本發(fā)明涉及一種雷達衛(wèi)星微波有效載荷測試數(shù)據(jù)處理方法，具體地，涉及一種基于內(nèi)定標數(shù)據(jù)的星載合成孔徑雷達參考函數(shù)獲取方法。

背景技術(shù)：

合成孔徑雷達不受日照和天氣條件等因素影響，可全天時、全天候?qū)Φ赜^測成像，其幾何分辨率與雷達高度和波長無關(guān)，因而在災(zāi)害監(jiān)測、環(huán)境和海洋監(jiān)測、資源勘察、農(nóng)作物估產(chǎn)、測繪和軍事等方面具有獨特的應(yīng)用優(yōu)勢，具有其它遙感器不可替代的作用。

合成孔徑雷達系統(tǒng)的脈壓性能直接決定最終雷達圖像的質(zhì)量，而雷達系統(tǒng)脈壓性能則由其選用的匹配處理函數(shù)(以下簡稱“參考函數(shù)”)決定，由于合成孔徑雷達系統(tǒng)存在非線性誤差，雷達信號經(jīng)過合成孔徑雷達系統(tǒng)收發(fā)通道后，會發(fā)生信號畸變(幅相誤差)，在進行成像處理時，若直接采用理論的線性調(diào)頻信號作為參考函數(shù)，由于失配，脈壓結(jié)果會比較差，無法滿足雷達系統(tǒng)成像質(zhì)量指標要求。因而一般的合成孔徑雷達系統(tǒng)都會引入預(yù)失真處理的措施。但是，由于要確保雷達系統(tǒng)發(fā)射峰值功率不受影響的原因，雷達系統(tǒng)預(yù)失真處理一般只對系統(tǒng)相位誤差進行補償，而對幅度誤差不做任何處理，因此進行預(yù)失真處理后的雷達系統(tǒng)還存在著固定的幅度誤差。此時利用理論的線性調(diào)頻信號作為參考函數(shù)，脈壓結(jié)果雖會有所改善，但在幅相誤差較大的情況下，脈壓性能存在不滿足使用要求的可能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于內(nèi)定標數(shù)據(jù)的星載合成孔徑雷達參考函數(shù)獲取方法，其在雷達收發(fā)復(fù)制信號與實際收發(fā)信號特性一致性較好的情況下，利用參考函數(shù)進行匹配處理，可獲得接近標準辛格函數(shù)的效果，對雷達系統(tǒng)預(yù)失真處理的最有力補充和完善，適用于后續(xù)所有具有全陣面收發(fā)定標模式的雷達微波載荷，在整星階段，通過提取系統(tǒng)參考函數(shù)，利用雷達系統(tǒng)收發(fā)定標數(shù)據(jù)，地面測試獲取的內(nèi)定標器、天線輻射子陣以及天線定標網(wǎng)絡(luò)誤差數(shù)據(jù)，可構(gòu)造出對雷達系統(tǒng)收發(fā)通道幅相誤差進行補償?shù)膮⒖己瘮?shù)，實現(xiàn)對雷達系統(tǒng)正常收發(fā)信號的更好匹配，進一步提高成像性能，解決雷達系統(tǒng)幅相誤差對成像性能影響較大問題，對提高雷達系統(tǒng)成像性能效果顯著。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種基于內(nèi)定標數(shù)據(jù)的星載合成孔徑雷達參考函數(shù)獲取方法，其特征在于，所述基于內(nèi)定標數(shù)據(jù)的星載合成孔徑雷達參考函數(shù)獲取方法包括以下步驟：

步驟一，獲取內(nèi)定標器全陣面收發(fā)定標通路、天線定標網(wǎng)絡(luò)和天線子陣的幅相誤差數(shù)據(jù)；

步驟二，獲取雷達系統(tǒng)在指定工作帶寬和脈寬參數(shù)條件下，全陣面收發(fā)定標數(shù)據(jù)；

步驟三，補償全陣面收發(fā)定標數(shù)據(jù)中內(nèi)定標器、定標網(wǎng)絡(luò)和天線子陣的幅相誤差，獲取雷達收發(fā)復(fù)制信號，如下式：

其中，sreplica(f)為雷達收發(fā)復(fù)制信號的頻域，sinnercal(f)為全陣面收發(fā)定標信號的頻域，hantenna(f)為天線子陣頻域傳輸特性，hscalor(f)為內(nèi)定標器的頻域傳輸特性，hscalornet(f)為天線定標網(wǎng)絡(luò)的頻域傳輸特性；

