CN113721244A - 合成孔径雷达的信噪比处理方法及装置、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了合成孔径雷达的信噪比处理方法及装置、存储介质,其中,所述方法包括求取回波信号的二维加权系数,根据二维加权系数对回波信号进行加权,得到加权后的回波信号,将加权后的回波信号中的方位向信号在频域划分为多个子孔径信号,对多个子孔径信号和加权后的回波信号中的距离向信号分别成像后进行叠加处理,得到放大后的回波信号。上述技术方案中,能够在不增加硬件的前提下增加雷达的通道数量,随着通道数量的增加,回波信号的数量也将增加,以在对多个子孔径信号和加权后的回波信号中的距离向信号分别成像后进行叠加处理后,回波信号将会被放大,而噪声非相干叠加。因此,随着回波信号的放大,雷达的信噪比将会提升。
Description
技术领域
本发明涉及雷达信噪比处理领域,尤其涉及一种合成孔径雷达的信噪比处理方法及装置、存储介质。
背景技术
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)是一种高分辨率成像雷达,可以在能见度极低的气象条件下得到类似光学照相的高分辨雷达图像。数字波束形成技术(Digital Beamforming,简称DBF)是移动卫星通信中的一种关键技术,也是4G移动通信中智能天线的关键技术,其被广泛应用于雷达领域,特别是接收数字波束合成技术,极大的提升了接收系统的灵活性。
现有技术中,应用于数字波束形成技术的雷达,其信噪比提升受限于通道数,而进一步地增加通道数需要同时增加一整套接收端的接收单元、变频器、数字采样器等,需要花费较大的硬件成本。
因此,如何在不增加硬件成本的基础上,增加应用于数字波束形成技术的雷达的通道数量,从而提升雷达的信噪比,成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例期望提供一种合成孔径雷达的信噪比提升方法及装置、存储介质,能够在不增加硬件成本的情况下,通过将回波信号划分为多个子孔径信号,达到增加雷达的通道数量的目的,从而提升雷达的信噪比。
本发明的技术方案是这样实现的:
本发明实施例提供了一种合成孔径雷达的信噪比处理方法,包括:
获取目标对象的回波信号的方位时间和距离时间;
根据所述方位时间以及所述距离时间,实时计算二维加权系数;
根据所述二维加权系数对所述回波信号进行加权,得到所述加权后的回波信号;
将所述加权后的回波信号中的方位向信号划分为多个子孔径信号;
对所述加权后的回波信号中的距离向信号和所述多个子孔径信号进行成像和叠加处理,得到放大后的回波信号。
上述方案中,所述根据所述方位时间以及所述距离时间,实时计算二维加权系数,包括:
根据所述距离时间和所述方位时间,计算虚拟旋转半径;所述虚拟旋转半径为所述回波信号聚焦成像范围的半径;
根据所述回波信号和所述距离时间,计算获得目标对象到雷达的最近斜距;
根据所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,计算收发斜距差;
根据所述收发斜距差与所述回波信号,计算所述二维加权系数。
上述方案中,所述根据所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,计算收发斜距差,包括:
根据所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,计算发射斜距;
根据所述最近斜距,计算最近斜距的地面投影;
根据所述发射斜距、所述最近斜距和所述最近斜距的地面投影,计算所述接收斜距;
根据所述发射斜距和所述接收斜矩,计算所述收发斜距差。
上述方案中,所述根据所述距离时间和所述方位时间,计算虚拟旋转半径,包括:
根据所述方位时间,所述距离时间以及预设的雷达移动速度,计算获得入射斜距、出射斜距、入射角度和出射角度;
基于所述入射斜距、所述出射斜距、所述入射角度以及所述出射角度,依据预设的虚拟旋转半径模型,计算所述虚拟旋转半径。
上述方案中,所述预设的虚拟旋转半径模型为:
其中,rrot为所述虚拟旋转半径,R0为场景中心,Na为所述脉冲次数,Vr为雷达飞行速度,PRI为所述脉冲重复时间,Rt1为所述入射斜距,Rt2为所述出射斜距,θin为所述入射角度,θout为所述出射角度。
上述方案中,所述根据所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,计算发射斜距,包括:
基于所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,依据预设的发射斜距模型,计算所述发射斜距。
上述方案中,所述预设的发射发斜距模型为:
其中,Rt(τ,η)为所述发射斜距,R0(τ)为所述最近斜距,η为所述方位时间,τ为所述距离时间,Vr为雷达飞行速度,rrot为所述虚拟旋转半径。
上述方案中,所述根据所述最近斜距,计算最近斜距的地面投影,包括:
基于所述最近斜距,依据预设的最近斜距的地面投影模型,计算所述最近斜距的地面投影。
上述方案中,所述预设的最近斜距的地面投影模型为:
其中,H为雷达的高度,R0(τ)为所述最近斜距,R0g(τ)为所述最近斜距的地面投影。
上述方案中,所述根据所述发射斜距、所述最近斜距和所述最近斜距的地面投影,计算所述接收斜距,包括:
基于所述发射斜距、所述最近斜距和所述最近斜距的地面投影,依据预设的接收斜距模型,计算所述接收斜距。
上述方案中,所述预设的接收斜距模型为:
上述方案中,所述根据所述发射斜距和所述接收斜距,计算收发斜距差,包括:
通过所述最近斜距,计算雷达的高度所在垂直平面与所述最近斜距之间形成的夹角;
根据所述最近斜距和所述发射斜距,对所述接收斜距进行等效替换,得到等效替换后的接收斜距,所述等效替换后的接收斜距为利用所述发射斜距表示的所述接收斜距;
基于所述发射斜距、所述等效替换后的接收斜距和所述雷达的高度所在垂直平面与所述最近斜距之间形成的夹角,依据预设的收发斜距差模型,计算所述收发射斜距差。
上述方案中,所述预设的收发斜距差模型为:
其中,△Rm(τ,η)为所述收发斜距差,Rt(τ,η)为所述发射斜距,Ha为天线高度,αc为天线平面与水平面的夹角,α为所述雷达的高度所在垂直平面与所述最近斜距之间形成的夹角,为等效替换后的接收斜距。
上述方案中,所述根据所述收发斜距差与所述回波信号,计算所述二维加权系数,包括:
基于所述收发斜距差与所述回波信号,依据预设的二维加权系数模型,计算所述二维加权系数。
上述方案中,所述预设的二维加权系数模型为:
其中,scomp(τ,η)为所述二维加权系数,s1(τ,η)为第1个通道的所述回波信号,s2(τ,η)为第2个通道的所述回波信号,sM(τ,η)为第M个通道的所述回波信号,△R1(τ,η)第1个通道的所述收发斜距差,△R2(τ,η)第2个通道的所述收发斜距差,△RM(τ,η)为第M个通道的所述收发斜距差,M为通道总数量,T为获取所述回波信号的时间宽度,λ为第m通道回波信号的波长。
