基于DPCMAB技术的交错式SAR数据采样方法技术

本发明专利技术提供了一种基于DPCMAB技术的交错式SAR数据采样方法。该交错式SAR数据采样方法包括：步骤A：计算交错采样方案的各个参数；步骤B：采用交错式采样方案，每隔采样时间间隔Δt发射一次脉冲，并接收该次脉冲对应的N个回波数据，并对每个回波数据进行相位补偿；步骤C：将各采样时刻所获得的多组数据进行重排归并，得到方位向空间上依次排列的一组数据，构成一数据集；以及步骤D：在数据集中去除方位向空间上不均匀的数据点，得到空间位置均匀排布的单发单收回波数据。本发明专利技术使得分离相位中心多波束技术中的相位中心间距将由空间采样间隔与相位中心数目共同决定，使得数据获取系统设计有了更多权衡的空间。

【技术实现步骤摘要】
基于DPCMAB技术的交错式SAR数据采样方法
本专利技术涉及合成孔径雷达
，尤其涉及一种基于分离相位中心方位向多波束(DisplacedPhaseCenterMultiAzimuthBeams，简称DPCMAB)技术的交错式合成孔径雷达(SAR)数据采样方法。
技术介绍
多角度合成孔径雷达是一种成像系统随平台直线运动，并实现大视角范围内多个不同角度场景连续成像观测的新型微波成像体制。通过多个角度观测的互补性，既实现对观测目标的高分辨率成像，又完成了对目标的多角度精细特征描述。大场景下多角度信息的获取可通过发收一个超宽波束来实现，这种数据获取方法的一个关键问题在于如何降低系统对采样率的要求，利用分离相位中心多波束技术，可有效解决这个问题，分离相位中心多波束技术是实现星载SAR高分辨率宽测绘带成像的基础，通过在方位向设置多个发射/接收天线，在一个脉冲重复时间(PRT)内得到多个回波信号，通过空间维的采样等效提高了系统的总体采样率。但是，如果不经改进直接使用分离相位中心多波束技术时，相位中心间距将只由空间采样间隔唯一决定，在超宽收发波束(90°以上)的条件下，空间采样间隔很小(X波段下小于0.8cm)，这给数据获取系统的设计带来的困难。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种基于DPCMAB技术的交错式SAR数据采样方法。(二)技术方案本专利技术基于DPCMAB技术的交错式SAR数据采样方法包括：步骤A：根据采样系统的信号波长λ、收发波束宽度θbw、过采样率α、载机速度V和通道数目N计算交错采样方案的各个参数：脉冲重复频率PRF、空间采样间隔d、相位中心间距ΔX和采样时间间隔Δt；步骤B：采用所述交错式采样方案，每隔采样时间间隔Δt发射一次脉冲，并接收该次脉冲对应的N个回波数据，并对每个回波数据进行相位补偿；步骤C：根据所述交错采样方案中各个等效采样位置在空间中的交错排布规律，将各采样时刻所获得的多组数据进行重排归并，得到方位向空间上依次排列的一组数据，该组数据构成一数据集；以及步骤D：在数据集中去除方位向空间上不均匀的数据点，得到空间位置均匀排布的单发单收回波数据。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术利用交错式的数据采样方法，使得分离相位中心多波束技术中的相位中心间距将由空间采样间隔与相位中心数目共同决定，使得数据获取系统设计有了更多权衡的空间。附图说明图1是根据本专利技术实施例交错式SAR数据采样方法的流程图；图2是分离相位中心多波束技术的原理示意图；图3是使用分离相位中心多波束技术进行连续采样的演示图；图4是使用分离相位中心多波束技术进行交错式采样的演示图；图5是当通道数N＝3，4，5时，所对应的交错式采样方案。具体实施方式本专利技术提供了一种基于DPCMAB技术的交错式的SAR数据采样方法，在该采样方法下，相位中心间距将由空间采样间隔与相位中心数共同决定，从而给数据获取系统设计留下更多权衡的空间。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本专利技术做进一步详细说明。需要说明的是，在附图及说明中，采用的是相位中心数目N＝3这种情况的交错式采样方案来进行说明的，当通道数不一样时，交错式采样方案就需变化，图4展示了这种不同。在本专利技术的一个示例性实施实例中，提供了一种相位中心数目N＝3下的基于DPCMAB技术的交错式SAR数据采样方法。图1为根据本专利技术实施例交错式SAR数据采样方法的流程图。请参照图1，该交错式SAR数据采样方法包括：步骤A：根据采样系统的信号波长λ、收发波束宽度θbw、过采样率α、载机速度V和通道数目N计算出交错采样方案的各个参数：脉冲重复频率PRF、空间采样间隔d、相位中心间距ΔX和采样时间间隔Δt；其中，脉冲重复频率PRF的计算公式如下：如图2所示，ΔX为相位中心间距，d为空间采样间隔，使用分离相位中心多波束技术可降低系统的PRF，它通过在空间放置多个通道，形成多个相位中心，利用空间采样来代替部分时间采样，PRF降低的倍数即为相位中心的数目N。根据实际对PRF降低倍数的需求，可确定相位中心数目N，N为正整数。其中，空间采样间隔d的计算公式如下：各相位中心在同一时刻收到的回波数据经过相位补偿后，便可看作为在等效采样位置上的单发单收回波数据。等效采样位置为各相位中心与发射单元的中点处。