雷达信号通道误差处理方法技术

本公开提供一种雷达信号通道误差处理方法，包括：将各通道信号放大并下变频到中频后进行采样和量化，得到各通道的数字信号；将各通道数字信号的有限帧数据经数字解调得到有限帧基带信号；根据得到有限帧基带信号提取各通道相对于参考通道的通道误差量；通道误差量包括：幅度误差、相位误差和延迟误差；将提取的延迟误差集成到数字波束形成处理中用于补偿脉冲延展损失的延时滤波器中；将幅度误差、相位误差拆分为正弦和余弦分量并集成到中频加权系数中，进而得到更新的加权系数；以及使用得到的更新加权系数对各通道信号加权得到两路中频信号，进而进行数字正交解调得到最终基带输出信号，完成雷达信号通道误差处理。

【技术实现步骤摘要】
雷达信号通道误差处理方法
本公开涉及雷达数据处理
，尤其涉及一种雷达信号通道误差处理方法。
技术介绍
为保证星载SAR(SyntheticApertureRadar，合成孔径雷达)在高分辨率宽幅成像场景下的系统性能，如等效噪声后向散射系数与距离模糊等，DBF(DigitalBeamforming，数字波束形成)扫描接收技术具备很大的应用潜力，DBF扫描接收的工作原理如图1所示。发射时，天线以俯仰向宽波束进行宽幅覆盖，接收时，天线在俯仰向的多个接收子孔径分别以宽波束接收回波信号。各通道信号分别被低噪声放大并下变频到中频后送至数据采集器进行采样量化用于DBF合成处理。DBF合成处理等效产生一个在俯仰向扫描跟踪回波的高增益窄波束，从而改善系统测绘性能，但对各通道信号进行DBF合成处理时消耗数字处理资源较大，效率较低。在实现本公开构思的过程中，专利技术人发现如何对多通道中频信号进行高效的通道误差补偿是一个亟待解决的技术问题。公开内容(一)要解决的技术问题基于上述问题，本公开提供了一种雷达信号通道误差处理方法，以缓解现有技术中雷达数据DBF合成处理时消耗数字处理资源较大，效率较低等技术问题。(二)技术方案本公开提供一种雷达信号通道误差处理方法，包括：操作S1：将各通道信号放大并下变频到中频后进行采样和量化，得到各通道的数字信号；操作S2：将操作S1中各通道数字信号的有限帧数据经数字解调得到有限帧基带信号；操作S3：根据操作S2中得到的有限帧基带信号提取各通道相对于参考通道的通道误差量；通道误差量包括：幅度误差、相位误差和延迟误差；操作S4：将操作S3提取的延迟误差集成到数字波束形成处理中用于补偿脉冲延展损失的延时滤波器中；操作S5：将幅度误差、相位误差拆分为正弦和余弦分量并集成到中频加权系数中，进而得到更新的加权系数；以及操作S6：使用操作S5得到的更新加权系数对各通道信号加权求和得到两路中频信号，进而进行数字正交解调得到最终基带输出信号，完成雷达信号通道误差处理。在本公开实施例中，所述操作S1，包括：操作S11：雷达发射机以俯仰向单通道小孔径发射线性调频信号覆盖大幅宽测绘带；以及操作S12：俯仰向以多个接收孔径接收地面回波，经放大并下变频到中频后分别采样存储。在本公开实施例中，操作S4中，将操作S3提取的所述延迟误差Δti集成到FIR延迟滤波器中，得到第i通道延迟量为：其中，c为电磁波传播速度，为θ(t)在测绘区域中心对距离时间t的一阶偏导值，d为多通道天线的通道间距，θc表示测绘带中心视角，βc为天线安装角，Kr为发射信号调频斜率，λ为发射信号载波波长，t为距离快时间，tc为测绘带中心点目标回波时间。在本公开实施例中，第i通道幅相误差的复数形式可表示为：其中，j满足j2＝-1，ΔAi为操作S3提取的幅度误差，为操作S3提取的相位误差。在本公开实施例中，将所述幅相误差拆分成余弦项和正弦项并集成至中频加权系数中。在本公开实施例中，中频加权系数为：其中，Di为第i通道用于补偿脉冲延展损失的延迟量，表示为：其中，c为电磁波传播速度，为θ(t)在测绘区域中心对距离时间t的一阶偏导值，Kr为发射信号调频斜率，t为距离快时间，tc为测绘带中心点目标回波时间；d表示天线俯仰向子孔径间距，λ表示发射信号载波波长，θ(t)为时变的回波方向下视角，θc表示测绘带中心视角，βc为天线安装角，f1为中频频率，ω′ci(t)表示更新中频加权系数余弦项，ω′si(t)表示更新中频加权系数正弦项。在本公开实施例中，根据所述更新加权系数对各通道信号加权求和得到两路中频信号，进而进行数字正交解调得到最终合成的单通道基带输出信号，完成雷达信号通道误差处理。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开雷达信号通道误差处理方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)能够更高效的在中频信号上进行误差校正。(2)不改变系统结构，数字资源占用低；(3)DBF处理的工程可实现性提高。(4)便于在星上实时实现。附图说明图1为DBFSAR扫描接收示意图。图2为DBF的传统基带处理流程示意图。图3为DBF的中频数字处理流程示意图。图4为本公开实施例的雷达信号通道误差处理方法的原理示意图。图5为本公开实施例的雷达信号通道误差处理方法的流程示意图。