步驟四，獲取雷達收發(fā)復(fù)制信號的幅頻特性，a(f)＝|sreplica(f)|，構(gòu)造雷達收發(fā)通道幅頻特性多項式模型如下式：

其中，f為頻率，n為模型階數(shù)，an為第n階模型的系數(shù)；

步驟五，獲取雷達收發(fā)復(fù)制信號的相頻特性，如下式：

其中，angle(·)為取角度，sstand(f)是標準線性調(diào)頻信號頻域；

構(gòu)造雷達收發(fā)通道相頻非理想特性多項式模型如下式：

其中，f為頻率，n為模型階數(shù)，為第n階模型的系數(shù)；

步驟六，利用雷達系統(tǒng)復(fù)制信號的幅相特性，構(gòu)造新的參考函數(shù)如下式：

其中，sstand(f)是標準線性調(diào)頻信號頻域模型，f為頻率，a(f)為復(fù)制信號幅頻特性模型，a0為模型a(f)的一階系數(shù)(常數(shù))，φ(f)為復(fù)制信號非理想相頻特性模型。

優(yōu)選地，所述基于內(nèi)定標數(shù)據(jù)的星載合成孔徑雷達參考函數(shù)獲取方法采用的是雷達系統(tǒng)全陣面收發(fā)定標數(shù)據(jù)，由于雷達系統(tǒng)全陣面收發(fā)定標信號會經(jīng)過兩次天線定標網(wǎng)絡(luò)，因而在構(gòu)建雷達收發(fā)復(fù)制信號時，需校正兩次天線定標網(wǎng)絡(luò)誤差數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述雷達系統(tǒng)正常收發(fā)信號會經(jīng)過大氣傳播和地面散射體作用，而全陣面收發(fā)定標信號不會經(jīng)過上述歷程，由于大氣傳輸和地面散射體對雷達信號時頻特性影響較小，在構(gòu)造雷達收發(fā)復(fù)制信號時，忽略影響。

優(yōu)選地，所述模型中使用到的標準線性調(diào)頻信號的帶寬和脈寬與雷達全陣面收發(fā)定標數(shù)據(jù)獲取時系統(tǒng)的工作帶寬和脈寬相同。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：本發(fā)明在雷達收發(fā)復(fù)制信號與實際收發(fā)信號特性一致性較好的情況下，利用參考函數(shù)進行匹配處理，可獲得接近標準辛格函數(shù)的效果，對雷達系統(tǒng)預(yù)失真處理的最有力補充和完善，適用于后續(xù)所有具有全陣面收發(fā)定標模式的雷達微波載荷，在整星階段，通過提取系統(tǒng)參考函數(shù)，利用雷達系統(tǒng)收發(fā)定標數(shù)據(jù)，地面測試獲取的內(nèi)定標器、天線輻射子陣以及天線定標網(wǎng)絡(luò)誤差數(shù)據(jù)，可構(gòu)造出對雷達系統(tǒng)收發(fā)通道幅相誤差進行補償?shù)膮⒖己瘮?shù)，實現(xiàn)對雷達系統(tǒng)正常收發(fā)信號的更好匹配，進一步提高成像性能，解決雷達系統(tǒng)幅相誤差對成像性能影響較大問題，對提高雷達系統(tǒng)成像性能效果顯著。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明的流程示意圖。

圖2為雷達系統(tǒng)工作的原理示意圖。

圖3為雷達系統(tǒng)全陣面收發(fā)定標信號的流程圖。

圖4為雷達系統(tǒng)正常收發(fā)系統(tǒng)的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，本發(fā)明基于內(nèi)定標數(shù)據(jù)的星載合成孔徑雷達參考函數(shù)獲取方法包括以下步驟：

步驟一，獲取內(nèi)定標器全陣面收發(fā)定標通路、天線定標網(wǎng)絡(luò)和天線子陣的幅相誤差數(shù)據(jù)；

步驟二，獲取雷達系統(tǒng)在指定工作帶寬和脈寬參數(shù)條件下，全陣面收發(fā)定標數(shù)據(jù)；

步驟三，補償全陣面收發(fā)定標數(shù)據(jù)中內(nèi)定標器、定標網(wǎng)絡(luò)和天線子陣的幅相誤差，獲取雷達收發(fā)復(fù)制信號，如下式(1)：

其中，sreplica(f)為雷達收發(fā)復(fù)制信號的頻域，sinnercal(f)為全陣面收發(fā)定標信號的頻域，hantenna(f)為天線子陣頻域傳輸特性，hscalor(f)為內(nèi)定標器的頻域傳輸特性，hscalornet(f)為天線定標網(wǎng)絡(luò)的頻域傳輸特性；

步驟四，獲取雷達收發(fā)復(fù)制信號的幅頻特性，構(gòu)造雷達收發(fā)通道幅頻特性多項式模型，如下式(2)和(3)：

a(f)＝|sreplica(f)|(2)