如果采用方位向连续采样的方式，各个采样时刻的等效采样位置在空间上是连续排列的，如图3所示，以三阵元为例，采样时刻1、2、3处各相位中心所对应的等效采样位置在方位向上是依采样时刻连续排列的，此时，相位中心间距ΔX与空间采样间隔d的关系为ΔX＝2*d，采样时刻间隔为本实施例中，交错式采样是指，各个时刻获得的等效采样位置在空间上是交错排列的，如图4所示，以三阵元为例，采样时刻1、2、3处各相位中心处所对应等效采样位置在方位向上是交错着排列的，时刻2最左边的等效采样位置插进了时刻1处右边的两个等效采样位置的中心，依此类推，各个时刻的等效采样位置都交错排列，最终构成首尾部分不均匀但总体均匀的方位向采样位置集合。这时，相位中心间距ΔX的计算公式如下：ΔX＝2*(N-1)*d可见，相位中心间距不仅与空间采样间隔相关，还与相位中心数目有关。此时的采样时间间隔仍旧为变化的只有相位中心间距。步骤B：采用上述交错式采样方案，每隔采样时间间隔Δt发射一次脉冲，并接收该次脉冲对应的N个回波数据，并对每个回波数据进行相位补偿；对于每个回波数据，补偿的相位为：其中，Δxi为该回波数据对应的接收相位中心到发射相位中心的距离，R0为景中心斜距。步骤C：根据交错采样方案中各个等效采样位置在空间中的交错排布规律(如图5所示)，将各采样时刻所获得的多组数据进行重排归并，得到方位向空间上依次排列的一组数据，该组数据构成一数据集；图5展示了当N＝3、4、5时各自的交错采样方案。进行交错式采样后，各个采样时刻获得的等效采样位置数据在空间上是交错的。总的采样点数为N*M，其中，N为通道数目，即相位中心个数，M为方位向采样的次数。其中，第i个相位中心在第j次采样中所获得的数据在重排归并后数据集中的序号(位置)Tii，由下式进行计算：首先，计算第一个相位中心，即i＝1，第j次采样获得的数据经重排归并后在数据集中的序号Tii，公式如下：其中，j＝1，2，……，M；而后，其他相位中心采样获得的数据经重排归并后在数据集中的序号可通过递推求出，当i为2，3...N时，其递推公式分别为：同样，j＝1，2，……，M。通过上述公式可对各相位中心所获得的数据进行重排。步骤D：在数据集中去除方位向空间上不均匀的数据点，得到空间位置均匀排布的单发单收回波数据。从图5可看到，重排归并后的一组数据在前后有部分数据点是空间不均匀的，这部分数据需丢弃掉，需丢弃的数据点数可由下式计算：求出弃置的点数，去掉重排归并后数据集中前后Nre个数据点，剩余N*M-(N-2)(N-1)个数据点，这些数据点在空间位置均匀排布，为可供常规成像算法处理的单发单收回波数据。至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本专利技术基于分离相位中心多波束技术的合成孔径雷达交错式数据采样方法有了清楚的认识。需要说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DPCMAB技术的交错式SAR数据采样方法，其特征在于，包括：步骤A：根据采样系统的信号波长λ、收发波束宽度θbw、过采样率α、载机速度V和通道数目N计算交错采样方案的各个参数：脉冲重复频率PRF、空间采样间隔d、相位中心间距ΔX和采样时间间隔Δt；步骤B：采用所述交错式采样方案，每隔采样时间间隔Δt发射一次脉冲，并接收该次脉冲对应的N个回波数据，并对每个回波数据进行相位补偿；步骤C：根据所述交错采样方案中各个等效采样位置在空间中的交错排布规律，将各采样时刻所获得的多组数据进行重排归并，得到方位向空间上依次排列的一组数据，该组数据构成一数据集；以及步骤D：在数据集中去除方位向空间上不均匀的数据点，得到空间位置均匀排布的单发单收回波数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于DPCMAB技术的交错式SAR数据采样方法，其特征在于，包括：步骤A：根据采样系统的信号波长λ、收发波束宽度θbw、过采样率α、载机速度V和通道数目N计算交错采样方案的各个参数：脉冲重复频率PRF、空间采样间隔d、相位中心间距ΔX和采样时间间隔Δt；步骤B：采用所述交错式采样方案，每隔采样时间间隔Δt发射一次脉冲，并接收该次脉冲对应的N个回波数据，并对每个回波数据进行相位补偿；步骤C：根据所述交错采样方案中各个等效采样位置在空间中的交错排布规律，将各采样时刻所获得的多组数据进行重排归并，得到方位向空间上依次排列的一组数据，该组数据构成一数据集；以及步骤D：在数据集中去除方位向空间上不均匀的数据点，得到空间位置均匀排布的单发单收回波数据；进行交错式采样后，各个采样时刻获得的等效采样位置数据在空间上是交错的，所述步骤C中，数据集中，总的采样点数为N*M，其中，M为方位向采样的次数；其中，第i个相位中心在第j次采样中所获得的数据在重排归并后数据集中的序号Tij，由下式进行计算：对于第一个相位中心，第j次采样获得的数据经重排归并在数据集中的序号T1j，由下式进行计算：其中，j＝1，2，……，M；除第一个相位中心之外的其他相位中心采样获得的数据经重排归并后在数...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪文，郑保文，林赟，王建峰，申文杰，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11