本发明专利技术公开了一种激光孔径合成雷达成像距离向相位补偿的方法。其具体过程是：对激光孔径合成雷达的目标通路和目标本地振荡路径、参考信道和参考本地振荡路径分别进行差频，得到差频后的回波；由差频后回波的二次相位计算目标回波的首次相位误差比ｐ（τ↓［ｘ］）；用ｐ（τ↓［ｘ］）对相位误差进行预补偿，并构造辅助函数Ｓ（ｐ（τ↓［ｘ］））；通过辅助函数得到对应的相位误差比ｐ′（τ↓［ｘ］），用ｐ′（τ↓［ｘ］）对目标回波信号的距离向相位误差进行补偿和距离压缩。本发明专利技术解决了由激光波形的不稳定性产生的回波相位误差问题，使得补偿后的回波在距离向上可以得到很好的压缩。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于雷达
，涉及成像技术，具体说的是涉及激光孔径合成雷 达成像距离向的相位补偿方法。
技术介绍
合成孔径激光雷达图像的形成需要在合成孔径形成时间内对返回激光雷达 信号的相位变化过程进行测量。这一过程由相干检测完成，即将激光回波信号与 一个稳定的本地振荡信号进行混频，以实现对回波信号的解调。由于线性调频信 号的带宽很大，采样率至少要达到4THz才能满足奈奎斯特采样间隔。当前模数 转换器无法处理如此大的带宽，所以将回波信号通过与发射信号的副本进行混频 实现对其解调。然而，线性调频式激光其波形并非理想线性，而且脉冲与脉冲间 的波形并不稳定。每一个脉冲都有自身的，贯穿于发射信号带宽的高阶相位误差， 即在激光合成孔径雷达成像的距离向存在相位误差，因此在经过超外差接收后不 能直接通过傅立叶变换来实现脉冲压縮，因为这样处理会给压縮结果引入很大的 误差，所以必须对回波进行相位补偿。在美国教授Bashkansky的Two-dimensional synthetic aperture imaging in the optical domain—文中，参考信道和目标信道的长度在物理上相匹配，因此每个 信道相位误差的首次差异相同，这种差异在数字转换之前的混频的过程中被移 除。因为这种方法需要得到图像形成之前的目标距离这一先验知识所以在实验室 之外这种简单的模拟处理技术应用范围很有限。而另一美国教授W.Buell在 Synthetic-aperture imaging laser radar laboratory demonstration and signal —文中提 出采用了参考信道的思想，不需要对相对延迟时间进行匹配，而是利用数字处理 技术通过参考信道测得的首次相位差来计算目标信道的首次相位差，但他们所做 的只是提出首次相位差的思想，并没有将这种方法用于对距离向进行相位补偿。 专利技术的内容本专利技术的目的是应用W.Buell的思想，提出一种激光合成孔径雷达成像距离 向相位补偿方法，以解决由于激光波形的不稳定性产生的回波相位误差问题，从 而使补偿后的回波在距离向上得到很好的压縮。实现本专利技术的技术方案是采用参考信道对回波信号进行相位补偿。具体步 骤如下a. 对接收到的由可调谐激光器产生的目标信号和目标本地振荡，参考信号和参考本地振荡分别进行做差频，得到差频后的目标回波信号和参考回波信号；b. 计算目标回波信号与参考回波信号的首次相位误差比M、)；C.用所计算的相位误差比p(7g对目标回波信号的距离向相位误差做预补偿，得到补偿后的距离压縮函数o"(p(rj;";d. 利用得到的距离压縮函数构造辅助函数=力，，、、,U ，并找tti当该辅助函数取得ft大值时所对应的相位误差比/V(、)；e. 用对应的相位误差比p'(7g值对目标回波信号进行补偿，即用p'og与参考回波信号的自然对数值之积作为整体，求出它对应的自然幂数值后，用幂数值 与目标回波信号做乘积，得到补偿后的目标回波信号-式中，、^t(f)为原始的目标回波信号，^f")为参考回波信号；f. 对补偿后的目标回波信号进行距离压縮。 本专利技术具有如下优点-1. 由于本专利技术的相位误差比/K、)中只含一个变量，即目标信号通路的传播 时间r,，因此计算简单，且误差比与时间呈线性关系；2. 由于本专利技术构造的辅助函数S0H、》是的函数，只随p(、)的变化而变化，因此只需找到辅助函数的峰值，相应的相位误差比就可对应找到，搜索过 程简单；3. 由于本专利技术对回波进行补偿时，公式中^，t(f)和、f(f)都是差频后的回波 信号，因此补偿回波信号的形式简单，同时补偿更精确。附图说明图1是本专利技术的距离向相位补偿方法流程图；图2是本专利技术采用的发射信号图；图3是目标回波的高次相位误差图；图4是本专利技术构造的辅助函数S(;7(L))波形图；图5是本专利技术补偿之后的目标回波信号的距离压縮图。具体实施方式参照图l，本专利技术的补偿过程如下一.对线性调频信号进行差频。