二维频域中对非均匀场景进行通道均衡方法技术

本发明专利技术公开了一种二维频域中对非均匀场景进行通道均衡方法，主要解决现有方法对通道均衡后通道间相干性差，杂波抑制效果差的问题。其实现步骤是：(1)选择获取雷达回波数据的两个通道；(2)将通道1和通道2的雷达回波数据从二维时域转换到二维频域；(3)将通道1作为参考通道，沿距离频率对通道2进行补偿；(4)沿多普勒频率对通道2进行二次补偿；(5)将沿多普勒频率补偿后的通道2作为参考通道，沿距离频率对通道1进行补偿；(6)沿多普勒频率对通道1进行二次补偿；(7)重复步骤(3)～(6)完成对两个通道的均衡。本发明专利技术通过交换参考通道进行通道均衡，有效提高了通道间的相干性和一致性，提高了杂波抑制比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数据处理
，特别涉及一种通道均衡方法，可用于提高通道间的相关性和一致性，从而更好地抑制合成孔径雷达SAR图像中的杂波。
技术介绍
“合成孔径”的概念是针对固定场景提出的。对于不随时间变化的固定场景，将雷达装在以恒定速度直线飞行的平台上，并周期性的发射和接收信号，接收信号是宽带信号，经过处理可以得到高分辨的二维图像。随着合成孔径雷达应用的推广，有时不仅对固定场景成像，而且要求了解场景中地面运动目标的情况，在交通管制系统和军用系统中常常会提出这样的要求。在静止场景中利用多孔径SAR检测运动目标SAR-GMTI的基本原理是在不同的时刻按照相同的观测条件获得同一场景的图像，对不同时刻获得的图像进行比较以发现其中变化的信号分量，进而确定运动目标的存在和位置。对于SAR成像体制的多孔径运动目标检测可以采用多种方法，目前讨论最多的方法是偏置相位中心天线DPCA方法。这种方法的基本原理如下:在雷达和场景保持相对静止的情况下，若不考虑杂波的内部运动，则用不同时刻发射相同的脉冲会得到相同的场景回波和不同的运动目标回波，将两个回波波形进行相减，使得相同的地面杂波信号相消，实现对杂波的抑制。由于运动目标的回波存在时间变化不能被完全相消，运动目标的剩余能量可能会明显高于剩余杂波和噪声的剩余能量，这就为运动目标检测提供了可能性。对此，在理想情况下，通过系统参数、成像几何关系计算对消因子，利用此对消因子补偿相邻通道间的相位差并进行图像相消，以获得较好的杂波抑制效果。但实际情况中，多通道SAR/GMTI系统中不可避免的存在着各种系统误差，如接收机通道误差、天线方向图误差以及天线姿态误差等等，因为这些非理想因素的存在破坏了通道间幅度和相位的一致性，如果仍用理想对消因子进行图像相消，杂波抑制效果必然下降，从而影响动目标的检测性能。为了提高相邻通道间的相干性，改善杂波抑制效果，通道均衡便成为了 SAR/GMTI系统中重要的组成部分。在SAR-GMTI领域，现有的方法有图像域通道均衡方法，二维时域通道均衡方法和二维频域通道均衡方法。图像域通道均衡方法，是在SAR成像后的图像域进行的通道均衡方法。Soumekh.M在 1999 年“Signal subspace fusion of uncalibrated sensors with application inSAR and diagnostic medicine”一文中提出的在图像域利用子空间投影的方法就是这种方法。该方法可以有效地补偿由图像配准误差、天线方向图误差以及接收机频率特性误差引起的图像去相干，但是不能补偿载机飞行过程中垂直基线导致的相位差。同时由于该方法是基于对一幅图像进行建模来构成另外一幅图像，从而实现两幅图像的误差消除，因此只能在图像域进行通道均衡，不能应用在二维频域中。二维时域通道均衡方法，是在原始数据距离压缩后的二维时域中进行的通道均衡方法。如西安电子科技大学张立峰等在“多通道SAR-GMTI通道均衡和动目标检测定位方法”一文中提出的均衡方法，这种方法是在过滤掉高频信息之后进行的，在均匀杂波条件下通道均衡效果较好，在非均匀杂波条件下，由于人造建筑的边缘等高频信号的影响，通道均衡后杂波抑制效果并不理想。二维频域进行通道均衡的方法，是在对原始数据距离压缩后将信号变换到二维频域再进行通道均衡的方法。如Ender在1996年“The Airborne ExperimentalMult1-Channel SAR-System AER-1I ” 一文中提出的通道均衡方法，这种方法在二维频域中利用迭代计算通道均衡后的结果，容易操作。