[发明专利]一种非合作式星地双基地SAR时频同步方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，涉及一种非合作式星地双基地SAR时频同步方法。

背景技术

星地双基地SAR是利用卫星为发射平台，近地面放置接收机组成的双基地SAR系统，除了SAR本身具备的全天时、全天候观测能力，双基地SAR由于其灵活的配置，在抗干扰、前视成像、干涉处理方面有着独特的优势，因而得到了越来越多的关注。

基于星地双基地SAR系统由于收发平台分置，与收发端有相同的时间轴和本振信号的单基地SAR信号相比，双基地SAR信号存在时间和频率同步误差，会导致未知的起始采样距离、徙动曲线线性偏移和多普勒相位历史误差，从而引起最终的图像严重散焦。

对于收发同步的方法，最早是通过增加专门的通信链路来进行的。对于非合作式双基地SAR，由于不能采用通信链路，只能采用基于卫星直达波信息的方法。为了获取直达波信息，目前广泛采用的方案是，增加一个额外的专用天线指向卫星用于接收来自卫星的直达波数据，同时另一个天线指向场景，用于接收场景的回波信号。这种方案不但增加了硬件复杂度，而且存在两通道之间的一致性问题。实际上，来自卫星的直达波信号能够从回波天线旁瓣中进入，但是，由于天线旁瓣的增益小，直达波信号信噪比弱，目前还没有人利用其进行同步误差估计。

发明内容

本发明提出了一种非合作星地双基地SAR时频同步方法，能够利用天线背瓣中接收的直达波信号信噪比弱的情况下，实现同步误差的高精度估计。

一种非合作式星地双基地SAR时频同步方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤一、将天线的主瓣指向场景，接收场景回波，旁瓣接收来自卫星的直达波信号，当卫星波束扫过场景时，接收机连续采集数据并存储；

步骤二：对步骤一获得的数据进行脉冲压缩，获得相邻峰值之间的时间间隔PRT_R，按照PRT_R对步骤一获得的数据进行二维划分，获得以快时间τ和慢时间η表征的二维数据；

步骤三、对步骤二获得的二维数据进行距离向脉压，获得直达波的波束中心穿越时刻η0、视在斜距历史R_deo(η)和峰值位置处随慢时间变化的相位历史

步骤四、利用星历数据计算得到的卫星与天线之间的最短斜距R₂₀的估计值

步骤五：对步骤三获得的获取的视在斜距历史R_deo(η)进行三次拟合获得多普勒中心频率f_dc与划分误差ΔPRT的关系；所述划分误差ΔPRT为真实脉冲重复时间和估计的脉冲重复时间PRT_R之间的误差；

步骤六、根据步骤三获得的峰值位置处随慢时间变化的相位历史获取多普勒中心频率f_dc与收发载频的固定频差Δf的关系；

步骤七、将ΔPRT在(-PRT_R/2,PRT_R/2)范围，在(R₂₀-100km,R₂₀+100km)范围进行遍历，获得多普勒中心频率f_dc与起始采样距离R_m的关系；ΔPRT为划分误差ΔPRT的估计值，为起始采样距离R_m的估计值；

步骤八、在[-1/PRT_R,1/PRT_R]范围内对f_dc遍历，得到f_dc和R₂₀的关系；

步骤九、根据步骤四获得的和步骤八得到f_dc和R₂₀的关系，获得f_dc的估计值

步骤十、根据步骤九获得的估计值和步骤五获得的多普勒中心频率f_dc与划分误差ΔPRT的关系，获得多普勒中划分误差ΔPRT的估计值ΔPRT；根据步骤九获得的估计值和步骤六获得的多普勒中心频率f_dc与收发载频的固定频差Δf的关系，获得固定频差Δf的估计值

步骤十一、根据步骤十获得的划分误差估计值ΔPRT，固定频差估计值和步骤二获得的时间间隔PRT_R，获得直达波信号或场景回波信号的同步误差补偿数据，具体为：

1）时间同步：对第n个脉冲，左移n·ΔPRT

2）频率同步：对第n个脉冲，乘以相位