上述方案中,所述将所述加权后的回波信号中的方位向信号划分为多个子孔径信号,包括:
将所述加权后的回波信号中的方位向信号从时域转换到频域,得到对应的信号频谱;
将所述信号频谱均分为多个子带;
将所述多个子带从频域转换到时域,得到所述多个子孔径信号。
上述方案中,所述对所述加权后的回波信号中的距离向信号和所述多个子孔径信号进行成像和叠加处理,得到放大后的回波信号,包括:
对所述加权后的回波信号中的距离向信号和所述多个子孔径信号进行SAR成像处理,得到多个子孔径信号图像和距离向信号图像;
对所述多个子孔径信号图像和所述距离向信号图像进行叠加处理,得到所述放大后的回波信号。
上述方案中,所述对所述多个子孔径信号图像和所述距离向信号图像进行叠加处理,得到所述放大后的回波信号,包括:
获取所述多个子孔径信号图像和所述距离向信号图像的多个包络值;
将所述多个包络值相加,得到所述放大后的回波信号。
本发明实施例提供了一种合成孔径雷达的信噪比处理装置,所述装置包括获取单元、计算单元、加权单元、子孔径划分单元、和处理单元;其中,
所述获取单元,用于获取目标对象的回波信号的方位时间和距离时间;
所述计算单元,用于根据所述方位时间以及所述距离时间,实时计算二维加权系数;
所述加权单元,用于根据所述二维加权系数对所述回波信号进行加权,得到所述加权后的回波信号;
所述子孔径划分单元,用于将所述加权后的回波信号中的方位向信号划分为多个子孔径信号;
所述处理单元,用于对所述加权后的回波信号中的距离向信号和所述多个子孔径信号进行成像和叠加处理,得到放大后的回波信号。
上述方案中,所述计算单元,还用于根据所述距离时间和所述方位时间,计算虚拟旋转半径;所述虚拟旋转半径为所述回波信号聚焦成像范围的半径;根据所述回波信号和所述距离时间,计算获得目标对象到雷达的最近斜距;根据所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,计算收发斜距差;根据所述收发斜距差与所述回波信号,计算所述二维加权系数。
在上述方案中,所述计算单元,还用于根据所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,计算发射斜距;根据所述最近斜距,计算最近斜距的地面投影;根据所述发射斜距、所述最近斜距和所述最近斜距的地面投影,计算所述接收斜距;根据所述发射斜距和所述接收斜矩,计算所述收发斜距差。
上述方案中,所述计算单元,还用于根据所述方位时间,所述距离时间以及预设的雷达移动速度,计算获得入射斜距、出射斜距、入射角度和出射角度;基于所述入射斜距、所述出射斜距、所述入射角度以及所述出射角度,依据预设的虚拟旋转半径模型,计算所述虚拟旋转半径。
在上述方案中,所述预设的虚拟旋转半径模型为:
其中,rrot为所述虚拟旋转半径,R0为场景中心,Na为所述脉冲次数,Vr为雷达飞行速度,PRI为所述脉冲重复时间,Rt1为所述入射斜距,Rt2为所述出射斜距,θin为所述入射角度,θout为所述出射角度。
上述方案中,所述计算单元,还用于基于所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,依据预设的发射斜距模型,计算所述发射斜距。
上述方案中,所述预设的发射发斜距模型为:
其中,Rt(τ,η)为所述发射斜距,R0(τ)为所述最近斜距,η为所述方位时间,τ为所述距离时间,Vr为雷达飞行速度,rrot为所述虚拟旋转半径。
上述方案中,所述计算单元,还用于基于所述最近斜距,依据预设的最近斜距的地面投影模型,计算所述最近斜距的地面投影。
上述方案中,所述预设的最近斜距的地面投影模型为:
上述方案中,所述计算单元,还用于基于所述发射斜距、所述最近斜距和所述最近斜距的地面投影,依据预设的接收斜距模型,计算所述接收斜距。
上述方案中,所述预设的接收斜距模型为:
上述方案中,所述计算单元,还用于通过所述最近斜距,计算雷达的高度所在垂直平面与所述最近斜距之间形成的夹角;根据所述最近斜距和所述发射斜距,对所述接收斜距进行等效替换,得到等效替换后的接收斜距,所述等效替换的接收斜距为利用发射斜距表示的接收斜距;基于所述发射斜距、所述等效替换后的接收斜距和所述雷达的高度所在垂直平面与所述最近斜距之间形成的夹角,依据预设的收发斜距差模型,计算所述收发射斜距差。
上述方案中,所述预设的收发斜距差模型为:
其中,△Rm(τ,η)为所述收发斜距差,Rt(τ,η)为所述发射斜距,Ha为天线高度,αc为天线平面与水平面的夹角,α为所述雷达的高度所在垂直平面与所述最近斜距之间形成的夹角,为等效替换后的接收斜距。
上述方案中,所述计算单元,还用于基于所述收发斜距差与所述回波信号,依据预设的二维加权系数模型,计算所述二维加权系数。
上述方案中,所述预设的二维加权系数模型为:
其中,scomp(τ,η)为所述二维加权系数,s1(τ,η)为第1个通道的所述回波信号,s2(τ,η)为第2个通道的所述回波信号,sM(τ,η)为第M个通道的所述回波信号,△R1(τ,η)第1个通道的所述收发斜距差,△R2(τ,η)第2个通道的所述收发斜距差,△RM(τ,η)为第M个通道的所述收发斜距差,M为通道总数量,T为获取所述回波信号的时间宽度,λ为第m通道回波信号的波长。
上述方案中,所述子孔径划分单元,还用于将所述加权后的回波信号中的方位向信号从时域转换到频域,得到对应的信号频谱;将所述信号频谱均分为多个子带;将所述多个子带从频域转换到时域,得到所述多个子孔径信号。
上述方案中,所述处理单元,还用于对所述加权后的回波信号中的距离向信号和所述多个子孔径信号进行SAR成像处理,得到多个子孔径信号图像和距离向信号图像;对所述多个子孔径信号图像和所述距离向信号图像进行叠加处理,得到所述放大后的回波信号。
在上述方案中,所述处理单元,还用于获取所述多个子孔径信号图像和所述距离向信号图像的多个包络值;将所述多个包络值相加,得到所述放大后的回波信号。
本发明实施例提供了一种存储介质,所述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,以实现本发明实施例中提供的一种合成孔径雷达信噪比处理方法。
本发明实施例提供了一种合成孔径雷达的信噪比处理装置,所述装置包括处理器、存储器以及通信总线,所述存储器通过所述通信总线与所述处理器进行通信,所述存储器存储所述处理器可执行的一个或者多个程序,当所述一个或者多个程序被执行时,所述处理器执行如本发明实施例中提供的一种合成孔径雷达信噪比处理方法。
本发明实施例提供了一种合成孔径雷达的信噪比提升方法及装置、存储介质,其中,所述方法包括求取获得目标对象的回波信号的二维加权系数,根据二维加权系数对回波信号进行加权,得到加权后的回波信号,将加权后的回波信号中的方位向信号在频域划分为多个子孔径信号,对多个子孔径信号和加权后的回波信号中的距离向信号分别成像后进行叠加处理,得到放大后的回波信号。
