[發明專利]一種雷達目標回波信號模擬器的幅相特性估計方法

有效

• 申請號: 201110135289.4
• 申請日: 2011-05-24
• 公開（公告）號: CN102323570A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 何志華;何峰;黃海風;余安喜;董臻;張永勝;孫造宇;金光虎;杜湘瑜
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 王文惠

技術領域

本發明屬于雷達信號處理技術領域，涉及一種干涉合成孔徑雷達目標回波信號模擬器的幅相特性估計方法。

背景技術

干涉合成孔徑雷達(Interferometric?Synthetic?Aperture?Radar，簡稱InSAR)是全天候、全天時、高效率獲取全球高精度無縫隙三維地球數字模型的優選手段，在國民經濟和軍事領域都有著十分廣泛和迫切的使用需求。目標回波信號模擬器(以下簡稱模擬器)是構建InSAR半實物仿真測試環境必備的地面設備之一，能夠模擬InSAR發射電磁波與地面場景的作用過程和空間傳播過程，按照InSAR實際工作時序，實時同步地產生InSAR射頻回波信號。

由于模擬器硬件鏈路中模擬濾波器、數模轉換器和模數轉換器等器件的非理想幅相特性，會惡化InSAR單幅圖像距離向脈沖壓縮響應性能，影響對InSAR成像性能的準確測試。特別是模擬器通道之間幅相特性的不一致性，會降低InSAR兩幅圖像之間的相干性，引入干涉相位偏差，影響對InSAR干涉性能的準確測試，例如，未校正前，模擬器典型的通道幅度一致性誤差為1dB，相位一致性誤差為10度，最大將引入干涉相位偏差為3度，干涉相位標準差為1度，已經大于InSAR載荷間的通道不一致、時間和相位同步誤差等小量誤差源對InSAR干涉測高精度的影響。因此，準確估計和校正模擬器幅相誤差對于提高InSAR半實物仿真測試結果的可信度具有重要意義，其中高精度幅相特性估計方法是模擬器幅相誤差校正的基礎。

目前，針對模擬器的幅相特性提取方法主要有兩種：

第一種方法是利用儀器進行測量。如利用頻譜分析儀或矢量網絡分析儀直接測量得到模擬器通道幅相特性，這種方法的特點是簡單直接，但儀器測量不可避免地存在由儀器自身通道幅相誤差引入的測量誤差。

第二種方法是信號估計方法。本類方法只需利用模擬器自身發射并接收的閉環信號，如理想線性調頻信號，便可估計出模擬器通道幅相特性。這種方法的特點是不包含測量儀器引入的額外誤差，測量精度較高。目前，提取模擬器通道幅相特性的常用方法是，用模擬器閉環失真線性調頻信號的頻譜除以理想線性調頻信號的頻譜得到模擬器幅相特性估計值。現有方法估計出的幅相特性包含噪聲和雜散等不屬于模擬器幅相特性的誤差，當直接用于模擬器實時校正的數字濾波器系數設計時，實際應用效果不理想，甚至可能會在時域出現較大沖擊，使得實時校正方法失效。

發明內容

為解決現有InSAR模擬器的幅相特性估計精度不高的問題，本發明提供一種精度較高的InSAR模擬器幅相特性估計方法。

本發明的技術方案是，一種InSAR模擬器幅相特性估計方法，將模擬器的任意一個發射通道和接收通道連接形成閉環，然后進行下述步驟：將理想線性調頻信號經過模擬器發射通道形成發射信號；由模擬器接收通道接收上述發射信號得到閉環失真信號；將上述閉環失真信號與所述理想線性調頻信號進行相關運算，得到包含模擬器自身幅相特性的時域脈沖壓縮信號；對上述時域脈沖壓縮信號加矩形窗截斷，通過補零傅里葉變換計算得到模擬器相頻特性估計值；對所述時域脈沖壓縮信號加布萊克曼窗截斷，通過補零傅里葉變換計算得到模擬器幅頻特性估計值；將所述理想線性調頻信號進行自相關運算，對自相關運算結果加布萊克曼窗截斷，通過補零傅里葉變換和倒數運算計算得到幅頻響應修正函數；將所述模擬器相頻特性估計值、幅頻特性估計值和幅頻響應修正函數相乘，得到模擬器該閉環通道的幅相特性估計值。

本發明的有益效果是：與傳統儀器測量方法相比，本發明利用模擬器自身閉環失真信號估計模擬器幅相特性，不存在測量儀器引入的測量誤差。與現有的信號處理估計方法相比，本發明通過將閉環失真信號與理想線性調頻信號進行相關運算，在時域將反映模擬器幅相特性的信號分量與噪聲雜散分量區分開來；對相關后的信號在時域加窗截取，相當于濾除了頻域噪聲和雜散對應的幅相特性快變分量，僅保留了反映模擬器幅相特性的緩變分量。因此，本發明提供的模擬器幅相特性估計方法更加高效、準確，估計結果可直接用于設計模擬器實時校正數字濾波器系數。

附圖說明

圖1是本發明涉及的InSAR模擬器形成通道閉環的硬件連接圖；

圖2是本發明具體實施方式涉及的形成通道閉環后的步驟示意圖；

圖3是本發明InSAR模擬器閉環失真信號的信號模型；

圖4是現有幅相特性估計方法的估計結果；其中，子圖(a)為模擬器幅頻特性估計結果，子圖(b)為模擬器相頻特性估計結果；