多發(fā)多收干涉合成孔徑雷達(dá)空時(shí)二維信號(hào)波形設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多發(fā)多收干涉合成孔徑雷達(dá)空時(shí)二維信號(hào)波形設(shè)計(jì)方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)波形正交性差及發(fā)射信號(hào)脈沖重復(fù)頻率高的問題。其實(shí)現(xiàn)步驟是：1、計(jì)算波形設(shè)計(jì)所需的多普勒中心頻移Δfij；2、根據(jù)多普勒中心頻移Δfij，計(jì)算波形的調(diào)制斜視角βij；3、利用發(fā)射-接收組合Ai-Aj與Aj-Ai的多普勒中心頻移一致性，對(duì)調(diào)制斜視角βij進(jìn)行無冗余處理；4、根據(jù)無冗余調(diào)制斜視角個(gè)數(shù)，將陣元Ai的發(fā)射脈沖進(jìn)行子脈沖劃分，并對(duì)每個(gè)子脈沖分配調(diào)制斜視角；5、利用調(diào)制斜視角對(duì)各陣元的發(fā)射子脈沖分別進(jìn)行調(diào)制，得到雷達(dá)波形信號(hào)si(t)。本發(fā)明不僅有效地降低了脈沖重復(fù)頻率，提高了波形的正交性，而且獲得了更大的測(cè)繪帶寬度，可用于多發(fā)多發(fā)的干涉合成孔徑雷達(dá)成像。
【專利說明】多發(fā)多收干涉合成孔徑雷達(dá)空時(shí)二維信號(hào)波形設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及多發(fā)多收干涉合成孔徑雷達(dá)空時(shí)二維信號(hào)波形設(shè)計(jì)方法。該方法可用于干涉合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)，通過優(yōu)化發(fā)射信號(hào)波形，在獲取較高波形正交性的同時(shí)，通過波形的空時(shí)二維編碼將觀測(cè)引起的地面散射系數(shù)的頻移進(jìn)行補(bǔ)償，提高多收多發(fā)干涉合成孔徑雷達(dá)信號(hào)的利用率及測(cè)繪帶寬度。
【背景技術(shù)】
[0002]合成孔徑雷達(dá)作為一種重要的全天候、高分辨的傳感器已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。利用合成孔徑雷達(dá)對(duì)地面進(jìn)行成像時(shí)，地面各散射點(diǎn)將按其方位向坐標(biāo)和到SAR天線的斜距被投影到二維成像平面。由此得到的SAR圖像并不包含地面的高程信息。為了獲得地面的三維信息，人們提出利用兩個(gè)或多個(gè)垂直航線分布的觀測(cè)陣元構(gòu)成一個(gè)具有超大陣列孔徑的觀測(cè)陣列，并利用該陣列在垂直航線方向上的分辨能力實(shí)現(xiàn)地面高程的測(cè)量，這就是干涉合成孔徑雷達(dá)。由于干涉合成孔徑雷達(dá)能夠增強(qiáng)合成孔徑雷達(dá)獲取信息的能力，在軍事、科研、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，因而也獲得了廣泛重視。
[0003]近年來興起的多發(fā)多收雷達(dá)技術(shù)為增加干涉合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)獨(dú)立觀測(cè)通道的數(shù)量提供了另一條可行且成本較低的技術(shù)途徑。多發(fā)多收技術(shù)起源于通信領(lǐng)域，其特點(diǎn)是:發(fā)射時(shí)各陣元發(fā)射彼此正交的信號(hào)，接收時(shí)在每個(gè)接收陣元上通過匹配濾波器組將不同發(fā)射信號(hào)的回波彼此分離開來。由于不同的收、發(fā)組合會(huì)帶來不同的回波延遲相位，因此，利用多發(fā)多收技術(shù)能夠得到更多的虛擬觀測(cè)通道，且各發(fā)射信號(hào)的正交性使得各虛擬觀測(cè)通道的輸出數(shù)據(jù)等效獨(dú)立。將多發(fā)多收技術(shù)引入多通道干涉合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)，就能在不增加工作頻率或者觀測(cè)陣元的條件下增加干涉合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的獨(dú)立觀測(cè)通道數(shù)量，從而提高其高程測(cè)量的性能。因此，研究基于多發(fā)多收的多通道干涉合成孔徑雷達(dá)高程測(cè)量技術(shù)對(duì)于提高干涉合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的高程測(cè)量精度及其應(yīng)對(duì)復(fù)雜地形的能力有著十分重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
[0004]多發(fā)多收干涉合成孔徑雷達(dá)的關(guān)鍵一點(diǎn)是來自不同發(fā)射源的回波分離。針對(duì)這個(gè)問題，目前主要有以下幾種方法:
[0005]第一種方法，正交波形設(shè)計(jì)。是對(duì)發(fā)射的各路信號(hào)進(jìn)行正交化，在接收端，利用信號(hào)的正交性對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行有效的分離，這種方法在波形正交化時(shí)，由于正交調(diào)制信號(hào)的自相關(guān)和互相關(guān)函數(shù)的積分旁瓣電平較高，且無法通過加窗予以抑制，導(dǎo)致信號(hào)波形正交性較差，因此，回波間的互擾將較為嚴(yán)重，以致于很難滿足成像的要求。
