一种双基合成孔径雷达回波数据生成方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双基合成孔径雷达(SAR)回波数据生成方法，根据预设双基SAR参数，建立脉冲压缩信号偏移矩阵；根据全场景中每个点目标分别对应的脉冲距离历程，确定每个目标点的脉冲压缩信号分别对应的偏移值；根据所述偏移值，从所述脉冲压缩信号偏移矩阵中确定每个点目标分别对应的脉冲压缩信号；将每个点目标分别对应的脉冲压缩信号相干累加，得到全场景点目标脉冲压缩回波信号；在距离频域补偿全场景点目标脉冲压缩回波信号距离向二次相位调制，得到全场景点目标的回波数据。本发明专利技术还公开了一种双基合成孔径雷达回波数据生成装置、存储介质。

A Method and Device for Echo Data Generation of Dual-Base Synthetic Aperture Radar

【技术实现步骤摘要】
一种双基合成孔径雷达回波数据生成方法和装置
本专利技术涉及合成孔径雷达(SAR，SyntheticApertureRadar)信号处理技术，尤其涉及一种双基合成孔径雷达(BiSAR，BistaticSyntheticApertureRadar)回波数据生成方法和装置。
技术介绍
BiSAR是一种接收机和发射机处于空间中相隔一定距离的不同工作平台的SAR成像体制。由于收发平台分置，BiSAR系统具备许多传统单基SAR不具备的优势；首先，收发系统分离，可以实现“一发多收”的配置；其次，发射机和接收机搭载的平台多样，构成不同的双基成像系统，比如以在轨的星载SAR作为发射源，以机载平台构成接收系统形成星-机BiSAR系统，或将接收机置于固定位置构成星-地一站固定式BiSAR系统。此外，双星编队也可组成BiSAR系统，比如目前在轨的德国TanDEM-X系统，以双星编队获取全球高精度的数字高程信息。除了上述诸多优势，双基SAR系统设计、信号特征、成像处理上和传统单基SAR存在较大差别。在SAR系统设计中，全链路的信号仿真对于系统误差控制和分配，系统性能评估等至关重要。在全链路仿真过程中，高精度回波信号仿真是重要一环，各项系统误差可通过回波仿真体现到最终的成像结果之中。根据回波信号的时域表达式可知，基于时域表达的回波信号生成方法时间复杂度高，对于高分辨率、大场景回波仿真意味着大量的时间消耗，对于系统性能评估和验证是不利的。而传统的时域近似回波仿真方案，虽然时间效率较高，但是距离历程近似处理导致较大的包络和相位误差，使得最终成像结果存在较大的相位误差，无法对双基SAR系统中的各项误差进行统筹分析。因此，如何在实现高精度、低误差的双基SAR回波信号生成，为双基SAR全链路系统仿真设计提供支撑，是亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种双基SAR回波数据生成方法和装置，能实现高精度、低误差的双基SAR回波信号生成，为双基SAR全链路系统仿真设计提供支撑。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供了一种双基SAR回波数据生成方法，所述方法包括：根据预设双基SAR参数，建立脉冲压缩信号偏移矩阵；根据全场景中每个点目标分别对应的脉冲距离历程，确定每个目标点的脉冲压缩信号分别对应的偏移值；根据所述偏移值，从所述脉冲压缩信号偏移矩阵中确定每个点目标分别对应的脉冲压缩信号；将每个点目标分别对应的脉冲压缩信号相干累加，得到全场景点目标脉冲压缩回波信号；在距离频域补偿全场景点目标脉冲压缩回波信号距离向二次相位调制，得到全场景点目标的回波数据。上述方案中，所述根据预设双基SAR参数，建立脉冲压缩信号偏移矩阵，包括：将所述双基SAR回波距离向分成预设等份，将离散的脉冲压缩信号以所述预设等份的间隔进行滑动，得到脉冲压缩偏移矩阵，所述脉冲压缩偏移矩阵的表达式为：其中，sout(k)i表示脉冲压缩偏移矩阵，TP表示时宽，Bd表示带宽，Δtr表示时间采样间隔，k为自然数，ρr表示距离采样间隔，c表示光速，N表示所述预设等份数量，i表示矩阵行数。