实测数据处理结果表明:在均匀场景中，利用这种方法通道均衡后，杂波抑制效果较好，但在人造建筑较多的非均匀场景中利用这种方法进行通道均衡后，杂波抑制效果不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述二维频域通道均衡的不足，提出一种，改善杂波抑制效果。为实现专利技术目的，本专利技术的技术方案包括如下步骤:( I)将多孔径合成孔径雷达的每个孔径作为动目标检测时的一个单独通道接收雷达回波数据，从多孔径合成孔径雷达对应的通道中任选其中两个通道，记为通道I和通道2。 (2)对通道1、通道2得到的雷达回波数据依次进行距离压缩、距离徙动校正、二维快速傅里叶变换，使经过距离徙动校正后的二维时域数据转换成二维频域数据Ζι(ω，Ω)ΝΧ?^ΡΖ2(ω，Ω)ΝΧΜ，其中ω表示距离频率，Ω表示多普勒频率，N是距离频率单元的个数，M是多普勒频率单元的个数；(3)将通道I作为参考通道，利用通道I的二维频域数据Z1(G), Ω)ΝΧΜ和通道2的二维频域数据Ζ2(ω，Ω)ΝΧΜ计算通道2的距离频率补偿因子R2i，并利用通道2的距离频率补偿因子R2i对通道2中每个频率单元的数据进行补偿，得到通道2沿距离频率补偿后的二维频域数据 Z' 2(ω, Ω)ΝΧΜ，其中，i=l，2-N;(4)利用通道I的二维频域数据Z1(G), Ω)ΝΧΜ和通道2沿距离频率补偿后的二维频域数据Ζ, 2(ω, Ω)ΝΧΜ，计算通道2的多普勒频率补偿因子D2j，并利用通道2的多普勒频率补偿因子D2^对通道2的每个频率单元的数据进行二次补偿，得到通道2沿多普勒频率补偿后的二维频域数据Ζ 2(ω, Ω)ΝΧΜ，其中，j=l，2…Μ;(5)将沿多普勒频率补偿后的通道2作为参考通道，利用通道I的二维频域数据Z1(G), Ω)ΝΧΜ和通道2沿多普勒频率补偿后的二维频域数据Z 2(ω, Ω)ΝΧΜ，计算通道I的距离频率补偿因子Rli,并利用通道I的距离频率补偿因子Rli对通道I每个频率单元的数据进行补偿，得到通道I沿距离频率补偿后的二维频域数据Z' !(ω, Ω)ΝΧΜ，其中，i=l，2…N；(6)利用通道I沿距离频率补偿后的二维频域数据Z' !(ω, Ω)ΝΧΜ和通道2沿多普勒频率补偿后的二维频域数据Ζ 2(ω, Ω)ΝΧΜ计算通道I的多普勒频率补偿因子0^，并利用通道I的多普勒频率补偿因子Du对通道I每个频率单元的数据进行再次补偿，得到通道I沿多普勒频率补偿后的二维频域数据Ζ Ω)ΝΧΜ，其中，j=l，2…Μ;(7)重复步骤(3)~(6)三次，即可得到理想的通道均衡结果。本专利技术主要有以下优点:1.本专利技术通过交换参考通道的方式进行通道均衡，对通道2进行补偿后，再对通道I进行补偿，不仅提高了两个通道主杂波区域的一致性，而且使主杂波以外部分的一致性也变得很好；2.本专利技术采用沿距离频率和多普勒频率分别进行补偿，避免了距离频率与方位频率的耦合问题，使通道均衡后两个通道的相干性得到很大改善；3.本专利技术法利用三次循环进一步降低两个通道之间的差异，使通道间的一致性变得更好。4.本专利技术只需要在二维频域利用迭代的方法得到距离频率补偿因子和多普勒频率补偿因子，具有自适应性，操作简单，易于实现。【附图说明】图1是本专利技术的实现流程图；图2是两通道均衡前的频谱幅度分布图；图3是利用现有Ender方法对两通道进行均衡后的频谱幅度分布图；图4是利用本专利技术方法对两通道进行均衡后的频谱幅度分布图；图5是两通道在均衡前和利用本专利技术方法均衡后的干涉相位比较图；图6是利用现有Ender方法依次进行通道均衡、杂波抑制、运动目标检测的结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维频域中对非均匀场景进行通道均衡方法，包括如下步骤：（1）将多孔径合成孔径雷达的每个孔径作为动目标检测时的一个单独通道接收雷达回波数据，从多孔径合成孔径雷达对应的通道中任选其中两个通道，记为通道1和通道2。