一种分布式合成孔径雷达多站同步方法技术

本发明专利技术涉及一种分布式合成孔径雷达多站同步方法，属于分布式雷达成像技术领域。首先在各站间对传直达波信号以建立同步链路，从直达波信号中提取同步误差，对回波进行补偿从而实现双基地分布式同步。然后，通过孤立强点定标消除双基地同步残余的时不变时间、相位误差，从而实现多基地分布式时间、相位同步。所提方法旨在提供一种适用于多种平台和应用场景的分布式合成孔径雷达时间、相位同步解决方案，预期可应用于分布式雷达成像领域，该方法能够解决多基地分布式SAR相位同步中残余的π模糊问题以及双基地分布式SAR同步中未加考虑的系统链路延迟导致的问题。的系统链路延迟导致的问题。的系统链路延迟导致的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式合成孔径雷达多站同步方法


[0001]本专利技术涉及一种分布式合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR) 多站同步方法，属于分布式雷达成像


技术介绍

[0002]分布式SAR是由多部相同的子雷达构成的系统，各子雷达分置在彼此分离的运动平台上，采用相互独立的晶振提供本地时钟和频率。相比于单基地雷达，双、多基地构型的分布式SAR可实现多角度观测，从而使系统拥有抗干扰、反隐身的能力，还可实现长基线、多基线观测，从而具备高分辨、高时效三维成像的能力。分布式SAR可实现对感兴趣区域或目标的全天时、全天候成像，可广泛应用于战场侦察、地形遥测等领域，因此，分布式雷达成像技术日益成为研究热点。
[0003]然而，由于分布式SAR各站采用相互独立的晶振产生时钟信号以及各站硬件链路不完全一致，因此各子站间存在时间、相位误差和系统链路延迟误差。以分布式SAR三维成像为例，初始时钟差和系统链路误差会导致子站间的时不变时间误差、时钟误差累积会导致时变时间误差、系统链路延迟误差与初始相位差会导致时不变相位差、频率源误差积累以及相位噪声会导致时不变相位误差，上述非理想因素会造成三维SAR图像偏移和散焦，从而影响成像结果。
[0004]针对双基地分布式雷达系统的时间、相位同步问题，现有技术利用同步链路在两站间交替发射、接收直达波信号，通过直达波信号提取同步信息，并据此调整采样波门、补偿回波相位误差实现时间、相位同步。但是，上述方法在相位同步时会残余π模糊相位，而且没有考虑链路误差的影响，虽然这并不影响双基地分布式SAR成像，但对于多基地分布式SAR来说，每组双基地SAR 之间残余的常数时延和相位误差会导致各站回波失相参。