上述技术方案中,将每个加权后的回波信号的方位向信号划分成多个子孔径信号,其中,多个子孔径信号中的每个子孔径信号均对应一个通道。因此,将每个加权后的回波信号的方位向信号划分成多个子孔径信号,能够增加雷达的通道数量,随着通道数量的增加,回波信号的数量也将增加,在对多个子孔径信号和加权后的回波信号中的距离向信号分别成像后进行叠加处理后,回波信号将会被放大。由于,噪声非相干叠加,不受叠加处理的影响。因此,随着回波信号的放大,雷达的信噪比将会提升。而雷达的通道数量的增加,是通过对加权后的回波信号进行划分得到的,并没有增加硬件。因此,本发明实施例达到了在不增加硬件成本的情况下,提高雷达信噪比的目的。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理场景示意图一;
图2为本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理场景示意图二;
图3为本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理方法的流程示意图一;
图4为本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理方法的流程示意图二;
图5为本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理方法的流程示意图三;
图6为本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理方法的流程示意图四;
图7为本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理方法的流程示意图五;
图8为本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理方法的流程示意图六;
图9为本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理装置的结构示意图一;
图10为本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理装置的结构示意图二。
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。
本发明实施例提供一种合成孔径雷达的信噪比处理场景,适用于合成孔径雷达在聚束模式下对地面的目标对象12进行获取的场景,图1为本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理场景示意图一,如图1所示,包括至少一个SAR平台11与地面,SAR平台11位于地面的上方,且SAR平台11相对于地面的位置是随时变化的。
在本发明的一些实施例中,每个SAR平台11上安装有至少一个雷达,雷达用于对目标对象12发射电磁波并获取目标对象12反射的电磁波作为回波信号,目标对象12通常位于地面上,且目标对象12至少为一个;实际应用中,雷达将随着SAR平台11进行移动。因此,雷达与目标对象12之间的距离将会实时变化;实际应用中,回波信号通常以倾斜于地面的方向传输,并与雷达的天线平行。因此,每个雷达根据其雷达的高度、其获取的回波信号以及地面,将会构成一个三角形。
基于图1,在本发明的一些实施例中提供了一种合成孔径雷达的信噪比处理场景,图2为本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理场景示意图二,如图2所示,包括一个SAR平台11和一个目标对象12,一个SAR平台11安装有一个雷达,每个雷达均具有多个通道,多个通道分为距离向通道和方位向通道,实际应用中,雷达与目标对象12之间具有发射斜距、最近斜距、回波信号和最近斜距的地面投影,雷达的高度、最近斜距和最近斜距的地面投影构成三角形关系,雷达的高度、回波信号和地面,以及雷达高度、发射斜距和地面均构成三角形关系。
图3是本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理方法的流程示意图一,如图3所示,本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理方法,适用于聚束模式的合成孔径雷达,该方法包括:
S101、获取目标对象的回波信号的方位时间和距离时间。
本发明实施例中,合成孔径雷达接收经过目标对象反射出的回波信号,根据接收到的回波信号获取方位时间以及距离时间。
本发明实施例中,雷达向地面发出发射信号,发射信号传输至目标对象时,经过目标对象的部分吸收和反射,将会形成回波信号。
在本发明的一些实施例中,发射信号是预设好的电磁波,是实际使用中,发射信号与接收到的回波信号通常是相同的电磁波。
本发明实施例中,雷达为多通道合成孔径雷达,即雷达包括多个通道,多个通道分为距离向通道和方位向通道,且距离向通道和方位向通道是互相独立的。因此,在实际使用中,雷达通过距离向通道和方位向通道中的每个距离向通道和每个方位向通道对目标对象发出电磁波,通过距离向通道和方位向通道中的每个距离向通道和每个方位向通道对目标对象反射的多个回波信号进行获取。
本发明实施例中,距离向通道为沿雷达载体移动方向垂直的方向的通道,方位向通道为沿雷达载体移动方向设置的通道,需要说明的是,雷达可以安装于任何需要获取目标位置与目标图像的设备上。示例性的,如飞机、卫星等。
可以理解的是,通过多个通道获取多个回波信号,由于多个通道中的每个通道位置方向均不相同,所以获取到的多个回波信号将来自目标对象的不同方位和距离,这样通过分析处理多个回波信号,提能够提高获取到的目标对象的图像和位置的准确度。
在本发明的一些实施例中,图4是本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理方法的流程示意图二,获取目标对象的回波信号的方位时间和距离时间,可以如图4所示,包括S401-S403,如下:
S401、获取目标对象的回波信号。
在本发明的一些实施例中,通过雷达的多个通道对目标对象的回波信号进行获取。
在本发明的一些实施例中,雷达的多个通道中的每个通道均会获取一个回波信号,从而形成多个回波信号,多个回波信号均为相同的电磁波。
S402、根据回波信号方位向的时间变化,获取方位时间。
在本发明的一些实施例中,随着雷达载体的移动,雷达将会不停地对目标对象发射电磁波并获取回波信号,根据回波信号每次被接收到的方位向的时间之间的变化,获取方位时间。
在本发明的一些实施例中,方位向的时间之间的变化,可以是方位向的时间之间的差值,其中,方位向的时间之间的差值实时计算求取。
S403、根据回波信号距离向的时间变化,获取距离时间。
在本发明的一些实施例中,根据回波信号每次被接收到的距离向的时间之间的变化,获取距离时间。
在本发明的一些实施例中,距离向的时间之间的变化,可以是距离向的时间之间的差值,其中,距离向的时间之间的差值实时计算求取。
在本发明的一些实施例中,将回波信号中的任意一个回波信号,作为第m通道回波信号。
在本发明的一些实施例中,雷达通过多个通道获取目标对象反射的多个回波信号,从多个回波信号中取出任意一个回波信号,作为第m通道回波信号。需要说明的是,在实际使用中,雷达多个通道接收到的回波信号均相同。
