Geosar轉(zhuǎn)發(fā)式相位定標(biāo)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于星載合成孔徑雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種GEOSAR轉(zhuǎn)發(fā)式相位定標(biāo)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地球同步軌道合成孔徑雷達(dá)(簡稱地球同步軌道SAR，或GE0SAR)是一種高軌道的星載SAR成像技術(shù)，其成像過程需要獲取精確的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息。由于目前只有低軌星載SAR在軌運(yùn)行，尚無高軌GEOSAR在軌運(yùn)行，也沒有GEOSAR運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息獲取技術(shù)?？晒╊惐鹊闹挥械蛙壭禽dSAR運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息獲取技術(shù)。低軌星載SAR獲取運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息技術(shù)常見的有三大類:一類是基于SAR目標(biāo)回波數(shù)據(jù)的獲取技術(shù)、一類是基于衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的獲取技術(shù)、另外一類是基于地基衛(wèi)星測(cè)定軌系統(tǒng)的獲取技術(shù)。
[0003]基于SAR目標(biāo)回波數(shù)據(jù)獲取運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息的技術(shù)，利用SAR目標(biāo)回波數(shù)據(jù)精確估計(jì)多普勒中心頻率和多普勒調(diào)頻率等成像參數(shù)。由于這種技術(shù)的多普勒參數(shù)的估計(jì)精度很高，通常不再需要額外的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，即等效于實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。但是，這種技術(shù)對(duì)成像目標(biāo)場(chǎng)景有一定的特殊要求，例如，估計(jì)多普勒中心頻率要求成像場(chǎng)景均勻，估計(jì)多普勒調(diào)頻率要求成像場(chǎng)景對(duì)比度反差大、存在強(qiáng)散射點(diǎn)等。因而本方法適用性較差，無法應(yīng)用到GEOSAR0
[0004]基于衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息的技術(shù)，利用低軌SAR衛(wèi)星搭載的GPS、北斗等衛(wèi)星導(dǎo)航定位設(shè)備，可以獲取低軌SAR衛(wèi)星的高精度位置和速度信息，實(shí)現(xiàn)成像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。但GEOSAR的衛(wèi)星軌道遠(yuǎn)高于GPS、北斗等導(dǎo)航衛(wèi)星，GEOSAR衛(wèi)星無法有效接收GPS、北斗導(dǎo)航定位信號(hào)，因而也無法利用GPS、北斗等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
[0005]基于地基衛(wèi)星測(cè)定軌系統(tǒng)獲取運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息的技術(shù)，將現(xiàn)有地基的衛(wèi)星測(cè)定軌系統(tǒng)應(yīng)用于低軌SAR或高軌GEOSAR衛(wèi)星，也可以得到用于成像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)男l(wèi)星軌道參數(shù)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息。但是，現(xiàn)有衛(wèi)星測(cè)定軌技術(shù)不僅不能滿足低軌SAR運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償對(duì)定軌精度的要求，而且更不能滿足GEOSAR長合成孔徑成像更高的要求。
[0006]因而，現(xiàn)有技術(shù)之中，基于SAR目標(biāo)回波數(shù)據(jù)的技術(shù)和基于衛(wèi)星導(dǎo)航定位的技術(shù)無法應(yīng)用于GE0SAR，基于衛(wèi)星測(cè)定軌的技術(shù)雖然可以應(yīng)用于GE0SAR，但是定軌精度不高，只能用于成像的粗略運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](一)要解決的技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的地基衛(wèi)星測(cè)定軌技術(shù)只能獲取GEOSAR成像的粗略運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息，尚缺乏獲取GEOSAR成像的精細(xì)化運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息的方法。
[0009](二)技術(shù)方案
[0010]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種GEOSAR轉(zhuǎn)發(fā)式相位定標(biāo)方法，將GEOSAR成像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償分解為粗補(bǔ)償和精補(bǔ)償兩個(gè)階段，粗補(bǔ)償階段是采用現(xiàn)有的基地衛(wèi)星測(cè)定軌技術(shù)獲取GEOSAR成像的運(yùn)動(dòng)粗補(bǔ)償信息，精補(bǔ)償階段是采用本發(fā)明提供的GEOSAR轉(zhuǎn)發(fā)式相位定標(biāo)方法獲取GEOSAR成像的運(yùn)動(dòng)精補(bǔ)償信息，從而將本發(fā)明提供的GEOSAR轉(zhuǎn)發(fā)式相位定標(biāo)技術(shù)和現(xiàn)有的地基衛(wèi)星測(cè)定軌技術(shù)結(jié)合起來，彌補(bǔ)了現(xiàn)有的地基衛(wèi)星測(cè)定軌技術(shù)定軌精度不能完全滿足GEOSAR成像補(bǔ)償要求的缺陷。
