一種基于內(nèi)定標數(shù)據(jù)的子帶拼接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號處理領(lǐng)域，涉及子帶拼接方法，特別涉及一種基于內(nèi)定標數(shù)據(jù)的 合成孔徑雷達子帶拼接方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 合成孔徑雷達（SAR)衛(wèi)星近些年來發(fā)展迅速，由于SAR衛(wèi)星不受天氣、地理、時間 等因素的限制，能夠?qū)Φ剡M行全天時的觀測，且具有一定的穿透力，因而被廣泛的應(yīng)用于軍 事偵察、地形測繪、資源探測、海洋觀測、生態(tài)監(jiān)測、自然災(zāi)害監(jiān)測、快速救援等方面。
[0003] 高分辨率是合成孔徑雷達永恒的追求。SAR成像分辨率越高意味著目標散射特性 的了解越多、對成像區(qū)域的信息獲取越充分、目標識別的準確性能越能得到保證。此外，高 分辨率也將有助于抑制相干成像系統(tǒng)的斑點噪聲現(xiàn)象，圖像可視效果將大幅提升。SAR成像 過程是一個方位向和距離向二維聚焦的過程，其分辨率也分為方位向和分辨率和距離向分 辨率。方位向分辨率的提升依賴于合成孔徑時間的增加，而距離向分辨率的提升依賴于發(fā) 射接收信號帶寬的提高。然而，當(dāng)發(fā)射信號帶寬很大時，要進行信號數(shù)字化則要求更高的采 樣率以及更寬的接收機帶內(nèi)平坦特性，這會對硬件造成更高的要求。為解決以上問題，可采 用頻帶分割的方法對回波信號進行頻域多子帶接收。這種方法以增加系統(tǒng)硬件復(fù)雜度為代 價，降低系統(tǒng)對雷達接收機采樣率及接收帶寬的要求。當(dāng)采用子帶接收時需要在雷達二維 聚焦成像前將各子帶信號進行拼接處理，得到與發(fā)射信號帶寬相同的寬帶信號。理論上，當(dāng) 子帶接收機的帶內(nèi)無幅度相位誤差時，子帶拼接的過程為子帶接收的逆過程。但是在實際 工程中，各子帶接收機帶內(nèi)會有各不相同的幅相誤差，而且根據(jù)線性調(diào)頻信號的調(diào)頻特性， 不同接收機接收不同中心頻率的的子帶信號之間還會有一定的時間延遲。而子帶拼接是一 個極為精細的處理過程，微小的的誤差也會對拼接效果造成很大的影響，同時會影響后續(xù) 的二維聚焦處理。因此，在拼接處理的過程中，需要對子帶內(nèi)及子帶間的誤差進行補償。
[0004] 在雷達工作的過程中，雷達間隔一定的時間發(fā)射和接收內(nèi)定標信號。其過程如圖1 所示，雷達發(fā)射寬帶信號，該信號不經(jīng)天線陣面發(fā)射和接收，只經(jīng)過雷達內(nèi)部回路。內(nèi)定標 信號可以有效地反映雷達內(nèi)部鏈路的特性，通過內(nèi)定標數(shù)據(jù)可以提取子帶內(nèi)及子帶間的幅 相誤差，可以有效地補償子帶內(nèi)的誤差。而在子帶拼接處理中不僅需要考慮子帶內(nèi)的誤差， 還要考慮子帶間的幅相誤差，實現(xiàn)子帶信號的相干融合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出一種基于內(nèi)定標數(shù)據(jù)的子帶拼接方法， 該方法以線性調(diào)頻信號的幅相特性為基礎(chǔ)，能夠有效利用內(nèi)定標數(shù)據(jù)提取子帶內(nèi)和子帶間 的誤差，并對雷達原始數(shù)據(jù)進行補償處理，在不影響回波數(shù)據(jù)方位向特性的同時，完成子帶 拼接處理，增加回波信號的距離向帶寬，提升距離向分辨率。
[0006] -種基于內(nèi)定標數(shù)據(jù)的子帶拼接方法，包括以下幾個步驟：
[0007] 步驟一：讀入單子帶的一幀內(nèi)定標數(shù)據(jù)，通過單子帶該幀內(nèi)定標數(shù)據(jù)提取帶內(nèi)誤 差及通道間的時間延遲；
[0008] 步驟二：通過平均疊加去噪聲的方法處理各子帶內(nèi)定標信號提取的幅度誤差和時 間延遲，提1?該方法的估計精度；