在本发明的一些实施例中,m为可以为任意整数,示例性的,m可以是1、2、3…。
在本发明的一些实施例中,雷达通过多个通道对目标对象反射的回波信号进行获取,多个通道中的每个通道均对应一束回波信号。因此,雷达在获取目标对象的回波信号时,将获取多个回波信号。
在本发明的一些实施例中,依据预设的第m通道回波信号模型对第m通道回波信号进行表示。
在本发明的一些实施例中,预设的第m通道回波信号模型为式(1-1):
式(1-1)中,Sm(τ,η)为第m通道的回波信号,m是通道序号,ωr为距离向信号包络,ωa为方位向信号包络,Kτ为雷达调频率,τ为距离时间,η为方位时间,ηc为方位向的波束穿越时刻,f0为载频,c为光速,j为虚数单位。
S102、根据方位时间以及距离时间,实时计算二维加权系数。
本发明实施例中,通过S402和S403,实时获取回波信号的方位时间和距离时间,根据方位时间和距离时间,计算每个方位时间和距离时间对应的二维加权系数。
本发明实施例中,计算得到的二维加权系数与每个回波信号一一对应,并随着每个回波信号的方位时间和距离时间实时计算更新,这样在根据二维加权系数对对应的回波信号进行加权时,可以保证该回波信号的精确加权。
可以理解的是,通过实时获取回波信号的方位时间和距离时间,可以实时确定雷达的位置,根据实时获取的回波信号的方位时间和距离时间,从雷达载体的移动方向和雷达载体移动方向垂直的方向实时计算二维加权系数,这样从两个方向实时计算二维加权系数,可以提高计算得到的二维加权系数的准确度。
在本发明的一些实施例中,图5是本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理方法的流程示意图三;根据方位时间以及距离时间,实时计算二维加权系数,可以如图5所示,包括S1021-S1025,如下:
S1021、根据距离时间和方位时间,计算虚拟旋转半径。
在本发明的一些实施例中,实时获取回波信号的距离时间和方位时间,根据回波信号、地面以及垂直于地面的直线之间构成的几何图形的几何关系,通过预设的虚拟旋转半径模型实时计算虚拟旋转半径,虚拟旋转半径为回波信号聚焦成像范围的半径。
在本发明的一些实施例中,回波信号、地面以及垂直于地面的直线之间构成的几何图形可以视为三角形。因此,回波信号、地面以及垂直于地面的直线之间几何关系可以视作三角关系,即可以依据三角函数和预设的虚拟旋转半径模型,结合已知的数据信息,对距离时间和方位时间进行计算,实时计算获得虚拟旋转半径。
在本发明的一些实施例中,根据方位时间,距离时间以及预设的雷达移动速度,计算获得入射斜距、出射斜距、入射角度和出射角度。
在本发明的一些实施例中,根据距离时间和雷达飞行速度,计算获得入射斜距和出射斜距,根方位时间、入射斜距和出射斜距,计算获得入射角度以及出射角度。
在本发明的一些实施例中,入射斜距为开始记录数据的斜距;出射斜距为结束计算数据的斜距。
在本发明的一些实施例中,获取到入射斜距和出射斜距后,依据三角函数,根据方位时间、入射斜距和出射斜距,计算获取入射角度和出射角度。
在本发明的一些实施例中,基于入射斜距、出射斜距、入射角度以及出射角度,依据预设的虚拟旋转半径模型,计算虚拟旋转半径。
在本发明的一些实施例中,获取场景中心、雷达飞行速度、回波信号的脉冲次数和回波信号的脉冲重复时间,根据实时计算获得的入射斜距、出射斜距、入射角度、出射角度、场景中心、雷达飞行速度、脉冲次数和脉冲重复时间,依据预设的虚拟旋转半径模型,计算虚拟旋转半径。
在本发明的一些实施例中,场景中心、雷达飞行速度、脉冲次数和回脉冲重复时间,均是预设的,脉冲次数和脉冲重复时间指回波信号的脉冲次数和脉冲重复时间;入射斜距、出射斜距、入射角度以及出射角度则需要根据实际使用情况,根据获取的距离时间和方位时间进行计算求取。
在本发明的一些实施例中,计算虚拟旋转半径时,还需要依据回波信号、地面以及垂直地面直线之间构成的几何图形的几何关系进行计算。
在本发明的一些实施例中,回波信号、地面以及垂直于地面直线之间构成的几何图形可以视为三角形。因此,回波信号、地面以及垂直于地面直线之间几何关系可以视作三角关系,即可以通过三角函数对虚拟旋转半径进行计算。
在本发明的一些实施例中,预设的虚拟旋转半径模型为式(1-2):
式(1-2)中,rrot为虚拟旋转半径,R0为场景中心,Na为脉冲次数,Vr为雷达飞行速度,PRI为脉冲重复时间,Rt1为入射斜距,Rt2为出射斜距,θin为入射角度,θout为出射角度。
S1022、根据回波信号和距离时间,计算获得目标对象到雷达的最近斜距。
在本发明的一些实施例中,根据距离时间,计算目标对象与雷达之间的距离,然后结合回波信号,计算获得目标对象到雷达的最近斜距。
在本发明的一些实施例中,雷达与目标对象的位置关系与距离时间相关,根据距离时间,获知雷达与目标对象的最近的时刻和最近的距离,从而计算获得最近斜距。
S1023、根据虚拟旋转半径和最近斜距,计算收发斜距差。
在本发明的一些实施例中,收发斜距差为接收斜距和发射斜距的差值,根据S1021获得的虚拟旋转半径和S1022获得的最近斜距,可以计算获得发射斜距;根据最近斜距,计算得到最近斜距的地面投影,根据发射斜距、最近斜距和最近斜距的地面投影,可以计算获得接收斜距;计算发射斜距和接收斜距的差值,从而获得收发斜距差。
在本发明的一些实施例中,图6是本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理方法的流程示意图四,根据虚拟旋转半径和最近斜距,计算收发斜距差,可以如图6所示,包括S10231-10234,如下:
S10231、根据虚拟旋转半径和最近斜距,计算发射斜距。
在本发明的一些实施例中,根据S1021计算获得的虚拟旋转半径和S1022计算获得的最近斜距,计算获得发射斜距。
在本发明的一些实施例中,基于虚拟旋转半径和最近斜距,依据预设的发射斜距模型,计算发射斜距。
在本发明的一些实施例中,获取方位时间、距离时间和雷达飞行速度,基于虚拟旋转半径、最近斜距、方位时间、距离时间和雷达飞行速度,依据预设的发射斜距模型,计算发射斜距。其中,方位时间和距离时间通过S101获取,雷达飞行速度是预设的。
在本发明的一些实施例中,依据回波信号、地面以及垂直于地面直线之间构成的几何图形的几何关系,根据虚拟半径对回波信号进行等效替换,得到预设的发射斜距模型,将虚拟半径和最近斜距代入预设的发射斜距模型,从而完成发射斜距的计算。
在本发明的一些实施例中,回波信号、地面以及垂直于地面直线之间构成的几何图形的几何关系同S1021一样,可以视为三角关系,得到发射斜距时,基于三角函数,通过虚拟旋转半径、最近斜距对回波信号进行等效替换。
在本发明的一些实施例中,预设的发射斜距模型为式(1-3):
式(1-3)中,其中,Rt(τ,η)为发射斜距,R0(τ)为最近斜距,η为方位时间,τ为距离时间,Vr为雷达飞行速度,rrot为虚拟旋转半径。
S10232、根据最近斜距,计算最近斜距的地面投影。
在本发明的一些实施例中,通过S1022计算获得最近斜距,根据雷达和高度和最近斜距,计算最近斜距的地面投影。
