[發明專利]一種面向最優輸出信噪比的系統SAR增益確定方法

有效

• 申請號: 201210477895.9
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN103840894A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 仇曉蘭;韓傳釗;雷斌;丁赤飚
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明屬于雷達信號處理領域，特別涉及一種面向最優輸出信噪比的系統SAR增益確定方法。

背景技術

在合成孔徑雷達(Synthetic?Aperture?Radar，SAR)系統中，原始回波數據質量是SAR圖像質量的先決條件。受系統數據率的限制，SAR(尤其是星載SAR)的原始回波均需進行量化壓縮。量化壓縮使數據的動態范圍受限，因此，系統硬件實現中通常在量化壓縮之前對信號進行增益控制，使信號動態范圍與量化壓縮的動態范圍能夠很好的匹配。增益控制的方式有兩種，一種是手動增益控制(Manual?Gain?Control，MGC)，即在一次數據獲取之前，根據獲取場景散射特性的先驗知識結合SAR的具體參數，通過計算來預測接收數據的功率信息，從而手動設置合理的增益控制值，在一次數據獲取過程中，該增益保持不變；另一種是自動增益控制(Automatic?Gain?Control，AGC)，在數據獲取時，星上通過硬件實現當前獲取信號的功率計算，從而及時反饋給系統進行增益調整。這兩種方法實際上涉及一個相同的問題，即在已知量化輸出功率時，如何確定合理的系統增益。

針對這一問題，現有的技術方案是：首先假設SAR回波服從某種分布(通常假設服從瑞利分布)，在此基礎上通過仿真獲得不同輸入功率下的量化信噪比和量化功率損失，選擇量化信噪比大且量化功率損失小的某個輸入功率作為參考最佳輸入功率，將預測的回波數據平均功率與該參考最佳輸入功率作比較，從而得到系統增益設置值。

經分析，發現現有技術存在如下缺點：1)確定最佳輸入功率時僅考慮了量化信噪比，也即輸入無噪聲情況下的量化輸出信噪比，認為最佳輸入功率與輸入信噪比無關，而實際上在輸入信噪比不同時，量化對輸出信噪比的影響并不相同，因此最佳輸入功率應隨量化的輸入信噪比而改變；2)由于數據信噪比與功率之間并非線性關系，回波數據的平均功率即使達到了最佳輸入功率，數據的平均信噪比也并非最優，而信噪比是雷達數據最為關鍵的指標，因此在現有技術下，SAR數據質量并非最佳。

發明內容

為解決上述現有技術中的不足，本發明提出一種面向最優輸出信噪比的系統SAR增益確定方法，包括下述步驟：

a.獲得系統輸入信號功率Px′和系統量化輸出信號功率P_y′之間的關系曲線P_x′＝f(P_y′)；

b.獲得系統輸出信噪比隨輸入信噪比及輸入信號功率的變化曲線SNR_out′＝g(P_x′，SNR_in′)；

c.計算系統噪聲功率P_n；

d.對SAR下傳的回波數據進行解碼，并分塊統計當前功率增益G_A下的回波數據塊功率P_y；

e.根據曲線P_x′＝f(P_y′)，利用P_y得到回波數據塊對應的輸入信號功率P_x；

f.計算量化輸入信噪比SNR_in；

g.根據步驟b中獲得的變化曲線，對于上述步驟獲得的P_x和SNR_in，獲得對應回波數據塊的輸出信噪比SNR_out；

h.對每個回波數據塊，按照步驟c-g，分別計算輸出信噪比，并求輸出信噪比均值

i.遍歷系統增益G_A，i，重復步驟g和h，得到不同系統增益下的信號輸出信噪比均值其中i＝1，...，N，N為系統增益可調節的階數，各增益下的輸入功率P_x，i＝P_x+(G_A，i-G_A)(dB)，輸入信噪比保持不變；

j.比較所求得的不同系統增益下的輸出信噪比均值，將輸出信噪比均值最大值對應的系統增益確定為系統SAR增益值。

根據本發明的方法，其中步驟a具體為：所述關系曲線通過仿真獲得，仿真實部和虛部分別服從高斯分布的信號x′，并仿真量化壓縮過程，該量化壓縮過程與系統SAR所采用的量化壓縮方法相對應，得到量化壓縮后的輸出信號y′，從而得到輸入信號功率P_x′和量化輸出信號功率P_y′之間的關系曲線P_x′＝f(P_y′)。

根據本發明的方法，其中步驟b包括如下步驟：