（2）对通道1、通道2得到的回波数据依次进行距离压缩、距离徙动校正、二维快速傅里叶变换，使经过距离徙动校正后的二维时域数据转换成二维频域数据Z1(ω,Ω)N×M和Z2(ω,Ω)N×M，其中，ω表示距离频率，Ω表示多普勒频率，N是距离频率单元的个数，M是多普勒频率单元的个数；（3）将通道1作为参考通道，利用通道1的二维频域数据Z1(ω,Ω)N×M和通道2的二维频域数据Z2(ω,Ω)N×M计算通道2的距离频率补偿因子R2i，并利用通道2的距离频率补偿因子R2i对通道2中每个频率单元的数据进行补偿，得到通道2沿距离频率补偿后的二维频域数据Z′2(ω,Ω)N×M，其中,i=1,2…N；（4）利用通道1的二维频域数据Z1(ω,Ω)N×M和通道2沿距离频率补偿后的二维频域数据Z′2(ω,Ω)N×M，计算通道2的多普勒频率补偿因子D2j，并利用通道2的多普勒频率补偿因子D2j对通道2的每个频率单元的数据进行二次补偿，得到通道2沿多普勒频率补偿后的二维频域数据Z″2(ω,Ω)N×M，其中，j=1,2…M；（5）将沿多普勒频率补偿后的通道2作为参考通道，利用通道1的二维频域数据Z1(ω,Ω)N×M和通道2沿多普勒频率补偿后的二维频域数据Z″2(ω,Ω)N×M，计算通道1的距离频率补偿因子R1i，并利用通道1的距离频率补偿因子R1i对通道1每个频率单元的数据进行补偿，得到通道1沿距离频率补偿后的二维频域数据Z′1(ω,Ω)N×M，其中，i=1,2…N；（6）利用通道1沿距离频率补偿后的二维频域数据Z′1(ω,Ω)N×M和通道2沿多普勒 频率补偿后的二维频域数据Z″2(ω,Ω)N×M计算通道1的多普勒频率补偿因子D1j，并利用通道1的多普勒频率补偿因子D1j对通道1每个频率单元的数据进行再次补偿，得到通道1沿多普勒频率补偿后的二维频域数据Z″1(ω,Ω)N×M，其中，j=1,2…M；（7）重复步骤（3）～（6）三次，即可得到理想的通道均衡结果。...

【技术特征摘要】
1.一种二维频域中对非均匀场景进行通道均衡方法，包括如下步骤: (1)将多孔径合成孔径雷达的每个孔径作为动目标检测时的一个单独通道接收雷达回波数据，从多孔径合成孔径雷达对应的通道中任选其中两个通道，记为通道I和通道2。 (2)对通道1、通道2得到的回波数据依次进行距离压缩、距离徙动校正、二维快速傅里叶变换，使经过距离徙动校正后的二维时域数据转换成二维频域数据Z1(G), Ω)ΝΧΜ和Ζ2(ω, Ω)ΝΧΜ，其中，ω表示距离频率，Ω表示多普勒频率，N是距离频率单元的个数，M是多普勒频率单元的个数； (3)将通道I作为参考通道，利用通道I的二维频域数据Z1(G),Ω)ΝΧΜ和通道2的二维频域数据22(?，Ω)ΝΧΜ计算通道2的距离频率补偿因子R2i，并利用通道2的距离频率补偿因子R2i对通道2中每个频率单元的数据进行补偿，得到通道2沿距离频率补偿后的二维频域数据 Z' 2(ω，Ω)ΝΧΜ，其中，i=l，2-N; (4)利用通道I的二维频域数据Z1(G),Ω)ΝΧΜ和通道2沿距离频率补偿后的二维频域数据Ζ, 2(ω, Ω)ΝΧΜ，计算通道2的多普勒频率补偿因子D2j，并利用通道2的多普勒频率补偿因子D2^对通道2的每个频率单元的数据进行二次补偿，得到通道2沿多普勒频率补偿后的二维频域数据Ζ 2(ω, Ω)ΝΧΜ，其中，」_=1，2...Μ; (5)将沿多普勒频率补偿后的通道2作为参考通道，利用通道I的二维频域数据Z1(G), Ω)ΝΧΜ和通道2沿多普勒频率补偿后的二维频域数据Z 2(ω, Ω)ΝΧΜ，计算通道I的距离频率补偿因子Rli,并利用通道I的距离频率补偿因子Rli对通道I每个频率单元的数据进行补偿，得到通道I沿距离频率补偿后的二维频域数据Z' !(ω, Ω)ΝΧΜ，其中，i=l，2…N； (6)利用通道I沿距离频率补偿后的二维频域数据Z'!(ω, Ω)ΝΧΜ和通道2沿多普勒频率补偿后的二维频域数据Ζ 2(ω, Ω)ΝΧΜ计算通道I的多普勒频率补偿因子0，并利用通道I的多普勒频率补偿因子Du对通道I每个频率单元的数据进行再次补偿，得到通道I沿多普勒频率补偿后的二维频域数据Ζ Ω)ΝΧΜ，其中，j=l，2…Μ; (7)重复步骤(3)~(6)三次，即可得到理想的通道均衡结果。2.根据权利要求1所述的二维频域中对非均匀场景进行通道均衡方法，其中步骤(3)所述的计算通道2的距离频率补偿因子R2i，按如下公式计算: 3.根据权利要求1所述的二维频域中对非均匀场景进行通道均衡方法，其中步骤(3)所述的利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彤，申风阳，刘保昌，刘东东，吕晓雷，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：