在本发明的一些实施例中,基于最近斜距,依据预设的最近斜距的地面投影模型,计算最近斜距的地面投影。
在本发明的一些实施例中,获取雷达的高度,根据雷达的高度和最近斜距,依据预设的最近斜距的地面投影模型,计算最近斜距的地面投影。
在本发明的一些实施例中,雷达的高度是预设的,由于雷达的高度垂直于地面。因此,雷达的高度、目标对象到雷达的最近斜距和地面之间可以构成一个直角三角形。因此,根据雷达的高度和S1022获得的最近斜距,利用三角函数可以计算得到最近斜距的地面投影。
在本发明的一些实施例中,预设的最近斜距的地面投影模型为式(1-4):
S10233、根据发射斜距、最近斜距和最近斜距的地面投影,计算接收斜距。
在本发明的一些实施例中,以S10231获得的发射斜距、S1022获得的最近斜距和S10232获得的最近斜距的地面投影为数据基础,计算接收斜距。
在本发明的一些实施例中,由于雷达是通过天线进行回波信号的接收的。因此,在计算接收斜距时,需要将天线造成的误差考虑进去。
在本发明的一些实施例中,通过天线平面与水平面的夹角,基于三角函数,分别计算得到天线的地面投影和天线相对于雷达的高度的天线高度,通过最近斜距的地面投影减去天线的地面投影,通过雷达的高度与天线高度相加,从而减少计算得到的接收斜距的误差。
在本发明的一些实施例中,基于发射斜距、最近斜距和最近斜距的地面投影,依据预设的接收斜距模型,计算接收斜距。
在本发明的一些实施例中,获取天线高度、天线平面与水平面的夹角、雷达的高度和β的值,根据天线高度、天线平面与水平面的夹角、雷达的高度、β、发射斜距、最近斜距和最近斜距的地面投影,依据预设的接收斜距模型,计算接收斜距。
在本发明的一些实施例中,β通过将回波信号对应的通道序号乘以2后,减去通道总数再减去1,之后除以两倍的通道总数得到,即β可以通过(2m-M-1)/(2M)计算得到。其中,m为回波信号的通道序号,M为通道总数。
在本发明的一些实施例中,天线固定在雷达上,在使用过程中,位置保持不变。因此,天线平面与水平面的夹角不变,可以依据三角函数,根据天线高度和天线长度计算获得天线平面与水平面的夹角,也可以预设或根据雷达型号获知。天线高度和雷达的高度均是预设的。
在本发明的一些实施例中,发射斜距、雷达高度和地面可以构成一个三角形,即发射斜距、雷达高度和地面之间是三角关系,最近斜距、雷达高度和最近斜距的地面投影之间可以构成一个三角形,即最近斜距、雷达高度和最近斜距的地面投影也是三角关系。因此,依据三角函数,根据发射斜距、最近斜距、雷达的高度和最近斜距的地面投影,可以计算得到接收斜距。
在本发明的一些实施例中,预设的接收斜距模型为式(1-5):
S10234、根据发射斜距和接收斜距,计算收发斜距差。
在本发明的一些实施例中,根据S10231计算获得的发射斜距和根据S1023获得的接收斜距,计算发射斜距和接收斜距的差值,得到收发斜距差。
在本发明的一些实施例中,通过最近斜距,计算雷达的高度所在垂直平面与最近斜距之间形成的夹角。
在本发明的一些实施例中,根据最近斜距和雷达的高度,依据三角函数,计算雷达的高度所在垂直平面与最近斜距之间的夹角。
在本发明的一些实施例中,根据最近斜距和发射斜距,对接收斜距进行等效替换,得到等效替换后的接收斜距,等效替换的接收斜距为利用发射斜距表示的接收斜距。
在本发明的一些实施例中,根据最近斜距和发射斜距,对接收斜距进行等效替换,得到等效替换后的接收斜距;基于发射斜距、等效替换后的接收斜距和雷达的高度所在垂直平面与最近斜距之间形成的夹角,依据预设的收发斜距差模型,计算所述收发射斜距差。
在发明的一些实施例中,基于发射斜距、等效替换后的接收斜距和雷达的高度所在垂直平面与最近斜距之间形成的夹角,依据预设的收发斜距差模型,计算收发射斜距差。
在本发明的一些实施例中,获取天线高度、天线平面与水平面的夹角和雷达的高度所在垂直平面与最近斜距之间形成的夹角,根据发射斜距、最近斜距、天线高度、天线平面与水平面的夹角和雷达的高度所在垂直平面与最近斜距之间形成的夹角对接收斜距进行等效替换,从而得到等效替换后的接收斜距;等效替换后的接收斜距为通过发射斜距进行表示的接收斜距。
在本发明的一些实施例中,获取雷达的高度和最近斜距,利用三角函数,计算雷达的高度所在垂直平面与最近斜距之间形成的夹角;雷达的高度、天线的高度及天线平面与水平面的夹角均为预设的。
在本发明的一些实施例中,最近斜距跟距离时间相关。因此,雷达的高度所在垂直平面与最近斜距之间形成的夹角也将随着距离时间的实时变化而实时变化。
在本发明的一些实施例中,预设的收发斜距差模型为式(1-6):
式(1-6)中,△Rm(τ,η)为收发斜距差,Rt(τ,η)为发射斜距,Ha为天线高度,αc为天线平面与水平面的夹角,α为雷达的高度所在垂直平面与最近斜距之间形成的夹角。
可以理解的,收发斜距差根据距离时间和方位时间的变化,实时计算改变,这样可以确保后续计算获得的二维加权系数的准确度。
S1024、根据收发斜距差,计算获得二维加权系数。
在本发明的一些实施例中,通过S1023或S10234得到收发斜距差,计算获得二维加权系数。
在本发明的一些实施例中,获得的二维加权系数随着距离时间和方位时间的变化而变化。
在本发明的一些实施例中,基于收发斜距差与回波信号,依据预设的二维加权系数模型,计算二维加权系数。
在本发明的一些实施例中,获取回波信号的时间宽度和回波信号的波长,基于欧拉公式对收发斜距差进行处理,得到处理后的收发斜距差,根据回波信号的时间宽度、处理后的收发斜距差、回波信号和回波信号的波长,依据预设的二维加权系数模型,计算获得二维加权系数。
在本发明的一些实施例中,回波信号的时间宽度和回波信号的波长是预设的。
在本发明的一些实施例中,预设的二维加权系数模型为式(1-7):
式(1-7)中,scomp(τ,η)为二维加权系数,s1(τ,η)为第1个通道的回波信号,s2(τ,η)为第2个通道的回波信号,sM(τ,η)为第M个通道的回波信号,△R1(τ,η)第1个通道的收发斜距差,△R2(τ,η)第2个通道的收发斜距差,△RM(τ,η)为第M个通道的收发斜距差,M为通道总数量,T为获取回波信号的时间宽度,λ为回波信号的波长。
在本发明的一些实施例中,每个通道均对应一个回波信号,每个回波信号均对应一个收发斜距差,预设的二维加权系数模型用于对每一个回波信号对应的二维加权系数进行计算获取,预设的二维加权系数模型中,M起标识作用,无实际意义。
在本发明的一些实施例中,由于收发斜距差根据距离时间和方位时间的变化,实时计算改变。因此,获得二维加权系数也将随着距离时间和方位时间的变化,实时变化。
可以理解的是,通过随着距离时间和方位时间实时变化的二维加权系数对回波信号进行加权,可以保证加权精确度。
S103、根据二维加权系数对回波信号进行加权,得到加权后的回波信号。
本发明实施例中,通过S102获取到回波信号位于每个方位时间和距离时间对应的二维加权系数,将回波信号与对应的二维加权系数相乘,从而完成对回波信号的加权,得到加权后的回波信号,这里的回波信号为多个回波信号中的一个回波信号。
