[发明专利]一种同步误差补偿方法、设备及系统

说明书

技术领域

本发明涉及雷达通信与信号处理技术领域，特别涉及一种同步误差补偿方法、设备及系统。

背景技术

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR），利用雷达与目标的相对运动将尺寸较小的真实天线孔径，采用数据处理的方法合成为一个较大的等效天线孔径的雷达，合成孔径雷达的特点是可以产生高分辨率的图像，能全天候工作，能有效地识别伪装和穿透掩盖物。

双基SAR系统中有一部发射机，接收机可以有两部或多部，部署在不同的方位，专门用来捕捉在入射方向之外的回波信号。双基SAR系统中的技术难点是如何达成发射机和所有接收机之间的同步和在瞬时内实现数据交换，双基SAR系统相对于传统的单基SAR系统有着许多的优势，如隐蔽性好、抗干扰性强、可进行前视成像、可以提高系统信噪比、可以进行干涉测量等。一站固定模式是双基SAR系统的一种重要模式，即发射机固定、接收机可以自由运动，或者接收机固定、发射机可以自由运动，该模式搭建简单、隐蔽性强，因此有着广泛的应用。

在双基SAR系统成像处理中，同步误差的补偿是一个关键步骤，同步误差主要是指对频率同步误差和时间同步误差的补偿，由于双基SAR系统发射机与接收机分别采用不同的晶振，因此，随着时间的积累，会在频率和时间上产生较大的误差。

目前，双基SAR系统中的同步误差补偿方法为：接收端采用双通道模式，第一通道用来接收回波信号，第二通道用来直接接收发射端发射的直通信号；然后，利用直通信号完成频率同步误差和时间同步误差的补偿。发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术方案至少存在以下缺陷：

现有双基SAR系统在一站固定模式下，如发射端固定、接收端运动模式下，很难保证接收端在每一个方位向都能接收到发射端发送的直通信号，若不能保证接收端在运动过程中对应的每一个方位向上均能接收到发射端发送的直通信号，则频率同步误差和时间同步误差的补偿不容易实现，因此，现有双基SAR系统中的同步误差补偿方案的使用范围也受到了限制。

综上所述，目前亟需一种应用于双基SAR系统中一站固定模式下的同步误差补偿方法及系统，能够在仅获取到一个预设方位向上的直通信号的情况下完成同步误差的补偿。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种同步误差补偿方法、设备及系统，能完成同步误差的补偿，且能提高系统的鲁棒性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种同步误差补偿方法，该方法包括：在第一通道内接收回波信号，在第二通道内且在预设方位向上接收发射端直接发送的直通信号；

通过所述直通信号完成对所述回波信号的距离向压缩，并完成频率同步误差的补偿；

根据距离向压缩后的回波信号，提取出距离向时间的轨迹；根据所述距离向时间的轨迹，完成时间同步误差的补偿。

上述方案中，所述通过所述直通信号完成对所述回波信号的距离向压缩，并完成频率同步误差的补偿，包括：

将所述回波信号通过快速傅里叶变换FFT变换到频域；将所述直通信号通过FFT变换到频域；

将FFT变换后的回波信号与直通信号共轭相乘；

将乘积通过快速傅里叶逆变换IFFT变换回时域，完成对所述回波信号进行距离向压缩，并完成频率同步误差的补偿。

上述方案中，所述根据距离向压缩后的回波信号，提取出距离向时间轨迹，包括：

通过恒虚警率CFAR检测器，检测出距离向压缩后的回波信号中的强反射点；通过线追踪器提取出距离向时间的轨迹。

上述方案中，所述根据所述距离向时间的轨迹，完成时间同步误差的补偿，包括：

对距离向时间的轨迹进行多项式拟合；

根据拟合后的距离向时间的多项式与理论上得出的距离向时间的多项式，通过迭代搜索确定出时间同步误差的粗估计值；

在以所述粗估计值为中心的设定范围内，搜索使聚焦后图像的熵达到最小的时间同步误差，并将所述使聚焦后图像的熵达到最小的时间同步误差作为时间同步误差的精估计值；

根据所述回波信号与所述精估计值，完成时间同步误差的补偿。

上述方案中，所述根据所述回波信号与所述精估计值，完成时间同步误差的补偿，包括：

将所述回波信号通过FFT变换到距离频域；

将FFT变换后的回波信号与所述精估计值的补偿函数相乘；

将乘积通过IFFT变换到时域，完成时间同步误差的补偿。