[发明专利]多通道星载SAR天线控制误差补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理领域，涉及一种多通道星载SAR(Synthetic Aperture Radar)天线控制误差补偿方法。

背景技术

星载合成孔径雷达(SAR)属于一种微波成像雷达，其特点是不受天气、气候的影响，能够全天时、全天候、高分辨率、大区域对地观测，因此在军事目标侦查、海洋监测、资源探测、农业和林业等诸多领域得到广泛应用。

随着空间对地观测要求的不断提高，高分辨率宽测绘带成像成为目前星载SAR的主要发展方向。对于传统单通道星载SAR系统，高分辨率与宽测绘带是一对矛盾体，无法同时满足高分辨率宽测绘带的要求。将多通道技术应用到星载SAR系统中，可以有效地解决这一矛盾。但采用多通道技术，对成像也提出了更高的要求。

卫星在轨飞行过程中，需要对天线进行姿态调整。当机电控制系统存在控制误差时，会导致天线姿态有误差，天线相位中心偏离预定位置，使得目标点到天线相位中心斜距历程发生变化，引入相位误差。由于该相位误差大小和天线相位中心位置成正比，会导致各天线接收通道相位不一致性，通道间相位不一致性不仅影响方位向信号频谱重构，而且根据成对回波理论，通道间相位不一致性会导致成像过程中产生成对回波，从而在图像中产生虚假目标，对图像质量有较大影响。因此补偿多通道星载SAR天线控制误差引入的相位误差对提高图像质量具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，针对多通道星载SAR天线控制误差引起的通道间相位不一致性，导致图像质量下降这一问题，提出了一种多通道星载SAR天线控制误差补偿方法，利用本发明可以精确地补偿由于天线控制误差引入的相位误差，有效地抑制了成对回波的出现，提高了图像质量。

本发明提供了一种多通道星载SAR天线控制误差补偿方法，包括如下几个步骤：

步骤一：获取天线参数；

天线参数由总体设计参数决定，包括：接收天线个数M，第k个接收天线相位中心与发射天线相位中心间距d_k(k＝0,1,…，M-1)，天线中心视角

本步骤的实施条件在于提供总体设计参数表，从总体设计参数表中可以获取天线参数。

步骤二：补偿回波信号误差相位；

由天线控制误差引起的回波信号相位误差可以通过星历控制测量角度计算获得，因此可以在回波信号时域直接进行相位补偿。回波信号相位误差补偿具体包括以下几个步骤：

（1）按帧读入第n(n＝0,1,…，N_a-1)帧回波数据；

星载SAR每帧回波数据均包括数据头和回波信号两部分，用A_n(n＝0,1,…，N_a-1)表示第n帧数据头，用B_n(n＝0,1,…，N_a-1)表示第n帧回波信号。

其中，N_a为方位向总脉冲数。

（2）获取星历控制测量角度；

星历控制测量角度包括：偏航角α，俯仰角β，该测量数据包含在每帧数据头A_n中，可从中获取。

（3）判断每帧数据属于第几接收通道数据；

在数据头A_n中有固定标示可以判定该帧数据为第几接收通道数据。

（4）构造回波信号相位补偿因子；

假设已经判断该帧数据为第k接收通道数据，则该帧回波信号的相位补偿因子Φ(d_k)为：

其中，π为圆周率，λ为工作波长。

（5）补偿回波信号误差相位；

对第n帧回波信号B_n的每一个元素按照下式(2)进行补偿，并将不同通道补偿后数据分别进行存储。

C^(k)(i,m)＝B_n(m)*exp{jΦ(d_k)}       (2)

其中，m＝0,1,…，N_r-1，i＝0,1,…，N_a/M-1，N_r为距离向总采样点数，C^(k)为第k通道补偿后的回波信号，是二维复数数组，大小为(N_a/M)×N_r，C^(k)(i,m)表示C^(k)的第i行的第m个元素，B_n(m)表示第n帧信号数据B_n的第m个元素，exp{·}为指数函数，j为虚数单位。