导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计方法及系统，所述方法包括：获取导航卫星的直达波和反射波二维信号；利用本地测距码对直达波二维信号进行距离压缩；根据距离压缩后的直达波方位时域信号得到非理想采样环境下干扰造成的位置偏移和去除干扰后的直达波峰值位置序列；完成测距码的修正并进行直达波、反射波二维信号的时间同步误差补偿；对时间同步误差补偿后的直达波和反射波二维信号进行距离压缩；获得直达波峰值相位矢量；对距离压缩后的反射波二维信号进行频率同步误差补偿；将补偿后的反射波二维信号成像在BP平面成像网格。本发明专利技术解决了导航卫星星

【技术实现步骤摘要】
导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计方法及系统


[0001]本专利技术属于信号处理
，具体涉及一种导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计方法及系统。

技术介绍

[0002]地球同步轨道合成孔径雷达(geosynchronous orbital synthetic aperture radar,GEO SAR)具有宽覆盖、高重访、持续观测能力强等优势，是当前遥感领域的研究热点，具有十分广阔的应用前景。近年来，研究人员从理论上研究了GEO SAR长合成孔径时间对地成像机理的可行性。但由于目前国内外在轨的SAR基本上属于低轨SAR卫星，对GEO SAR成像的可行性仅能进行部分验证。随着北斗导航系统的发展，研究人员发现北斗3号倾斜地球同步轨道(inclined geosynchronous orbit，IGSO)与GEO SAR的轨道高度均在3500Km左右，属于高轨卫星，因此利用北斗3号IGSO导航卫星与地面静止放置直达波接收站和地面反射波接收站的星地双基构型，可以进一步对GEO SAR的长合成孔径时间聚焦成像处理进行验证。双基SAR成像中最为关键的问题就是收发双置引起的同步问题，新体制下由于距离向和方位向二维耦合的存在以及要求在很长的积累时间内保持系统的相干性等，使得系统对同步问题的要求更加严苛。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计方法及系统。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0004]本专利技术的一个方面提供了一种导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计方法，包括：
[0005]获取导航卫星的直达波二维信号和反射波二维信号；
[0006]利用本地测距码对所述直达波二维信号进行距离压缩，得到距离压缩后的直达波方位时域信号；
[0007]根据距离压缩后的直达波方位时域信号得到非理想采样环境下干扰造成的位置偏移和去除干扰后的直达波峰值位置序列；
[0008]利用非理想采样环境下干扰造成的位置偏移完成测距码的修正，并利用去除干扰后的直达波峰值位置序列进行直达波二维信号、反射波二维信号的时间同步误差补偿；
[0009]利用修正后的本地测距码对时间同步误差补偿后的直达波二维信号和反射波二维信号进行距离压缩，获得距离压缩后的直达波二维信号和反射波二维信号；
[0010]根据距离压缩后的直达波二维信号获得直达波峰值相位矢量；
[0011]利用所述直达波峰值相位矢量对距离压缩后的反射波二维信号进行频率同步误差补偿；
[0012]建立BP平面成像网格并将频率同步误差补偿后的反射波二维信号成像在所述平面成像网格得到成像结果。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，获取导航卫星的直达波二维信号和反射波二维信号，包括：
[0014]将连续的一维导航直达波信号和反射波信号数据按照测距码周期对应的脉冲重复频率进行二维分块；
[0015]通过捕获跟踪处理直达波信号进行解扩以获取距离向频偏；
[0016]将二维分块后的直达波信号和反射波信号进行距离向频偏的移除，得到导航卫星的直达波二维信号和反射波二维信号。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，根据距离压缩后的直达波方位时域信号得到非理想采样环境下干扰造成的位置偏移和去除干扰后的直达波峰值位置序列，包括：
[0018]根据所述距离压缩后的直达波方位时域信号得到非理想采样环境下直达波距离脉压后的峰值位置序列；
[0019]根据导航卫星星历和直达波接收天线位置计算直达波斜距历程，并对斜距历程进行多项式拟合后得到斜距的线性分量和非线性分量；
[0020]去除非理想采样环境下直达波距离脉压后的峰值位置序列中斜距的非线性分量，得到一个近似线性分量；
[0021]去除所述近似线性分量中包含的线性部分，得到常数项、线性项以及斜距非线性项移除后的峰值位置矢量；
[0022]利用所述峰值位置矢量，移去线性分量得到非理想采样环境干扰造成的位置偏移；
[0023]在非理想采样环境下直达波距离脉压后的峰值位置序列中去除非理想采样环境干扰造成的位置偏移，得到去除干扰后的直达波峰值位置序列。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，利用非理想采样环境下干扰造成的位置偏移完成测距码的修正，并利用去除干扰后的直达波峰值位置序列进行直达波二维信号、反射波二维信号的时间同步误差补偿，包括：
[0025]将去除干扰后的直达波峰值位置序列作为二维回波距离采样起始位置，重新对所述一维直达波信号和反射波信号按照测距码周期对应的脉冲重复频率进行二维分块、距离频偏移除，得到时间同步误差补偿后的直达波二维信号和反射波二维信号；
[0026]利用非理想采样环境干扰造成的位置偏移对所述本地测距码进行循坏移位，得到修正后的本地测距码。