[0011]本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供了一種GEOSAR轉(zhuǎn)發(fā)式相位定標(biāo)方法，以獲取GEOSAR成像的運(yùn)動(dòng)精補(bǔ)償階段所需的補(bǔ)償信息。該方法包括:
[0012]在GEOSAR向地面目標(biāo)區(qū)域發(fā)射成像信號(hào)的工作期間，GEOSAR衛(wèi)星的星載相位定標(biāo)裝置向一個(gè)或多個(gè)位置精確已知的地面定標(biāo)站同步發(fā)射相位定標(biāo)信號(hào)；
[0013]所述一個(gè)或多個(gè)地面定標(biāo)站接收所述相位定標(biāo)信號(hào)，并向所述GEOSAR衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)所述相位定標(biāo)信號(hào)；
[0014]所述星載定標(biāo)裝置接收所述一個(gè)或多個(gè)地面定標(biāo)站轉(zhuǎn)發(fā)的相位定標(biāo)信號(hào)，所述轉(zhuǎn)發(fā)的相位定標(biāo)信號(hào)經(jīng)星上信號(hào)處理之后形成相位定標(biāo)回波數(shù)據(jù)，將所述相位定標(biāo)回波數(shù)據(jù)與星載成像回波數(shù)據(jù)統(tǒng)一進(jìn)行編碼并存儲(chǔ)，然后下發(fā)至GEOSAR地面部分的地面后處理裝置；
[0015]所述地面后處理裝置從所述相位定標(biāo)回波數(shù)據(jù)中提取所述GEOSAR衛(wèi)星因相對(duì)于所述一個(gè)或多個(gè)地面定標(biāo)站運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的附加相位信息，用于GEOSAR成像的精細(xì)化運(yùn)動(dòng)補(bǔ)
Iz? O
[0016](三)有益效果
[0017]與現(xiàn)有低軌星載SAR獲取運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息的【背景技術(shù)】相比較，本發(fā)明獲取GEOSAR運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息的特有技術(shù)特征是:提出專用的相位定標(biāo)方法，獲取成像工作期間衛(wèi)星因相對(duì)于地面定標(biāo)站運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的附加相位信息，該附加相位信息用于對(duì)成像過程進(jìn)行進(jìn)一步的精細(xì)化運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，所取得的有益效果包括以下幾個(gè)方面:
[0018]1.在本發(fā)明的GEOSAR轉(zhuǎn)發(fā)式相位定標(biāo)方法中，地面定標(biāo)站只承擔(dān)相位定標(biāo)信號(hào)的接收和轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，地面定標(biāo)站之間、以及地面定標(biāo)站與衛(wèi)星之間無需高精度的時(shí)間基準(zhǔn)同步，與類似的地基衛(wèi)星測(cè)定軌系統(tǒng)相比較，地面定標(biāo)站技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度大大降低，有利于地面定標(biāo)站實(shí)現(xiàn)靈活、機(jī)動(dòng)的幾何布局。
[0019]2.利用了 GEOSAR成像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償對(duì)短弧段、相對(duì)徑向高精度的特殊需求，將GEOSAR成像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償分解為粗補(bǔ)償和精補(bǔ)償兩個(gè)階段，即先采用現(xiàn)有地基衛(wèi)星測(cè)定軌技術(shù)獲取的定軌信息進(jìn)行GEOSAR成像的運(yùn)動(dòng)粗補(bǔ)償，然后再采用所述提取的衛(wèi)星因相對(duì)于地面定標(biāo)站運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的附加相位信息進(jìn)行GEOSAR成像的運(yùn)動(dòng)精補(bǔ)償，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)GEOSAR成像運(yùn)動(dòng)的全補(bǔ)償。這樣，通過兩種手段的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，既滿足了成像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償需求，又降低了對(duì)現(xiàn)有測(cè)定軌技術(shù)的精度要求。
[0020]3.在GEOSAR相位定標(biāo)方法中，衛(wèi)星端接收轉(zhuǎn)發(fā)相位定標(biāo)信號(hào)之后無需完成實(shí)時(shí)的成像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，只形成相位定標(biāo)回波數(shù)據(jù)與星載成像回波數(shù)據(jù)統(tǒng)一下發(fā)至地面后處理裝置。相位定標(biāo)信息用于成像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償發(fā)生在地面成像處理過程之中，且成像處理為地面后處理過程。這一技術(shù)特征不要求進(jìn)行實(shí)時(shí)的星上成像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，因而降低了星載相位定標(biāo)信號(hào)處理的技術(shù)難度:星載端只需要采用與成像目標(biāo)回波處理相同的技術(shù)對(duì)所接收的相位定標(biāo)信號(hào)進(jìn)行簡單處理，統(tǒng)一編碼、存儲(chǔ)和下發(fā)，無需在星載端實(shí)現(xiàn)長偽隨機(jī)碼相關(guān)處理、載波重建與載波相位鎖相、多普勒計(jì)數(shù)等類似的、難度較大導(dǎo)航定位接收技術(shù)。
[0021]4.GEOSAR相位定標(biāo)信號(hào)體制和相位定標(biāo)信號(hào)處理，采用與成像信號(hào)處理體制相同的脈沖線性調(diào)頻信號(hào)和匹配濾波器，有利于在星上實(shí)現(xiàn)相位定標(biāo)信號(hào)處理與其他類型的定標(biāo)信號(hào)處理的綜合