[發明專利]合成孔徑雷達高度計在可變脈沖簇模式下的信號處理方法

有效

• 申請號: 201811433884.4
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109581362B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 劉鵬;許可;史靈衛;于秀芬
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S13/90
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王宇楊

本發明公開了合成孔徑雷達高度計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)雷達高度計在可變脈沖簇模式下采集每個脈沖簇的回波信號，獲得海面觀測的原始IQ數據，將原始IQ數據按脈沖簇的距離向和方位向組成二維原始數據矩陣；步驟2)對二維原始數據矩陣進行順軌向合成孔徑處理，在處理中利用方位向欠采樣導致頻譜混疊的特點，對距離多普勒的回波矩陣的方位向采樣樣本進行擴充，處理后得到擴充條帶回波；步驟3)對擴充條帶回波進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)對多視回波進行波形重跟蹤處理，獲得重跟蹤結果：所需的海洋特征參數。

技術領域

本發明涉及微波遙感技術領域，特別涉及合成孔徑雷達高度計在可變脈沖簇模式下的信號處理方法。

背景技術

雷達高度計是一種主要應用于海洋探測的微波遙感器，它可以測量儀器正下方海面的平均高度、海面的有效波高和后向散射系數，這些測量結果經過進一步處理可以獲得海面高度、海面有效波高和海面風速等數據產品，這些產品在海洋學、地球物理學和軍事上具有廣泛而重要的應用。

合成孔徑雷達高度計是目前雷達高度計的熱門研究方向之一，它在順軌向引入合成孔徑技術，具有更高的測量精度。Crosat2和Sentinel-3A/B衛星的雷達高度計載荷具有固定脈沖簇周期的合成孔徑工作模式，其在軌飛行結果驗證了合成孔徑雷達高度計具有更高的測量精度。

在固定脈沖簇合成孔徑雷達高度計的工作模式下，雷達首先以一定脈沖重復頻率發射一系列脈沖，然后在信號的返回窗口接收該脈沖串的回波；在這種工作模式下，一個脈沖重復間隔只存在一個發射脈沖或者一個接收脈沖。

為了進一步提高雷達高度計的測量精度，Raney提出了可變脈沖簇合成孔徑雷達高度計的概念，在可變脈沖簇合成孔徑雷達高度計的工作模式下，雷達在一個脈沖重復周期內發射一個觀測脈沖并接收脈沖回波；在這種工作模式下，一個脈沖重復間隔內同時存在一個發射脈沖和一個接收脈沖。但目前尚未有該模式合成孔徑雷達高度計的信號處理方法。

發明內容

本發明的目的在于提出合成孔徑雷達高度計在可變脈沖簇模式下的信號處理方法，可以提高合成孔徑雷達高度計的測量精度。

本發明的技術方案如下：

本發明提供了合成孔徑雷達高度計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)雷達高度計在可變脈沖簇模式下采集每個脈沖簇的回波信號，獲得海面觀測的原始IQ數據，將原始IQ數據按脈沖簇的距離向和方位向組成二維原始數據矩陣；

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

步驟3)對擴充條帶回波進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)對多視回波進行波形重跟蹤處理，獲得重跟蹤結果：所需的海洋特征參數。

作為上述方法的一種改進，所述可變脈沖簇模式為：在每個脈沖重復周期內，雷達高度計發射一個觀測脈沖，記該脈沖為K發射脈沖；并接收前一個脈沖簇的發射脈沖的回波信號，記該脈沖為K接收脈沖；K發射脈沖和K接受脈沖合稱為K收發脈沖對，K為正整數；每個脈沖簇共包含N_p個收發脈沖對，脈沖簇周期滿足關系：B_p＝N_p*PRT+t_var，其中B_p為脈沖簇周期；PRT為脈沖重復時間，t_var是一個可變時間延遲，通過調節t_var使當前脈沖簇的K號發射脈沖的回波恰好落在下一個脈沖簇的K號接收脈沖內。

作為上述方法的一種改進，所述步驟2)具體包括：