[0027]本专利技术的另一方面提供了一种导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计系统，包括：
[0028]信号获取模块，用于获取导航卫星的直达波二维信号和反射波二维信号；
[0029]距离压缩模块，用于利用本地测距码对所述直达波二维信号进行距离压缩，得到距离压缩后的直达波方位时域信号；
[0030]峰值位置序列获取模块，用于根据距离压缩后的直达波方位时域信号得到非理想采样环境下干扰造成的位置偏移和去除干扰后的直达波峰值位置序列；
[0031]时间同步模块，用于利用非理想采样环境下干扰造成的位置偏移完成测距码的修正，并利用去除干扰后的直达波峰值位置序列进行直达波二维信号、反射波二维信号的时间同步误差补偿；
[0032]峰值相位矢量获取模块，用于利用修正后的本地测距码对时间同步误差补偿后的直达波二维信号和反射波二维信号进行距离压缩，获得距离压缩后的直达波二维信号和反射波二维信号，并根据距离压缩后的直达波二维信号获得直达波峰值相位矢量；
[0033]频率同步模块，用于利用所述直达波峰值相位矢量对距离压缩后的反射波二维信号进行频率同步误差补偿；
[0034]成像模块，用于建立BP平面成像网格，将频率同步误差补偿后的反射波二维信号成像在所述平面成像网格得到成像结果。
[0035]在本专利技术的一个实施例中，所述信号获取模块包括：
[0036]二维分块单元，用于将连续的一维导航直达波信号和反射波信号数据按照测距码周期对应的脉冲重复频率进行二维分块；
[0037]距离频偏获取单元，用于通过捕获跟踪处理直达波信号进行解扩以获取距离向频偏；
[0038]距离频偏补偿单元，用于将二维分块后的直达波信号和反射波信号进行距离向频偏的移除，得到导航卫星的直达波二维信号和反射波二维信号。
[0039]在本专利技术的一个实施例中，所述峰值位置序列获取模块包括：
[0040]干扰峰值位置获取单元，用于根据所述距离压缩后的直达波方位时域信号得到非理想采样环境下直达波距离脉压后的峰值位置序列；
[0041]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计方法，其特征在于，包括：获取导航卫星的直达波二维信号和反射波二维信号；利用本地测距码对所述直达波二维信号进行距离压缩，得到距离压缩后的直达波方位时域信号；根据距离压缩后的直达波方位时域信号得到非理想采样环境下干扰造成的位置偏移和去除干扰后的直达波峰值位置序列；利用非理想采样环境下干扰造成的位置偏移完成测距码的修正，并利用去除干扰后的直达波峰值位置序列进行直达波二维信号、反射波二维信号的时间同步误差补偿；利用修正后的本地测距码对时间同步误差补偿后的直达波二维信号和反射波二维信号进行距离压缩，获得距离压缩后的直达波二维信号和反射波二维信号；根据距离压缩后的直达波二维信号获得直达波峰值相位矢量；利用所述直达波峰值相位矢量对距离压缩后的反射波二维信号进行频率同步误差补偿；建立BP平面成像网格并将频率同步误差补偿后的反射波二维信号成像在所述平面成像网格得到成像结果。2.根据权利要求1所述的导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计方法，其特征在于，获取导航卫星的直达波二维信号和反射波二维信号，包括：将连续的一维导航直达波信号和反射波信号数据按照测距码周期对应的脉冲重复频率进行二维分块；通过捕获跟踪处理直达波信号进行解扩以获取距离向频偏；将二维分块后的直达波信号和反射波信号进行距离向频偏的移除，得到导航卫星的直达波二维信号和反射波二维信号。3.根据权利要求1所述的导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计方法，其特征在于，根据距离压缩后的直达波方位时域信号得到非理想采样环境下干扰造成的位置偏移和去除干扰后的直达波峰值位置序列，包括：根据所述距离压缩后的直达波方位时域信号得到非理想采样环境下直达波距离脉压后的峰值位置序列；根据导航卫星星历和直达波接收天线位置计算直达波斜距历程，并对斜距历程进行多项式拟合后得到斜距的线性分量和非线性分量；去除非理想采样环境下直达波距离脉压后的峰值位置序列中斜距的非线性分量，得到一个近似线性分量；去除所述近似线性分量中包含的线性部分，得到常数项、线性项以及斜距非线性项移除后的峰值位置矢量；利用所述峰值位置矢量，移去线性分量得到非理想采样环境干扰造成的位置偏移；在非理想采样环境下直达波距离脉压后的峰值位置序列中去除非理想采样环境干扰造成的位置偏移，得到去除干扰后的直达波峰值位置序列。4.根据权利要求1所述的导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计方法，其特征在于，利用非理想采样环境下干扰造成的位置偏移完成测距码的修正，并利用去除干扰后的直达波峰值位置序列进行直达波二维信号、反射波二维信号的时间同步误差补偿，包括：
将去除干扰后的直达波峰值位置序列作为二维回波距离采样起始位置，重新对所述一维直达波信号和反射波信号按照测距码周期对应的脉冲重复频率进行二维分块、距离频偏移除，得到时间同步误差补偿后的直达波二维信号和反射波二维信号；利用非理想采样环境干扰造成的位置偏移对所述本地测距码进行循坏移位，得到修正后的本地测距码。5.一种导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计系统，其特征在于，包括：信号获取模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：索志勇，遆晶晶，张乐茹，徐明明，赵秉吉，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：