本发明实施例中,回波信号为回波信号中的任意一个。因此,根据二维加权系数对回波信号进行加权等同于根据二维加权系数对回波信号进行加权。
S104、将加权后的回波信号中的方位向信号划分为多个子孔径信号。
本发明实施例中,回波信号根据多个通道的方向,分为距离向信号和方位向信号,加权后的回波信号同样分为加权后的距离向信号和加权后的方位向信号,将加权后的回波信号中的方位向信号划分为多个子孔径信号,也可以理解为将加权后的方位向信号划分为多个子孔径信号。
本发明实施例中,多个通道分为距离向通道和方位向通,距离向信号为通过多个通道中的距离向通道发出和/或接收到的回波信号,方位向信号为通过多个通道中的方位向通道发出和/或接收到的回波信号。
在本发明的一些实施例中,图7是本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理方法的流程示意图五,将加权后的回波信号中的方位向信号划分为多个子孔径信号,可以如图7所示,包括S1014-S1043,如下:
S1041、将加权后的回波信号中的方位向信号从时域转换到频域,得到对应的信号频谱。
在本发明的一些实施例中,加权后的回波信号位于时域,将加权后的回波信号中的方位向信号,从时域转换至频域,得到加权后的回波信号中方位向信号对应的信号频谱。
在本发明的一些实施例中,通过将加权后的回波信号中方位向信号,沿方位向进行时域和频域的转换。
在本发明的一些实施例中,可以通过傅里叶变换完成加权后的回波信号中的方位向信号从时域至频域的转换。
S1042、将信号频谱均分为多个子带。
在本发明的一些实施例中,通过S1014得到信号频谱,将信号频谱根据需要均分为多个子带。
S1043、将多个子带从频域转换到时域,得到多个子孔径信号。
在本发明的一些实施例中,将信号频谱均分为多个子带之后,将多个子带中的每个子带从频域转换到时域,得到多个子孔径信号。
在本发明的一些实施例中,由于是在方位频域中对信号频谱均分为多个子带的。因此,需要将多个子带从方位频域转换回时域,从而得到的对应的多个子孔径信号。
在本发明的一些实施例中,多个子带中的每个子带均与多个子孔径信号中的一个子孔径信号对应,每个子孔径信号均对应一个通道,即对加权后的回波信号中的方位向信号划分为多个子孔径信号时,将增加通道数量。
本发明的一些实施例中,将加权后的回波信号中的方位向信号划分为多个子孔径信号,是将加权后的回波信号中的每一个方位向信号进行划分。
在本发明的一些实施例中,通过对加权后的回波信号沿方位向做傅里叶变换,以将加权后的回波信号从时域转换至方位频域,从而得到加权后的回波信号频谱,将信号频谱沿方位向均分为多个子带,多个子带此时均位于方位频域中,通过对多个子带中的每个子带做逆傅里叶变换,将多个子带从频域转换至时域,从而得到多个子孔径信号。
在本发明的一些实施例中,对加权后的回波信号沿方位向做傅里叶变换和对多个子带中的每个子带做逆傅里叶变换,可以通过MATLAB(matrix&laboratory,矩阵工厂)实现。
S105、对加权后的回波信号中的距离向信号和多个子孔径信号进行成像和叠加处理,得到放大后的回波信号。
本发明实施例中,对加权后的回波信号中的距离向信号和多个子孔径信号中的每个子孔径信号进行成像,对成像后的距离向信号和多个子孔径信号进行叠加处理,从而放大回波信号,得到放大后的回波信号。
在本发明的一些实施例中,对加权后的回波信号中的距离向信号和多个子孔径信号进行成像是指,对加权后的回波信号中的距离向信号和多个子孔径信号进行SAR成像处理,得到多个子孔径信号图像和距离向信号图像。
在本发明的一些实施例中,对加权后的回波信号中的距离向信号和多个子孔径信号进行叠加处理是指,对多个子孔径信号图像和距离向信号图像进行叠加处理,得到放大后的回波信号。
在本发明的一些实施例中,对多个子孔径信号图像和距离向信号图像进行叠加处理是指,先获取多个子孔径信号图像和距离向信号图像的多个包络值;再将多个包络值相加。从而得到放大后的回波信号。
在本发明的一些实施例中,可以通过傅里叶变化将多个子孔径图像转换至时域,在时域通过解调等处理方法获取位于时域的多个子孔径图像的包络值,并在时域将多个包络值相加,即可完成对回波信号的放大。
在本发明的一些实施例中,多个子孔径信号通过对加权后的回波信号中的方位向信号进行划分得到,对多个子孔径信号进行叠加处理时,是通过对多个子孔径信号和距离向回波信号进行相干叠加,从而实现对回波信号放大。
在本发明的一些实施例中,回波信号中始终携带有噪声,而噪声不受相干叠加的影响。因此,放大回波信号的同时,噪声不会改变。
在本发明的一些实施例中,回波信号放大倍数应该为子孔径信号数量与距离向通道的数量的乘积。
在本发明的一些实施例中,也可以通过一些其他的方式从回波信号中提取出需要的数据,示例性的,可以通过解码、解调、离散化等方式实现从回波信号中提取需要的数据,以为地面或雷达或SAR平台提供数据链;也可以通过一些其他的方式根据需要的数据自行构建回波信号表达式,示例性的,可以通过MATLAB实现数据的提取与回波信号表达式的构建,本发明实施例中不作限定。
可以理解的是,由于噪声不受相干叠加的影响。因此,在对回波信号进行加权、划分、叠加等处理的过程中,噪声始终保持不变。因此,放大了回波信号,即可提高信噪比。
在本发明的一些实施例中,图8是本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理方法的流程示意图六,在一个实际应用场景中,可以如图8所示,合成孔径雷达在聚束模式下,通过DBF(Digital Beam-Forming,数字波束形成)技术,向目标对象发射电磁波,电磁波到达目标对象后,经过目标对象的反射,作为回波信号被合成孔径雷达获取。
在本发明的一些实施例中,合成孔径雷达在获取对目标对象的回波信号的同时,还获取回波信号的方位时间和回波信号的距离时间,根据回波信号的方位时间和回波信号距离信号,进行二维加权系数的计算,从而,得到回波信号对应的二维加权系数,根据二维加权系数对回波信号进行聚束DBF加权(图中未标记),得到加权后的回波信号。对加权后的回波信号中的方位向信号进行划分子孔径(图中未标记),以将加权后的回波信号划分为多个子孔径信号。将多个子孔径信号进行成像处理,得到多个子孔径图像,从而完成子孔径成像(图中未标记)。对回波信号中的距离向信号也进行成像处理,从而得到距离向信号图像。之后,将完成子孔径成像后的多个子孔径图像,与距离向信号图像通过傅里叶转换,转换至频域,在频域完成多个子孔径图像与距离向信号图像的相干叠加,从而完成子孔径叠加,得到放大后的回波信号。对放大后的回波信号做逆傅里叶变换,以将放大后的回波信号转换为图像。
在本发明的一些实施例中,由于噪声非相干叠加,不会因为相干叠加而发生变化。因此,在噪声不变,放大了回波信号的情况下,将提升该合成孔径雷达的信噪比。对放大后的回波信号做逆傅里叶变换得到图像将会是高信噪比图像(图中未标记)。