技术实现思路

[0005]本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种分布式合成孔径雷达多站同步方法，该方法能使得多基地分布式SAR时间、相位同步，针对为一种基于交替对传直达波与强点定标的分布式时间、相位同步方法，为了实现站间时间、相位同步，首先在各站间对传直达波信号以建立同步链路，从直达波信号中提取同步误差，对回波进行补偿从而实现双基地分布式同步。然后，通过孤立强点定标消除双基地同步残余的时不变时间、相位误差，从而实现多基地分布式时间、相位同步。所提方法旨在提供一种适用于多种平台和应用场景的分布式合成孔径雷达时间、相位同步解决方案，预期可应用于分布式雷达成像领域，该方法能够解决多基地分布式SAR相位同步中残余的π模糊问题以及双基地分布式SAR同步中未加考虑的系统链路延迟导致的问题。
[0006]本专利技术方法是通过下述技术方案实现的：
[0007]一种分布式合成孔径雷达多站同步方法，所述的分布式合成孔径雷达是由 M个相同的子雷达构成的系统，该系统中的子雷达分别为站1、站2、...、站i、...、站j、...、站M，将
站i和站j定义为一双站DS
ij
，比如站1和站2形成一双站 DS
12
，站3和站4形成一双站DS
34
，该方法的步骤包括：
[0008]步骤一、站i和站j之间互相发射、接收同步信号，并分别对接收到的信号进行解调；
[0009]其中，站i发射的信号经过τ
ij
时间延时到达站j，并被站j解调，则解调后的信号模型为：
[0010][0011]其中，w(t
j
+Δt
ij
‑
d
i，t
‑
τ
ij
‑
d
j，r
‑
t0)为站i的发射信号在t时刻的包络，t
j
为站j的视在时间，t
i
为站i的视在时间，Δt
ij
＝t
i
‑
t
j
为站i与站j的视在时间差， t0为发射信号的起始时刻，则在t0时刻时站j的视在时间为t
i
‑
Δt
ij
；d
i，t
为站i的发射链路延迟，d
j，r
为站j的接收链路延迟；f0为该系统的标称载波频率，Δf
ij
＝Δf
i0
‑
Δf
j0
为站i与站j之间的时不变频偏，Δf
i0
为站i实际频率与标称载波频率之间的差值，Δf
j0
为站j实际频率与标称载波频率之间的差值，是站i的初相，是站j的初相，n
i
(t
j
)是站i的相位噪声，n
j
(t
j
)是站j的相位噪声；
[0012]站j发射的信号经过τ
ji
时间延时到达站i，并被站i解调，则解调后的信号模型为：
[0013][0014]其中，w(t
i
‑
Δt
ij
‑
d
j，t
‑
τ
ji
‑
d
i，r
‑
t0)为站j的发射信号在t时刻的包络，d
j，t
为站j的发射链路延迟，d
i，r
为站i的接收链路延迟；
[0015]步骤二、提取站i和站j的时变时间同步误差和时变相位同步误差，具体方法为：
[0016]将步骤一解调后的信号模型s
Tij
(t
j
；t0)和s
Tji
(t
i
；t0)进行脉冲压缩，并提取脉冲压缩后的信号的峰值时刻和相位；
[0017]对s
Tij
(t
j
；t0)进行脉冲压缩后的信号的峰值时刻为
[0018]t
P，ij
＝
‑
Δt
ij
+d
i，t
+d
j，r
+t0；
[0019]对s
Tij
(t
j
；t0)进行脉冲压缩后的信号的峰值相位为：
[0020][0021]对s
Tji
(t
i
；t0)进行脉冲压缩后的信号的峰值时刻为：
[0022]t
P，ji
＝Δt
ij
+d
j，t
+d
i，r
+τ
ij
+t0[0023]对s
Tji
(t
i
；t0)进行脉冲压缩后的信号的峰值相位为：
[0024][0025]则时变时间同步误差的估计值为：
[0026][0027]时变相位同步误差的估计值为：
[0028][0029]步骤三、使用步骤二得到的时变时间同步误差和时变相位同步误差对步骤一得到的解调后的信号模型进行补偿，
[0030]对解调后的信号模型进行时变时间同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式合成孔径雷达多站同步方法，其特征在于：所述的分布式合成孔径雷达是由M个相同的子雷达构成的系统，该系统中的子雷达分别为站1、站2、
…
、站i、
…
、站j、
…
、站M，将站i和站j定义为一双站DS
ij
，该方法的步骤包括：步骤一、站i和站j之间互相发射、接收同步信号，并分别对接收到的信号进行解调，得到解调后的信号模型；步骤二、将步骤一解调后的信号模型进行脉冲压缩，并提取脉冲压缩后的信号的峰值时刻和相位，再根据提取的峰值时刻和相位获得站i和站j的时变时间同步误差和时变相位同步误差；步骤三、使用步骤二得到的时变时间同步误差和时变相位同步误差对步骤一得到的解调后的信号模型进行时间补偿和相位补偿；步骤四、消除步骤三补偿后的信号模型中存在的双站间的时不变时间同步误差和时不变相位同步误差，完成分布式合成孔径雷达的多站同步。2.根据权利要求1所述的一种分布式合成孔径雷达多站同步方法，其特征在于：所述的步骤一中，站i发射的信号经过τ
ij
时间延时到达站j，并被站j解调，则解调后的信号模型为：其中，w(t
j
+Δt
ij
‑
d
i，t
‑
τ
ij
‑
d
j，r
‑
t0)为站i的发射信号在t时刻的包络，t
j
为站j的视在时间，t
i
为站i的视在时间，Δt
ij
＝t
i
‑
t
j
为站i与站j的视在时间差，t0为发射信号的起始时刻，则在t0时刻时站j的视在时间为t
i
‑
Δt
ij
；d
i，t
为站i的发射链路延迟，d
j，r
为站j的接收链路延迟；f0为该系统的标称载波频率，Δf
ij
＝Δf
i0
‑
Δf
j0
为站i与站j之间的时不变频偏，Δf
i0
为站i实际频率与标称载波频率之间的差值，Δf
j0
为站j实际频率与标称载波频率之间的差值，是站i的初相，是站j的初相，n
i
(t
j
)是站i的相位噪声，n
j
(t
j
)是站j的相位噪声。3.根据权利要求2所述的一种分布式合成孔径雷达多站同步方法，其特征在于：所述的步骤一中，站j发射的信号经过τ
ji
时间延时到达站i，并被站i解调，则解调后的信号模型为：其中，w(t
i
‑
Δt
ij
‑
d
j，t
‑
τ
ji
‑
d
i，r
‑
t0)为站j的发射信号在t时刻的包络，d
j，t
为站j的发射链路延迟，d
i，r
为站i的接收链路延迟。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的一种分布式合成孔径雷达多站同步方法，其特征在于：所述的步骤二中，根据提取的峰值时刻和相位获得站i和站j的时变时间同步误差和时变相位同步误差的具体方法为：将步骤一解调后的信号模型s
Tij<...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁泽刚，王岩，李凌豪，孙宇，曾涛，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：