线性调频信号包括目标信号、目标本地振荡、参考信号和参考本地振荡信号。l.由可调谐激光器产生的一般线性调频信号形式为<formula>formula see original document page 6</formula>其中，rect(M) = j^ l，,，,为中心频率，7;为脉宽，Y为调频率，&为三次相位误差系数。由可调谐激光器产生的一般线性调频信号波形如图2，从打了网格的图2中 可以发现，发射信号并不是一个标准的线性调频信号，而是一个略带弧度的近似 直线。说明发射信号存在随快时间变化的高次误差。2.由不同信号的传播时间可分别写出线性调频信号的不同形式。1)目标信号形式为<formula>formula see original document page 6</formula> ( 2 )其中，n为目标信号通路的传播时间。2)目标本地振荡信号形式为<formula>formula see original document page 6</formula>其中，r血为目标本地振荡路径的传输时间。3)参考信道信号形式为<formula>formula see original document page 7</formula>其中，rr为参考信道的传输时间。 4)参考本地振荡信号形式为<formula>formula see original document page 7</formula>(5)其中，w。为参考本地振荡信道的传输时间。由于每一个脉冲之间的高次相位误差系数&均不相同，上式(2) - (5)只是取其中的一个波形，即~=0时刻做研究。3.分别对目标信道和参考信道进行差频，获得差频后的回波信号。 1)对目标信道的目标信号与目标本地振荡差频，差频后的目标回波信号形 式为<formula>formula see original document page 7</formula>其中，^为目标信号通路的距离，A,。目标本地振荡路径的参考距离。2)对参考信道的参考信号与参考本地振荡差频，差频后的参考回波信号形式为<formula>formula see original document page 7</formula>其中，A为参考信道的模拟传输距离，i ^为参考本地振荡信道的模拟传输距离':、计算目标回波信号与参考回波信号的首次相位误差比p(、)由于常数相位和关于快时间f变化的一次相位对距离压縮不会产生影响，所 以需要补偿的仅仅为随快时间f变化的二次相位项。1. 从目标回波信号中取得目标回波信号的二次相位为lne^('—;12"、 — ff 、f22. 从参考回波信号中取得参考回波信号的二次相位为lne7('—;3. 对所述的两个相位进行相比，得到首次相位误差比为lne-，(n)''2 w广A。 、-u 式中符号与以上解释相同。该相位误差比的函数波形如图3所示。由于已经做过差频，所以图3波形成 抛物线状。从图3可知，可调谐激光器发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光合成孔径雷达成像距离向相位补偿方法，包括如下过程：ａ．对接收到的由可调谐激光器产生的目标信号和目标本地振荡，参考信号和参考本地振荡分别进行做差频，得到差频后的目标回波信号和参考回波信号；ｂ．计算目标回波信号与参考回波信号的首次相位误差比ｐ（τ↓［ｘ］）；ｃ．用所计算的相位误差比ｐ（τ↓［ｘ］）对目标回波信号的距离向相位误差做预补偿，补偿后信号进行距离压缩，得到压缩后的函数σ（ｐ（τ↓［ｘ］）；ｘ）；ｄ．利用得到的压缩后的函数构造辅助函数：Ｓ（ｐ（τ↓［ｘ］））＝∑↓［ｘ］｜σ（ｐ（τ↓［ｘ］）；ｘ）｜↑［４］／｜∑↓［ｘ］｜σ（ｐ（τ↓［ｘ］）；ｘ）｜↑［２］｜↑［２］，并找出当该辅助函数取得最大值时所对应的相位误差比ｐ′（τ↓［ｘ］）；ｅ．用对应的相位误差比ｐ′（τ↓［ｘ］）值对目标回波信号进行补偿，即用ｐ′（τ↓［ｘ］）与参考回波信号的自然对数值之积作为整体，求出它对应的自然幂数值后，用幂数值与目标回波信号做乘积，得到补偿后的目标回波信号：ｓ↓［补偿］（＊）＝ｓ↓［ｔａｒｇｅｔ］（＊）×ｅ↑［（ｐ′（τ）ｌｎｓ↓［ｒｅｆ］（＊））］式中，Ｓ↓［ｔａｒｇｅｔ］（＊）为原始的目标回波信号，ｓ↓［ｒｅｆ］（＊）为参考回波信号；ｆ．对补偿后的目标回波信号进行距离压缩。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮，邢孟道，郭睿，保铮，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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