可以理解的是,将每个加权后的回波信号的方位向信号划分成多个子孔径信号,其中,多个子孔径信号中的每个子孔径信号均对应一个通道。因此,将每个加权后的回波信号的方位向信号划分成多个子孔径信号,能够增加雷达的通道数量,随着通道数量的增加,回波信号的数量也将增加,在经过叠加处理后,回波信号将会被放大。由于,噪声非相干叠加,不受叠加处理的影响。因此,随着回波信号的放大,雷达的信噪比将会提升。而雷达的通道数量的增加,是通过对加权后的回波信号进行划分得到的,并没有增加硬件。因此,本发明实施例达到了在不增加硬件成本的情况下,提高雷达信噪比的目的。
本发明实施例还提供一种合成孔径雷达的信噪比处理装置,图9是本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理装置的结构示意图一,如图9所示,该合成孔径雷达的信噪比处理装置6包括获取单元61、计算单元62、加权单元63、子孔径划分单元64和处理单元65。其中,
所述获取单元61,用于获取目标对象的回波信号的方位时间和距离时间。
所述计算单元62,用于根据所述方位时间以及所述距离时间,实时计算二维加权系数。
所述加权单元63,用于根据所述二维加权系数对所述回波信号进行加权,得到所述加权后的回波信号。。
所述子孔径划分单元64,用于将所述加权后的回波信号中的方位向信号划分为多个子孔径信号。
所述处理单元65,用于对所述加权后的回波信号中的距离向信号和所述多个子孔径信号进行成像和叠加处理,得到放大后的回波信号。
在本发明的一些实施例中,所述计算单元62,还用于根据所述距离时间和所述方位时间,计算虚拟旋转半径;所述虚拟旋转半径为所述回波信号聚焦成像范围的半径;根据所述回波信号和所述距离时间,计算获得目标对象到雷达的最近斜距;根据所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,计算收发斜距差;根据所述收发斜距差与所述回波信号,计算所述二维加权系数。
在本发明的一些实施例中,所述计算单元62,还用于根据所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,计算发射斜距;根据所述最近斜距,计算最近斜距的地面投影;根据所述发射斜距、所述最近斜距和所述最近斜距的地面投影,计算所述接收斜距;根据所述发射斜距和所述接收斜矩,计算所述收发斜距差。
在本发明的一些实施例中,所述计算单元62,还用于根据所述方位时间,所述距离时间以及预设的雷达移动速度,计算获得入射斜距、出射斜距、入射角度和出射角度;基于所述入射斜距、所述出射斜距、所述入射角度以及所述出射角度,依据预设的虚拟旋转半径模型,计算所述虚拟旋转半径。
在本发明的一些实施例中,所述预设的虚拟旋转半径模型(1-2):
其中,rrot为所述虚拟旋转半径,R0为场景中心,Na为所述脉冲次数,Vr为雷达飞行速度,PRI为所述脉冲重复时间,Rt1为所述入射斜距,Rt2为所述出射斜距,θin为所述入射角度,θout为所述出射角度。
在本发明的一些实施例中,所述计算单元62,还用于基于所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,依据预设的发射斜距模型,计算所述发射斜距。
在本发明的一些实施例中,所述预设的发射发斜距模型为式(1-3):
其中,Rt(τ,η)为所述发射斜距,R0(τ)为所述最近斜距,η为所述方位时间,τ为所述距离时间,Vr为雷达飞行速度,rrot为所述虚拟旋转半径。
在本发明的一些实施例中,所述计算单元62,还用于基于所述最近斜距,依据预设的最近斜距的地面投影模型,计算所述最近斜距的地面投影。
在本发明的一些实施例中,所述预设的最近斜距的地面投影模型为式(1-4):
在本发明的一些实施例中,所述计算单元62,还用于基于所述发射斜距、所述最近斜距和所述最近斜距的地面投影,依据预设的接收斜距模型,计算所述接收斜距。
在本发明的一些实施例中,所述预设的接收斜距模型(1-5):
在本发明的一些实施例中,所述计算单元62,还用于通过所述最近斜距,计算雷达的高度所在垂直平面与所述最近斜距之间形成的夹角;根据所述最近斜距和所述发射斜距,对所述接收斜距进行等效替换,得到等效替换后的接收斜距,所述等效替换的接收斜距为利用发射斜距表示的接收斜距;基于所述发射斜距、所述等效替换后的接收斜距和所述雷达的高度所在垂直平面与所述最近斜距之间形成的夹角,依据预设的收发斜距差模型,计算所述收发射斜距差。
在本发明的一些实施例中,所述预设的收发斜距差模型为为式(1-6):
其中,△Rm(τ,η)为所述收发斜距差,Rt(τ,η)为所述发射斜距,Ha为天线高度,αc为天线平面与水平面的夹角,α为所述雷达的高度所在垂直平面与所述最近斜距之间形成的夹角,为等效替换后的接收斜距。
在本发明的一些实施例中,所述计算单元62,还用于基于所述收发斜距差与所述回波信号,依据预设的二维加权系数模型,计算所述二维加权系数。
在本发明的一些实施例中,所述预设的二维加权系数模型为式(1-7):
其中,scomp(τ,η)为所述二维加权系数,s1(τ,η)为第1个通道的所述回波信号,s2(τ,η)为第2个通道的所述回波信号,sM(τ,η)为第M个通道的所述回波信号,△R1(τ,η)第1个通道的所述收发斜距差,△R2(τ,η)第2个通道的所述收发斜距差,△RM(τ,η)为第M个通道的所述收发斜距差,M为通道总数量,T为获取所述回波信号的时间宽度,λ为第m通道回波信号的波长。
在本发明的一些实施例中,所述子孔径划分单元64,还用于将所述加权后的回波信号中的方位向信号从时域转换到频域,得到对应的信号频谱;将所述加权后的回波信号中的方位向信号从时域转换到频域,得到对应的信号频谱;将所述信号频谱均分为多个子带;将所述多个子带从频域转换到时域,得到所述多个子孔径信号。
在本发明的一些实施例中,所述处理单元65,还用于对所述加权后的回波信号中的距离向信号和所述多个子孔径信号进行SAR成像处理,得到多个子孔径信号图像和距离向信号图像;对所述多个子孔径信号图像和所述距离向信号图像进行叠加处理,得到所述放大后的回波信号。
在本发明的一些实施例中,所述处理单元65,还用于获取所述多个子孔径信号图像和所述距离向信号图像的多个包络值;将所述多个包络值相加,得到所述放大后的回波信号。
本发明实施例还提供一种存储介质,适用于一种合成孔径雷达的信噪比处理方法;如图10所示,本发明实施例提供的一种存储介质,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,用于实现如本发明实施例的合成孔径雷达的信噪比处理方法。
本发明实施例中,存储介质具体可以为存储器。所述存储器可以为如图8所示的存储器82。
本发明实施例还提供一种合成孔径雷达的信噪比处理装置,对应于一种合成孔径雷达的信噪比处理方法,图10为本发明实施例提供的一种合成孔径雷达的信噪比处理装置的结构示意图二,如图10所示,合成孔径雷达的信噪比处理装置8包括处理器81、存储器82以及通信总线84,存储器82通过通信总线84与处理器81进行通信,存储器82存储所述处理器81可执行的一个或者多个程序,当所述一个或者多个程序被执行时,所述处理器81执行如本发明实施例的合成孔径雷达的信噪比处理方法,具体的,合成孔径雷达的信噪比处理装置8还包括用于进行数据传输的通信组件83,其中,处理器81至少设有一个。