具体实施方式本公开提供了一种雷达信号通道误差处理方法，具体来说为俯仰向数字波束形成实时处理方案的通道误差校正方法，能够解决在中频信号上进行误差校正的难题，同时不改变系统结构，保证足够低的数字资源占用，大大提高DBF处理的工程可实现性。专利技术人在实现本公开过程中发现，DBF处理时将各通道信号分别进行数字正交解调得到基带信号，在基带对信号进行处理。以第一通道为参考通道，第i通道的时变加权系数为：其中，d表示天线俯仰向子孔径间距，j满足j2＝-1，t表示距离时间，λ表示发射信号载波波长，θ(t)为时变的回波方向下视角，βc为天线安装角。为校正脉冲延展损失的影响，可对加权后的信号使用有限冲激响应(FiniteImpulseResponse，FIR)滤波器进行延时处理，第i通道用于校正脉冲延展损失的延时量Di可表示为：其中c为电磁波传播速度，为θ(t)在测绘区域中心对距离时间t的一阶偏导值，d为多通道天线的通道间距，θc表示测绘带中心视角，βc为天线安装角，Kr为发射信号调频斜率，λ为发射信号载波波长，t为距离快时间，tc为测绘带中心点目标回波时间。之后将各通道信号进行求和处理即得到DBF合成处理后的信号，其处理过程如图2所示，总通道数Nr(Nr≥2)；其中IFi(t)表示第i通道的中频数字信号；IFNr(t)为第Nr通道中的中频数字信号。该处理流程对每个通道的信号分别进行了数字正交解调，而数字正交解调对于星上数字处理资源的消耗是很大的。为降低对星上数字处理资源的消耗，直接在中频对信号进行DBF合成的处理方案具有很大的优势，即俯仰向DBF的实时处理方案，其处理流程如图3所示。首先将各通道中频信号进行延时处理，延时后的中频信号使用两组加权系数分别进行加权求和处理得到两路中频信号。所使用的两组加权系数为公式(1)的加权系数拆分为正弦项和余弦项并考虑前面的延时处理得到，可表示为：其中，ωci(t)表示原中频加权系数余弦项，ωsi(t)表示原中频加权系数正弦项。之后使用图3中所示的数字正交解调方案对两路中频信号进行正交解调，得到一路基带输出(图3中所示I、Q两路为基带输出的实部和虚部)。由于解调时所用的中频信号路数远低于图2中所示的路数，图3所示的方案可以大大降低对星上数字处理资源的占用。图3中所示的中频处理流程可以大大降低对星上数字处理资源的占用，但是由于多通道信号在中频就合成为两路，通道间的幅度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷达信号通道误差处理方法，包括：/n操作S1：将各通道信号放大并下变频到中频后进行采样和量化，得到各通道的数字信号；/n操作S2：将操作S1中所述各通道数字信号的有限帧数据经数字解调得到有限帧基带信号；/n操作S3：根据操作S2中得到的有限帧基带信号提取各通道相对于参考通道的通道误差量；通道误差量包括：幅度误差、相位误差和延迟误差；/n操作S4：将操作S3提取的延迟误差集成到数字波束形成处理中用于补偿脉冲延展损失的延时滤波器中；/n操作S5：将幅度误差、相位误差拆分为正弦和余弦分量并集成到中频加权系数中，进而得到更新的加权系数；以及/n操作S6：使用操作S5得到的更新加权系数对各通道信号加权求和得到两路中频信号，进而进行数字正交解调得到最终基带输出信号，完成雷达信号通道误差处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种雷达信号通道误差处理方法，包括：
操作S1：将各通道信号放大并下变频到中频后进行采样和量化，得到各通道的数字信号；
操作S2：将操作S1中所述各通道数字信号的有限帧数据经数字解调得到有限帧基带信号；
操作S3：根据操作S2中得到的有限帧基带信号提取各通道相对于参考通道的通道误差量；通道误差量包括：幅度误差、相位误差和延迟误差；
操作S4：将操作S3提取的延迟误差集成到数字波束形成处理中用于补偿脉冲延展损失的延时滤波器中；
操作S5：将幅度误差、相位误差拆分为正弦和余弦分量并集成到中频加权系数中，进而得到更新的加权系数；以及
操作S6：使用操作S5得到的更新加权系数对各通道信号加权求和得到两路中频信号，进而进行数字正交解调得到最终基带输出信号，完成雷达信号通道误差处理。


2.根据权利要求1所述的雷达信号通道误差处理方法，所述操作S1，包括：
操作S11：雷达发射机以俯仰向单通道小孔径发射线性调频信号覆盖大幅宽测绘带；以及
操作S12：俯仰向以多个接收孔径接收地面回波，经放大并下变频到中频后分别采样存储。


3.根据权利要求1所述的雷达信号通道误差处理方法，在操作S4中，将操作S3提取的所述延迟误差Δti集成到FIR延迟滤波器中，得到第i通道延迟量为：



其中，c为电磁波传播速度，为θ(t)在测绘区域中心对距离时间t的一阶偏导值，d为多通道天线的通道间距，θc表示测绘带中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆超，王宇，王伟，张毅，邓云凯，禹卫东，周亚石，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11