[发明专利]一种机载干涉SAR基于同步内定标信号的相位测量补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达信息获取与处理技术领域，尤其涉及一种机载干涉SAR基于同步内定标信号的相位测量补偿方法，特别适用于机载高分辨率干涉合成孔径雷达。

背景技术

多通道合成孔径雷达是一种合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）的一种重要应用方式，如星载干涉SAR、阵列天线分布式SAR系统。其测量数据相比传统SAR包含了三维、速度等更丰富的目标信息，在海洋学、冰川学、农林、地形测绘以及军事目标侦探方面有着广泛的用途。多通道合成孔径雷达为了获取更分析的信息，需要布置2个甚至多个接收通道，通道之间距离在数米至数十米，在构型、物理结构、电气组成上也存在着差异；导致通道间传输相位存在差异，且随着环境、系统参数等的变化，通道间的差异还存在时变性；这一误差会将导致SAR系统数据失真，并影响系统在三维、速度等指标方面的测量精度，必须对多通道合成孔径雷达系统中的通道间相位误差进行测量与补偿。

多通道SAR系统，特别是大尺度分布的多通道SAR系统（如物理基线长达数十米的星载干涉SAR系统），通道间相位误差测量与补偿一直是系统实现和应用的难题之一。目前常用的方法有基于外定标测量与补偿、首尾定标方法、基于点频定标信号等。

基于外定标测量与补偿方法通过在地面定标场布设定标设备,实现对系统误差的测量与标定；该方法需要选择合适的场地并布设大量定标设备，难以大面积使用；只适用于通道间固定误差的测量与补偿。

首尾定标方法在雷达工作之前以及之后分别进行一次系统内定标，通过内定标设备测量与标定系统误差；由于是在雷达工作前后对系统误差进行测量，因而只能测量通道间线性时变误差并补偿。

基于点频定标信号的同步定标方法通过在雷达接收通道中输入连续波信号作为内定标信号，可连续测量通道间时变相位误差，但在回波信号中增加了点频信号，只能在频域进行抑制，破坏了雷达回波信号的频谱完整性，将影响干涉测量精度等指标。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种机载干涉SAR基于同步内定标信号的相位测量补偿方法，以实现多通道雷达系统中多个接收通道间相位误差的测量与补偿，能够提高误差测量与补偿的精度，不需要特殊场地并布设大量定标设备，而且可以在任意时刻进行误差测量与补偿。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种机载干涉SAR基于同步内定标信号的相位测量补偿方法，包括：

步骤a)，采用定标信号源产生相位调制的内定标信号；通过分路器将内定标信号分为N路，每一路对应雷达的一个接收通道，内定标信号经合路器与天线接收的雷达回波信号合为一路，通过对内定标信号起始时刻的控制，使得同一路的内定标信号和雷达回波信号同步输入至相应接收通道；

步骤b），采用匹配滤波器从每一路接收通道雷达数据中提取内定标信号，从而将内定标信号与雷达回波在图像域分离开；计算内定标信号的相位随时间的变化历程，作为接收通道相位随时间的变化历程；

步骤c），根据多个通道的相位变化历程计算通道间相位误差，使用通道间相位误差对雷达回波传输相位进行补偿，完成传输误差的校正。

优选地，所述步骤a）产生内定标信号后，进一步通过增益控制对输出的内定标信号功率进行控制，使输入到接收通道的内定标信号功率与雷达回波信号功率满足如下关系：

P_cal≤0.01P_radar

其中P_cal为内定标信号功率，P_radar为雷达回波信号功率。

有益效果：

（1）考虑到如果采集雷达回波信号后再采集内定标信号，即二者非同步，则两种信号经历的通道状态可能改变，因此定标精度将会受到影响。本发明采用同步内定标信号的方式，将内定标信号与雷达回波信号同时采样与量化，既使内定标信号与雷达回波具有相同的相位历程，提高了定标测量的精度。而且，两信号采集时间同步，并非先后采集并将采集持续一段时间，又可有效降低数据量。

（2）本发明采用相位编码的内定标信号，例如线性调频信号、伪随机序列等，这种信号经匹配滤波处理后，可在图像域将定标信号与雷达观测区域的雷达数据分离开，可解决基于点频定标信号的同步定标方法中的问题，避免定标信号对系统性能的影响。

（3）通过内定标信号的功率控制使其不会影响到接收通道的工作性能。