本发明实施例中,合成孔径雷达的信噪比处理装置8中的各个组件通过总线84耦合在一起。可理解,通过总线84用于实现这些组件之间的连接通信。通过总线84除包括数据总线之外,还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见,在图10中将各种总线都标为通过总线84。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个,其中,包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (21)
1.一种合成孔径雷达的信噪比处理方法,其特征在于,包括:
获取目标对象的回波信号的方位时间和距离时间;
根据所述方位时间以及所述距离时间,实时计算二维加权系数;
根据所述二维加权系数对所述回波信号进行加权,得到所述加权后的回波信号;
将所述加权后的回波信号中的方位向信号划分为多个子孔径信号;
对所述加权后的回波信号中的距离向信号和所述多个子孔径信号进行成像和叠加处理,得到放大后的回波信号。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述方位时间以及所述距离时间,实时计算二维加权系数,包括:
根据所述距离时间和所述方位时间,计算虚拟旋转半径;所述虚拟旋转半径为所述回波信号聚焦成像范围的半径;
根据所述回波信号和所述距离时间,计算获得目标对象到雷达的最近斜距;
根据所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,计算收发斜距差;
根据所述收发斜距差与所述回波信号,计算所述二维加权系数。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,计算收发斜距差,包括:
根据所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,计算发射斜距;
根据所述最近斜距,计算最近斜距的地面投影;
根据所述发射斜距、所述最近斜距和所述最近斜距的地面投影,计算所述接收斜距;
根据所述发射斜距和所述接收斜矩,计算所述收发斜距差。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述根据所述距离时间和所述方位时间,计算虚拟旋转半径,包括:
根据所述方位时间,所述距离时间以及预设的雷达移动速度,计算获得入射斜距、出射斜距、入射角度和出射角度;
基于所述入射斜距、所述出射斜距、所述入射角度以及所述出射角度,依据预设的虚拟旋转半径模型,计算所述虚拟旋转半径。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,计算发射斜距,包括:
基于所述虚拟旋转半径和所述最近斜距,依据预设的发射斜距模型,计算所述发射斜距。
8.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述最近斜距,计算最近斜距的地面投影,包括:
基于所述最近斜距,依据预设的最近斜距的地面投影模型,计算所述最近斜距的地面投影。
10.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述发射斜距、所述最近斜距和所述最近斜距的地面投影,计算所述接收斜距,包括:
基于所述发射斜距、所述最近斜距和所述最近斜距的地面投影,依据预设的接收斜距模型,计算所述接收斜距。
12.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述发射斜距和所述接收斜距,计算收发斜距差,包括:
通过所述最近斜距,计算雷达的高度所在垂直平面与所述最近斜距之间形成的夹角;
根据所述最近斜距和所述发射斜距,对所述接收斜距进行等效替换,得到等效替换后的接收斜距,所述等效替换后的接收斜距为利用所述发射斜距表示的所述接收斜距;
基于所述发射斜距、所述等效替换后的接收斜距和所述雷达的高度所在垂直平面与所述最近斜距之间形成的夹角,依据预设的收发斜距差模型,计算所述收发射斜距差。
14.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述根据所述收发斜距差与所述回波信号,计算所述二维加权系数,包括:
基于所述收发斜距差与所述回波信号,依据预设的二维加权系数模型,计算所述二维加权系数。
16.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述加权后的回波信号中的方位向信号划分为多个子孔径信号,包括:
将所述加权后的回波信号中的方位向信号从时域转换到频域,得到对应的信号频谱;
将所述信号频谱均分为多个子带;
将所述多个子带从频域转换到时域,得到所述多个子孔径信号。
17.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述加权后的回波信号中的距离向信号和所述多个子孔径信号进行成像和叠加处理,得到放大后的回波信号,包括:
对所述加权后的回波信号中的距离向信号和所述多个子孔径信号进行SAR成像处理,得到多个子孔径信号图像和距离向信号图像;
对所述多个子孔径信号图像和所述距离向信号图像进行叠加处理,得到所述放大后的回波信号。
18.根据权利要求17述的方法,其特征在于,所述对所述多个子孔径信号图像和所述距离向信号图像进行叠加处理,得到所述放大后的回波信号,包括:
获取所述多个子孔径信号图像和所述距离向信号图像的多个包络值;
将所述多个包络值相加,得到所述放大后的回波信号。
19.一种合成孔径雷达的信噪比处理装置,其特征在于,所述装置包括获取单元、计算单元、加权单元、子孔径划分单元、和处理单元;其中,
所述获取单元,用于获取目标对象的回波信号的方位时间和距离时间;
所述计算单元,用于根据所述方位时间以及所述距离时间,实时计算二维加权系数;
所述加权单元,用于根据所述二维加权系数对所述回波信号进行加权,得到所述加权后的回波信号;
所述子孔径划分单元,用于将所述加权后的回波信号中的方位向信号划分为多个子孔径信号;
所述处理单元,用于对所述加权后的回波信号中的距离向信号和所述多个子孔径信号进行成像和叠加处理,得到放大后的回波信号。
20.一种存储介质,其特征在于,所述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,以实现权利要求1至18任一项所述的方法。
21.一种合成孔径雷达的信噪比处理装置,其特征在于,所述装置包括处理器、存储器以及通信总线,所述存储器通过所述通信总线与所述处理器进行通信,所述存储器存储所述处理器可执行的一个或者多个程序,当所述一个或者多个程序被执行时,所述处理器执行如权利要求1至18任一项所述的方法。
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