[0009] 步驟三：去除各子帶與時間延遲對應(yīng)的一次項，使不同子帶的內(nèi)定標信號壓縮位 置位移至零時刻，通過相位梯度及平均疊加去噪聲的方法處理各子帶的相位誤差；
[0010] 步驟四：讀取第k個子帶的雷達回波數(shù)據(jù)，進行單子帶帶內(nèi)誤差補償；
[0011] 步驟五：重復(fù)步驟四，將各個子帶信號的帶內(nèi)誤差進行補償；此時各個、子帶內(nèi)的 相位誤差已經(jīng)去除，以第一子帶為時間參考，計算各個子帶的時間延遲 ：
[0012] 步驟六：對步驟五中各個子帶的頻域信號進行尾部補零的方式進行升采樣，補零 點數(shù)為（N-I) Xns，其中N為子帶總個數(shù)；對信號做逆傅里葉變換，變換到時域，則此時信號 的采樣率為Fs，F(xiàn)s = NX fs ;在時域乘以一次相位補償函數(shù)進行頻移，使得子帶信號位于其 對應(yīng)的頻點位置；
[0013] 步驟七：將各個子帶信號進行頻移處理之后，設(shè)第k個子帶信號為Subk;在頻域進 行拼接處理，拼接方法為頻域相加，對于子帶間重合的部分取其均值；
[0014] 步驟八：補回距離向二次調(diào)頻項，得到拼接完成的時域信號。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0016] (1)本發(fā)明方法不僅可以補償子帶內(nèi)的幅相誤差，而且可以補償子帶間的幅相誤 差以及不同子帶之間的時間延遲，實現(xiàn)不同子帶間信號的相干融合處理；
[0017] (2)本發(fā)明方法的拼接處理過程僅針對信號進行距離向處理，誤差提取過程無需 進行二維聚焦處理，不涉及子帶的方位向處理，因此具有高效的特點；
[0018] (3)本發(fā)明方法不破壞原有發(fā)射信號的調(diào)頻特性，不影響后續(xù)二維聚焦處理算法 的選??；
[0019] (4)本發(fā)明方法的幅相誤差的提取過程中采用多幀內(nèi)定標取均值處理，可以有效 地減弱噪聲的影響，因此具有很好的魯棒性。
【附圖說明】
[0020] 圖1是內(nèi)定標系統(tǒng)工作示意圖
[0021] 圖2是本發(fā)明的方法流程圖；
[0022] 圖3是本發(fā)明的提取子帶內(nèi)誤差和子帶間時間延遲的方法流程圖；
[0023] 圖4是本發(fā)明的子帶頻域拼接及信號時頻關(guān)系示意圖；
[0024] 圖5是本發(fā)明的單子帶內(nèi)定標數(shù)據(jù)直接壓縮及采用本發(fā)明方法處理結(jié)果對比圖；
[0025] 圖6是本發(fā)明的兩個子帶內(nèi)定標數(shù)據(jù)直接拼接及采用本發(fā)明方法處理結(jié)果對比 圖；
[0026] 圖7是本發(fā)明的三個子帶內(nèi)定標數(shù)據(jù)直接拼接及采用被發(fā)明方法處理結(jié)果對比 圖；
[0027] 圖8是本發(fā)明的單子帶雷達數(shù)據(jù)成像結(jié)果圖；
[0028] 圖9是本發(fā)明的三子帶雷達數(shù)據(jù)直接補償拼接結(jié)果圖。
[0029] 圖10是本發(fā)明三子帶雷達數(shù)據(jù)采用本發(fā)明方法拼接結(jié)果圖
【具體實施方式】
[0030] 下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0031] 本發(fā)明是一種基于內(nèi)定標數(shù)據(jù)的子帶拼接方法，如圖2所示，包括以下八個步驟： 首先通過步驟一到步驟三，由內(nèi)定標數(shù)據(jù)提取誤差，如圖3所示；再通過步驟四到步驟八將 前三步提取的誤差進行補償：
[0032] 步驟一：讀入單子帶的一幀內(nèi)定標數(shù)據(jù)，通過單子帶該幀內(nèi)定標數(shù)據(jù)提取帶內(nèi)誤 差及通道間的時間延遲。
[0033] 具體步驟又分為：
[0034