[发明专利]一种星载合成孔径雷达系统幅相误差补偿方法

说明书

本发明涉及一种星载合成孔径雷达系统幅相误差补偿方法，所述方法包括：步骤1、对雷达获得的数据在方位向上多帧求均值后，采用加窗匹配滤波算法获取线性调频信号的幅度和相位误差信息；步骤2、根据幅度和相位误差信息，采用Remez算法设计复系数FIR滤波器；步骤3、对得到的复系数FIR滤波器在时域进行加窗处理抑制带内抖动；步骤4、对FIR滤波器进行回波进行补偿后，进行脉冲压缩计算其峰值旁瓣比、‑3dB宽度扩展系数性能指标；步骤5、提取残余误差，根据残余误差更新Remez算法中的误差加权函数，再次采用Remez算法设计FIR滤波器迭代补偿回波，直到性能指标出现拐点为止。

技术领域

本发明涉及星载合成孔径雷达技术领域，尤其是一种基于Remez算法的星载合成孔径雷达系统幅相误差补偿方法。

背景技术

星载合成孔径达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种有源微波成像雷达，其一般由雷达电子设备和天线子系统构成。星载SAR一般采用线性调频信号，由于其输入和输出通道由很多线性和非线性器件构成，加之受器件精度和工作环境等因素的影响，线性调频信号通过后，不可避免地会产生幅度和相位误差。通过对系统误差进行补偿，最终会大幅度提高SAR成像质量和精度。

目前，常用的系统误差补偿方法有相位预失真和复系数FIR滤波器补偿法两种。相位预失真方法一般提取一组相位误差，其在补偿不同时宽的信号时需要进行插值处理，不同时宽的补偿效果会有差异，且不具备带外干扰抑制能力；复系数FIR滤波器方法可同时补偿幅度和相位误差，补偿效果和实现方式优于相位预失真方法，但该方法一般通过提高滤波器阶数实现更好的补偿效果，随着阶数的提高会消耗更多的FPGA硬件资源，这很大程度上限制了该方法应用于FPGA资源稀缺的星载设备。因此，在FIR滤波器有限阶数的前提下，如何提高系统补偿效果成为一个值得研究的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种星载合成孔径雷达系统幅相误差补偿方法，包括如下步骤：

步骤1、对雷达获得的数据在方位向上多帧求均值后，采用加窗匹配滤波算法获取线性调频信号的幅度和相位误差信息；

步骤2、根据幅度和相位误差信息，采用Remez算法设计复系数FIR滤波器；

步骤3、对得到的复系数FIR滤波器在时域进行加窗处理抑制带内抖动；

步骤4、对FIR滤波器进行回波进行补偿后，进行脉冲压缩计算其峰值旁瓣比、-3dB宽度扩展系数性能指标；

步骤5、提取残余误差，根据残余误差更新Remez算法中的误差加权函数，再次采用Remez算法设计FIR滤波器迭代补偿回波，直到性能指标出现拐点为止。

进一步的，所述步骤1具体包括：

对雷达获得的数据在方位向上多帧求均值后，采用加窗匹配滤波算法获取线性调频信号的幅度和相位误差信息，得到系统幅相误差，包括，对方位向上多帧求均值后的信号变换到频域，并乘以其频域共轭函数得到匹配滤波结果，然后将匹配滤波结果和与之长度相等的窗函数进行点乘。

进一步的，所述步骤2、根据幅度和相位误差信息，采用Remez算法设计复系数FIR滤波器，包括：

首先确定滤波器阶数，构造初始误差加权函数，其次选取初始点组，将系统幅相误差进行迭代，迭代过程中极点选择遵循极点选取规则，最后当极点不再变化时算法结束；选择初始点组时，在频率轴上等间隔选取，初步在全频率轴上逼近系统幅相误差，有效避免因初始点组选择不均匀导致的局部误差过大，进在后续迭代过程中算法发散的问题。

进一步的，所述步骤3，对得到的复系数FIR滤波器在时域进行加窗处理抑制带内抖动；具体包括：