其中，f為頻率，n為模型階數(shù)，an為第n階模型的系數(shù)；

步驟五，獲取雷達收發(fā)復(fù)制信號的相頻特性，如下式(4)：

其中，angle(·)為取角度，sstand(f)是標準線性調(diào)頻信號頻域；

構(gòu)造雷達收發(fā)通道相頻非理想特性多項式模型，如下式(5)：

其中，f為頻率，n為模型階數(shù)，為第n階模型的系數(shù)；

步驟六，利用雷達系統(tǒng)復(fù)制信號的幅相特性，構(gòu)造新的參考函數(shù)，如下式(6)：

其中，sstand(f)是標準線性調(diào)頻信號頻域模型，f為頻率，a(f)為復(fù)制信號幅頻特性模型，a0為模型a(f)的一階系數(shù)(常數(shù))，φ(f)為復(fù)制信號非理想相頻特性模型。

所述基于內(nèi)定標數(shù)據(jù)的星載合成孔徑雷達參考函數(shù)獲取方法采用的是雷達系統(tǒng)全陣面收發(fā)定標數(shù)據(jù)，由于雷達系統(tǒng)全陣面收發(fā)定標信號會經(jīng)過兩次天線定標網(wǎng)絡(luò)，因而在構(gòu)建雷達收發(fā)復(fù)制信號時，需校正兩次天線定標網(wǎng)絡(luò)誤差數(shù)據(jù)。

所述雷達系統(tǒng)正常收發(fā)信號會經(jīng)過大氣傳播和地面散射體作用，而全陣面收發(fā)定標信號不會經(jīng)過上述歷程，由于大氣傳輸和地面散射體對雷達信號時頻特性影響較小，在構(gòu)造雷達收發(fā)復(fù)制信號時，忽略影響。

所述模型中使用到的標準線性調(diào)頻信號的帶寬和脈寬與雷達全陣面收發(fā)定標數(shù)據(jù)獲取時系統(tǒng)的工作帶寬和脈寬相同。

如圖2至圖4所示，本實施例基于內(nèi)定標數(shù)據(jù)的星載合成孔徑雷達參考函數(shù)獲取方法(實施例)具體包括以下步驟：

步驟一，地面測試獲取雷達系統(tǒng)中，內(nèi)定標器全陣面收發(fā)定標通路、天線內(nèi)定標網(wǎng)絡(luò)(含射頻電纜)、天線輻射子陣的幅相誤差數(shù)據(jù)；

步驟二，在200mhz15us模式下，獲取雷達系統(tǒng)全陣面收發(fā)定標數(shù)據(jù)；

步驟三，補償全陣面收發(fā)定標數(shù)據(jù)中內(nèi)定標器、定標網(wǎng)絡(luò)和天線子陣的幅相誤差，獲取雷達收發(fā)復(fù)制信號，如下式(7)：

其中，sreplica(f)為雷達收發(fā)復(fù)制信號的頻域，sinnercal(f)為全陣面收發(fā)定標信號的頻域，hantenna(f)為天線子陣頻域傳輸特性，hscalor(f)為內(nèi)定標器的頻域傳輸特性，hscalornet(f)為天線定標網(wǎng)絡(luò)的頻域傳輸特性；

步驟四，獲取雷達收發(fā)復(fù)制信號的幅頻特性，構(gòu)造雷達收發(fā)通道幅頻特性多項式模型；

步驟五，獲取雷達收發(fā)復(fù)制信號的相頻特性，構(gòu)造雷達收發(fā)通道相頻非理想特性多項式模型；

步驟六，利用雷達系統(tǒng)復(fù)制信號的幅相特性，構(gòu)造新的參考函數(shù)，利用新構(gòu)造的參考函數(shù)對雷達收發(fā)信號進行脈壓處理的結(jié)果，脈壓結(jié)果接近標準辛格函數(shù)波形。

綜上所述，本發(fā)明在雷達收發(fā)復(fù)制信號與實際收發(fā)信號特性一致性較好的情況下，利用參考函數(shù)進行匹配處理，可獲得接近標準辛格函數(shù)的效果，對雷達系統(tǒng)預(yù)失真處理的最有力補充和完善，適用于后續(xù)所有具有全陣面收發(fā)定標模式的雷達微波載荷，在整星階段，通過提取系統(tǒng)參考函數(shù)，利用雷達系統(tǒng)收發(fā)定標數(shù)據(jù)，地面測試獲取的內(nèi)定標器、天線輻射子陣以及天線定標網(wǎng)絡(luò)誤差數(shù)據(jù)，可構(gòu)造出對雷達系統(tǒng)收發(fā)通道幅相誤差進行補償?shù)膮⒖己瘮?shù)，實現(xiàn)對雷達系統(tǒng)正常收發(fā)信號的更好匹配，進一步提高成像性能，解決雷達系統(tǒng)幅相誤差對成像性能影響較大問題，對提高雷達系統(tǒng)成像性能效果顯著。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。