率星载多发多收滑动聚束SAR成像", 《西安电子科技大学学报》 *
莫宏波: "宽覆盖星载合成孔径雷达信号处理技术研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)信息科技辑》 *
鲁加国: "《合成孔径雷达设计技术》", 30 April 2017, 国防工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114185015A (zh) * 2022-02-16 2022-03-15 中国科学院空天信息创新研究院 一种方位多通道星载sar天线在轨形变标定方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112180368B (zh) 2022-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6437924B2 (ja) 高分解能ストリップマップｓａｒイメージング
Wu et al. Translational motion compensation in ISAR image processing
Baumgartner et al. Simultaneous high-resolution wide-swath SAR imaging and ground moving target indication: Processing approaches and system concepts
CN102346249B (zh) 合成孔径雷达宽测绘带对地观测步进扫描模式的实现方法
Xin et al. Signal processing for digital beamforming FMCW SAR
CN111352107B (zh) 基于多通道数字和差的单脉冲跟踪与成像方法
CN107942295B (zh) 一种前视阵列sar系统的稀疏天线
CN111257878B (zh) 基于俯仰维频率脉内扫描高分宽幅sar的波形设计方法
CN114545411B (zh) 一种基于工程实现的极坐标格式多模高分辨sar成像方法
CN102901964A (zh) 二维多孔径ScanSAR成像方法
Sheen Sparse multi-static arrays for near-field millimeter-wave imaging
CN115128608A (zh) 车载多普勒分集mimo合成孔径雷达时域成像方法
CN112180368B (zh) 多通道滑动聚束sar的数据处理方法、设备、系统及介质
CN108845318B (zh) 基于Relax算法的星载高分宽幅成像方法
CN111929682A (zh) 基于距离向分块的机载dbf-tops sar成像方法
CN113406624B (zh) 一种高分辨率星载sar高效时频混合成像方法及系统
Xu et al. Investigation on electronic azimuth beam steering in the spaceborne SAR imaging modes
Bordoni et al. Unconventional sources of error in high-resolution wide-swath SAR systems based on scan-on-receive
CN115015925A (zh) 基于改进匹配追踪的机载阵列雷达超分辨前视成像方法及装置
CN114325700A (zh) 一种星载多通道sar动目标成像方法
Liang et al. An approach to forward looking FMCW radar imaging based on two-dimensional Chirp-Z transform
Zheng et al. Ka Band Airborne Dual-Mode InSAR System and its Interferometric Accuracy Analysis
Yang et al. Enhanced SAR imaging using multiple plane spiral orbital angular momentum beams
Chen et al. Very High-Resolution Synthetic Aperture Radar Systems and Imaging: A Review
Han et al. MIMO radar fast imaging algorithm based on sub-image combination

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