上述方案中，所述根据全场景中每个点目标分别对应的脉冲距离历程，确定每个目标点的脉冲压缩信号分别对应的偏移值，包括：所述目标点的脉冲压缩信号对应的偏移值的表达式为：其中，fixloc表示整数采样位置，loc表示脉冲压缩信号峰值位置，loc＝R(n)/c-Ws，Ws表示采样窗起始时间，R(n)表示脉冲距离历程，fc表示发射信号载频。上述方案中，所述根据所述偏移值，从所述脉冲压缩信号偏移矩阵中确定每个点目标分别对应的脉冲压缩信号，包括：以所述脉冲压缩信号偏移矩阵中心行数为基准，将偏移值对应的一行脉冲压缩信号放置在所述整数采样位置为中心的窗口位置，得到点目标对应的脉冲压缩信号。上述方案中，所述在距离频域补偿全场景点目标脉冲压缩回波信号距离向二次相位调制，得到全场景点目标的回波数据，包括：将所述全场景点目标脉冲压缩回波信号进行一维傅里叶变换，得到全场景点目标脉冲压缩回波信号的频域响应；将全场景中预设参考点目标对应的脉冲压缩信号进行距离向傅里叶变换，得到预设参考点目标脉冲压缩信号的频率响应；将所述全场景点目标脉冲压缩回波信号的频域响应和所述预设参考点标脉冲压缩信号的频率响应的乘积进行傅里叶逆变换，得到全场景点目标的回波数据。上述方案中，所述方法还包括：采用异构计算方式，并行处理每个脉冲的全场景点目标的回波数据。本专利技术实施例还提供了一种双基SAR回波数据生成装置，所述装置包括：设置模块、第一计算模块和第二计算模块；其中，所述设置模块，用于根据预设双基SAR参数，建立脉冲压缩信号偏移矩阵；所述第一计算模块，用于根据全场景中每个点目标分别对应的脉冲距离历程，确定每个目标点的脉冲压缩信号分别对应的偏移值；根据所述偏移值，从所述脉冲压缩信号偏移矩阵中确定每个点目标分别对应的脉冲压缩信号；将每个点目标分别对应的脉冲压缩信号相干累加，得到全场景点目标脉冲压缩回波信号；所述第二计算模块，用于在距离频域补偿全场景点目标脉冲压缩回波信号距离向二次相位调制，得到全场景点目标的回波数据。上述方案中，所述设置模块，具体用于：将所述双基SAR回波距离向分成预设等份，将离散的脉冲压缩信号以所述预设等份的间隔进行滑动，得到脉冲压缩偏移矩阵，所述脉冲压缩偏移矩阵的表达式为：其中，sout(k)i表示脉冲压缩偏移矩阵，TP表示时宽，Bd表示带宽，Δtr表示时间采样间隔，k为自然数，ρr表示距离采样间隔，c表示光速，N表示所述预设等份数量，i表示矩阵行数。上述方案中，所述第一计算模块，具体用于：所述目标点的脉冲压缩信号对应的偏移值的表达式为：其中，fixloc表示整数采样位置，loc表示脉冲压缩信号峰值位置，loc＝R(n)/c-Ws，Ws表示采样窗起始时间，R(n)表示脉冲距离历程，fc表示发射信号载频。上述方案中，所述第一计算模块，具体用于：以所述脉冲压缩信号偏移矩阵中心行数为基准，将偏移值对应的一行脉冲压缩信号放置在所述整数采样位置为中心的窗口位置，得到点目标对应的脉冲压缩信号。上述方案中，所述第二计算模块，具体用于：将所述全场景点目标脉冲压缩回波信号进行一维傅里叶变换，得到全场景点目标脉冲压缩回波信号的频域响应；将全场景中预设参考点目标对应的脉冲压缩信号进行距离向傅里叶变换，得到预设参考点目标脉冲压缩信号的频率响应；将所述全场景点目标脉冲压缩回波信号的频域响应和所述预设参考点标脉冲压缩信号的频率响应的乘积进行傅里叶逆变换，得到全场景点目标的回波数据。上述方案中，所述第一计算模块和/或所述第二计算模块采用异构计算方式，并行处理每个脉冲的全场景点目标的回波数据。本专利技术实施例还提供了一种存储介质，其上存储有可执行程序，所述可执行程序被处理器执行时实现上述方法中任一种所述双基SAR回波数据生成方法的步骤。本专利技术实施例还提供了一种双基SAR回波数据生成装置，包括处理器、存储器及存储在存储器上并能够有所述处理器运行的可执行程序，所述处理器运行所述可执行程序时执行上述方法中任一种所述双基SAR回波数据生成方法的步骤。