[0006]第二種方法，空域編碼波形設(shè)計(jì)。是通過發(fā)射的各路信號(hào)進(jìn)行空域編碼，在接收端，利用解碼的方式對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行有效的分離。這種方法雖說可極大的降低信號(hào)之間的互擾，但由于需要通過增加發(fā)射信號(hào)波形的重復(fù)頻率來實(shí)現(xiàn)，因而會(huì)以大幅度降低測(cè)繪帶寬度作為代價(jià)來滿足多普勒無模糊與距離無模糊二者的要求，故極大的降低了多發(fā)多收干涉合成孔徑雷達(dá)的性能。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有波形設(shè)計(jì)方法存在的問題，提出一種多發(fā)多收干涉合成孔徑雷達(dá)空時(shí)二維信號(hào)波形設(shè)計(jì)方法，以減小各陣元發(fā)射信號(hào)的脈沖重復(fù)頻率，提高各陣元發(fā)射信號(hào)之間的正交性，進(jìn)而提高合成孔徑雷達(dá)的性能。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟:
[0009](I)利用多發(fā)多收干涉合成孔徑雷達(dá)的發(fā)射陣元Ai和接收陣元~組成發(fā)射-接收組合A1-Aj,其中，i = 1，2^“，M, j = 1，2，…，M, M為陣元個(gè)數(shù)；計(jì)算波形設(shè)計(jì)所需的多普勒中心頻率頻移Afij ；
[0010](2)設(shè)發(fā)射-接收組合中的第i組組合A1-Ai為參考組合，并根據(jù)發(fā)射-接收組合A1-Aj與參考組合A1-Ai之間的多普勒中心頻移，計(jì)算發(fā)射-接收組合A1-A^的發(fā)射信號(hào)的調(diào)制斜視角P u為:
【權(quán)利要求】
1.一種多發(fā)多收干涉合成孔徑雷達(dá)空時(shí)二維信號(hào)波形設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟: (1)利用多發(fā)多收干涉合成孔徑雷達(dá)的發(fā)射陣元Ai和接收陣元~組成發(fā)射-接收組合A1-Aj,其中，i = 1，2，…，M，j = 1，2，…，M，M為陣元個(gè)數(shù)；計(jì)算波形設(shè)計(jì)所需的多普勒中心頻率頻移Afij ； (2)設(shè)發(fā)射-接收組合中的第i組組合A1-Ai為參考組合，并根據(jù)發(fā)射-接收組合A1-Aj與參考組合A1-Ai之間的多普勒中心頻移，計(jì)算發(fā)射-接收組合K1-Ki的發(fā)射信號(hào)的調(diào)制斜視角
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多發(fā)多收干涉合成孔徑雷達(dá)空時(shí)二維信號(hào)波形設(shè)計(jì)方法，其中步驟(1)所述的計(jì)算波形設(shè)計(jì)所需的多普勒中心頻率頻移Afu，按如下步驟進(jìn)行: Ia)分別計(jì)算任意發(fā)射-接收組合A1-A^的發(fā)射信號(hào)多普勒中心頻車f和接收信號(hào)多普勒中心頻車r為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多發(fā)多收干涉合成孔徑雷達(dá)空時(shí)二維信號(hào)波形設(shè)計(jì)方法，其中所述步驟(2)中根據(jù)多普勒中心的頻移量Afu，計(jì)算調(diào)制斜視角，按如下步驟進(jìn)行: 2a)根據(jù)參考組合A1-Ai的發(fā)射斜視角和接收斜視角的關(guān)系:=_y0f，計(jì)算參考組合A1-Ai的多普勒中心頻移:A Ai = O ; 2b)利用發(fā)射-接收組合A1-Aj與參考組合A1-Ai的多普勒中心頻移關(guān)系:Afij= Afii,計(jì)算發(fā)射-接收組合A1-Aj多普勒中心頻移:A fiJ=0,即
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多發(fā)多收干涉合成孔徑雷達(dá)空時(shí)二維信號(hào)波形設(shè)計(jì)方法，其中所述步驟(4)中對(duì)第i個(gè)陣元Ai的發(fā)射脈沖Si (t)進(jìn)行子脈沖個(gè)數(shù)劃分，按如下規(guī)則進(jìn)行: 當(dāng)雷達(dá)陣元數(shù)M為偶數(shù)時(shí)，劃分的子脈沖數(shù)目Pi為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多發(fā)多收干涉合成孔徑雷達(dá)空時(shí)二維信號(hào)波形設(shè)計(jì)方法，其中所述步驟(4)中對(duì)每個(gè)子脈沖進(jìn)行調(diào)制斜視角分配，按如下規(guī)則進(jìn)行: 當(dāng)雷達(dá)陣元數(shù)M為偶數(shù)時(shí)，分配的調(diào)制斜視角叫為:Oi= [Pii，…，U，其中，i為發(fā)射陣元的序號(hào)，k為接收陣元的序號(hào)；當(dāng)
【文檔編號(hào)】G01S7/288GK103605113SQ201310647507
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】劉楠, 郭蘋, 唐世陽(yáng), 張林讓, 張娟 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)