[發(fā)明專利]合成孔徑雷達(dá)高度計(jì)在可變脈沖簇模式下的信號處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811433884.4
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109581362B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鵬;許可;史靈衛(wèi);于秀芬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S13/90
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王宇楊

1.一種合成孔徑雷達(dá)高度計(jì)在可變脈沖簇模式下的信號處理方法，所述方法包括：

步驟1)雷達(dá)高度計(jì)在可變脈沖簇模式下采集每個(gè)脈沖簇的回波信號，獲得海面觀測的原始IQ數(shù)據(jù)，將原始IQ數(shù)據(jù)按脈沖簇的距離向和方位向組成二維原始數(shù)據(jù)矩陣；

步驟2)對二維原始數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行順軌向合成孔徑處理，在處理中利用方位向欠采樣導(dǎo)致頻譜混疊的特點(diǎn)，對距離多普勒的回波矩陣的方位向采樣樣本進(jìn)行擴(kuò)充，處理后得到擴(kuò)充條帶回波；

步驟3)對擴(kuò)充條帶回波進(jìn)行多視處理得到可變脈沖簇周期工作模式的多視回波；

步驟4)對多視回波進(jìn)行波形重跟蹤處理，獲得重跟蹤結(jié)果：所需的海洋特征參數(shù)；

所述步驟2)具體包括：

步驟2-1)對二維原始數(shù)據(jù)矩陣的殘留誤差進(jìn)行校正，獲得校正后二維原始數(shù)據(jù)矩陣；

步驟2-2)對步驟2-1)獲得的校正后二維原始數(shù)據(jù)矩陣按列做快速傅里葉變換，獲得距離多普勒的回波矩陣，該回波矩陣為方位向多普勒銳化結(jié)果；

步驟2-3)利用方位向欠采樣導(dǎo)致頻譜混疊的特點(diǎn)對距離多普勒的回波矩陣的方位向采樣樣本進(jìn)行擴(kuò)充，得到擴(kuò)充的距離多普勒矩陣；

步驟2-4)對擴(kuò)充距的離多普勒矩陣進(jìn)行延時(shí)校正，獲得延遲對齊的距離多普勒矩陣并校正其殘余誤差，對齊后的矩陣的折疊回波位于兩條斜直線上；

步驟2-5)對步驟2-4)的延遲對齊的距離多普勒矩陣進(jìn)行距離向壓縮；得到壓縮后的距離多普勒矩陣；

步驟2-6)采用距離門濾波器對步驟2-5)得到的壓縮后的距離多普勒矩陣進(jìn)行濾波，得到擴(kuò)充條帶回波。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成孔徑雷達(dá)高度計(jì)在可變脈沖簇模式下的信號處理方法，其特征在于，所述可變脈沖簇模式為：在每個(gè)脈沖重復(fù)周期內(nèi)，雷達(dá)高度計(jì)發(fā)射一個(gè)觀測脈沖，記該脈沖為K發(fā)射脈沖；并接收前一個(gè)脈沖簇的發(fā)射脈沖的回波信號，記該脈沖為K接收脈沖；K發(fā)射脈沖和K接受脈沖合稱為K收發(fā)脈沖對，K為正整數(shù)；每個(gè)脈沖簇共包含N_p個(gè)收發(fā)脈沖對，脈沖簇周期滿足關(guān)系：B_p＝N_p*PRT+t_var，其中B_p為脈沖簇周期；PRT為脈沖重復(fù)時(shí)間，t_var是一個(gè)可變時(shí)間延遲，通過調(diào)節(jié)t_var使當(dāng)前脈沖簇的K號發(fā)射脈沖的回波恰好落在下一個(gè)脈沖簇的K號接收脈沖內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成孔徑雷達(dá)高度計(jì)在可變脈沖簇模式下的信號處理方法，其特征在于，所述步驟2-2)具體過程為：

若距離向采樣率為F_s，共采樣M個(gè)點(diǎn)，方位向采樣率為PRF，共采樣N個(gè)點(diǎn)，則距離多普勒的回波矩陣P_r(τ,f_d)為：

其中，τ_m為第m個(gè)距離向采樣點(diǎn)的距離采樣；f_dn為第n個(gè)方位向采樣點(diǎn)的方位向采樣；p_r(τ_m,f_dn)為第m個(gè)距離向采樣點(diǎn)和第n個(gè)方位向采樣點(diǎn)上的采樣值；

混疊后的回波矩陣p_r1(τ,f_d)為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成孔徑雷達(dá)高度計(jì)在可變脈沖簇模式下的信號處理方法，其特征在于，所述步驟2-3)具體包括：

步驟2-3-1)計(jì)算觀測目標(biāo)的最大多普勒頻率：

其中，V為雷達(dá)高度計(jì)平臺運(yùn)動(dòng)速度，θ為雷達(dá)高度計(jì)的3dB波束寬度，λ為觀測使用的電磁波波長；

步驟2-3-2)將方位向采樣數(shù)擴(kuò)充到N1＝2f_{d_max}/PRF*N，對方位向采樣點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)充得到擴(kuò)充的距離多普勒回波矩陣P_r2(τ,f_d)為：

則獲得方位向采樣率PRF1＝2f_{d_max}的回波矩陣。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的合成孔徑雷達(dá)高度計(jì)在可變脈沖簇模式下的信號處理方法，其特征在于，所述步驟2-6)的距離門濾波器H₁(τ,f_d)為：

上式中，f_cut表示要去除的混疊嚴(yán)重的多普勒條帶。