本专利技术实施例所提供的双基SAR回波数据生成方法和装置，根据预设双基SAR参数，建立脉冲压缩信号偏移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双基合成孔径雷达SAR回波数据生成方法，其特征在于，所述方法包括：根据预设双基SAR参数，建立脉冲压缩信号偏移矩阵；根据全场景中每个点目标分别对应的脉冲距离历程，确定每个目标点的脉冲压缩信号分别对应的偏移值；根据所述偏移值，从所述脉冲压缩信号偏移矩阵中确定每个点目标分别对应的脉冲压缩信号；将每个点目标分别对应的脉冲压缩信号相干累加，得到全场景点目标脉冲压缩回波信号；在距离频域补偿全场景点目标脉冲压缩回波信号距离向二次相位调制，得到全场景点目标的回波数据。

【技术特征摘要】
1.一种双基合成孔径雷达SAR回波数据生成方法，其特征在于，所述方法包括：根据预设双基SAR参数，建立脉冲压缩信号偏移矩阵；根据全场景中每个点目标分别对应的脉冲距离历程，确定每个目标点的脉冲压缩信号分别对应的偏移值；根据所述偏移值，从所述脉冲压缩信号偏移矩阵中确定每个点目标分别对应的脉冲压缩信号；将每个点目标分别对应的脉冲压缩信号相干累加，得到全场景点目标脉冲压缩回波信号；在距离频域补偿全场景点目标脉冲压缩回波信号距离向二次相位调制，得到全场景点目标的回波数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设双基SAR参数，建立脉冲压缩信号偏移矩阵，包括：将所述双基SAR回波距离向分成预设等份，将离散的脉冲压缩信号以所述预设等份的间隔进行滑动，得到脉冲压缩偏移矩阵，所述脉冲压缩偏移矩阵的表达式为：其中，sout(k)i表示脉冲压缩偏移矩阵，TP表示时宽，Bd表示带宽，Δtr表示时间采样间隔，k为自然数，ρr表示距离采样间隔，c表示光速，N表示所述预设等份数量，i表示矩阵行数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据全场景中每个点目标分别对应的脉冲距离历程，确定每个目标点的脉冲压缩信号分别对应的偏移值，包括：所述目标点的脉冲压缩信号对应的偏移值的表达式为：其中，fixloc表示整数采样位置，loc表示脉冲压缩信号峰值位置，loc＝R(n)/c-Ws，Ws表示采样窗起始时间，R(n)表示脉冲距离历程，fc表示发射信号载频。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述偏移值，从所述脉冲压缩信号偏移矩阵中确定每个点目标分别对应的脉冲压缩信号，包括：以所述脉冲压缩信号偏移矩阵中心行数为基准，将偏移值对应的一行脉冲压缩信号放置在所述整数采样位置为中心的窗口位置，得到点目标对应的脉冲压缩信号。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在距离频域补偿全场景点目标脉冲压缩回波信号距离向二次相位调制，得到全场景点目标的回波数据，包括：将所述全场景点目标脉冲压缩回波信号进行一维傅里叶变换，得到全场景点目标脉冲压缩回波信号的频域响应；将全场景中预设参考点目标对应的脉冲压缩信号进行距离向傅里叶变换，得到预设参考点目标脉冲压缩信号的频率响应；将所述全场景点目标脉冲压缩回波信号的频域响应和所述预设参考点标脉冲压缩信号的频率响应的乘积进行傅里叶逆变换，得到全场景点目标的回波数据。6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：采用异构计算方式，并行处理每个脉冲的全场景点目标的回波数据。7.一种双基SAR回波数据生成装置，其特征在于，所述装置包括：设置模块、第一计算模块和第二计算模块；其中，所述设置模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张衡，李创，邓云凯，王宇，王伟，
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