一种基于盲源分离的双基SAR相位同步干扰抑制方法技术

本发明专利技术公开一种基于盲源分离的双基SAR相位同步干扰抑制方法，包括：步骤1、建立多通道双基SAR相位同步系统，双基SAR相位同步系统包含多个接收天线，且各接收天线具有不同的安装角；步骤2、获取多通道同步信号、内定标补偿相位和多普勒补偿相位；步骤3、利用二阶盲辨识技术对多通道同步信号进行处理，分离干扰信号，获得无干扰的同步信号；步骤4、对分离出的无干扰的同步信号进行脉冲压缩，在峰值处提取无干扰的同步信号的同步相位；步骤5、对双星同步信号进行相同处理，获得双星的同步相位，根据双星的同步相位获得粗同步补偿相位，对粗同步补偿相位进行升采样，补偿内定标补偿相位和多普勒补偿相位，得到高精度的同步补偿相位。得到高精度的同步补偿相位。得到高精度的同步补偿相位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于盲源分离的双基SAR相位同步干扰抑制方法


[0001]本专利技术涉及雷达
，尤其是一种基于盲源分离的双基SAR（Synthetic Aperture Radar, 双基合成孔径雷达）相位同步干扰抑制方法。

技术介绍

[0002]双基合成孔径雷达（Bistatic SAR, BiSAR）系统以微波信号的发射子系统和接收子系统处于不同的空间位置为基本特征，和单基SAR相比，双基SAR具有诸多独特优势，包括：收发系统分置，观测维度丰富；静默接收，隐蔽性强；基线配置灵活机动；系统构型丰富多样等。基于上述优势，双基SAR系统在地球科学研究和环境监测领域中发挥不可替代的作用，日益成为微波遥感领域的研究热点。
[0003]随着无线电设备以及移动通信技术的发展，电磁环境变得十分拥挤和复杂，频谱资源日益紧张。这大大增加了主动遥感系统受到同信道干扰的可能性，导致产生射频干扰现象（Radio Frequency Interference, RFI）。SAR系统十分容易受到RFI的影响，尤其是L波段的低频SAR系统。由于RFI的存在，从SAR原始回波数据收集到各种解译处理都将受到极大干扰。陆地探测一号（LuTan
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1, LT
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1）01组卫星搭载了全球首个L波段分布式编队多极化干涉合成孔径雷达测高卫星系统。由于LT
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1工作在低频L波段，该系统不仅接收到的回波数据受到射频干扰的影响，其搭载的相位同步系统也因同步天线的宽波束接收范围特性而极易受到射频干扰影响。相位同步作为成像和干涉处理的关键步骤，一旦受到干扰，产生的相位误差将直接降低图像质量和干涉处理精度，因此同步干扰抑制是双基SAR相位同步系统中迫切需要解决的关键问题。
[0004]针对射频干扰对SAR系统的影响，提出了诸多干扰抑制方案和方法，例如时频域陷波方法、自适应滤波方法和低秩分解方法等。这些方法在一定程度上可以缓解RFI的影响，但大多都针对于一种类型信号，对于宽带干扰信号和窄带干扰信号的混合信号效果较差，同时存在将有用信号部分丢失的风险，导致有用信号频谱的非连续性。此外，上述方法均针对于SAR回波信号，而针对于同步系统中的干扰信号抑制鲜有研究。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种基于盲源分离的双基SAR相位同步干扰抑制方法，能够消除同步信号中的干扰信号，有效提升双基SAR相位同步精度。本专利技术引入信号处理领域中经典的盲源分离思想，建立多通道双基SAR相位同步系统，直接将干扰信号和同步信号进行分离，可有效缓解干扰信号对同步相位的影响，为双基SAR相位同步干扰抑制提供一种可靠方案。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于盲源分离的双基SAR相位同步干扰抑制方法，包括如下步骤：步骤1、建立多通道双基SAR相位同步系统，所述多通道双基SAR相位同步系统包含多个接收天线，且各接收天线具有不同的安装角；
步骤2、获取多通道同步信号、内定标补偿相位和多普勒补偿相位；步骤3、利用二阶盲辨识技术对通道同步信号进行处理，分离干扰信号，获得无干扰的同步信号；步骤4、对分离出的无干扰的同步信号进行脉冲压缩，在峰值处提取无干扰的同步信号的同步相位；步骤5、根据双星的同步相位获得粗同步补偿相位，对粗同步补偿相位进行升采样，补偿内定标补偿相位和多普勒补偿相位，得到高精度的同步补偿相位。
[0007]进一步地，所述步骤2包括：多通道双基SAR相位同步系统配备的多个接收天线同时获得多个通道信号；每个通道信号为同步信号、干扰信号和噪声信号的叠加，且因为各接收天线安装角的不同，导致各接收天线波束中心指向各不相同，从而使得同步信号、干扰信号和噪声信号混合叠加的权重也不相同，满足瞬时线性混合模型要求。
[0008]进一步地，所述步骤3包括：利用盲源分离领域中的二阶盲辨识技术进行干扰抑制；首先对通道信号进行中心化处理；然后对零均值的通道信号进行白化处理得到白化矩阵；其次，对白化后通道信号进行联合对角化处理，寻求最优酉矩阵；最后利用白化矩阵和最优酉矩阵确定分离矩阵，实现同步信号和干扰信号的分离。
[0009]进一步地，所述步骤5包括：根据获得的双星的无干扰同步相位求得粗同步补偿相位，使用插值方法对粗同步补偿相位进行升采样，然后补偿随时间变化的内定标补偿相位和多普勒补偿相位，即得到高精度同步补偿相位，用于对双基SAR数据相位的精确补偿，进而实现精确成像和干涉处理。
[0010]有益效果：相比于现有的频域陷波方法和低秩分解方法，本专利技术通过盲源分离的思想分离出RFI信号，无论是针对宽带干扰信号、窄带干扰信号还是宽带和窄带混合干扰信号都能进行分离。此外，从根本上杜绝了同步信号丢失的问题，避免了同步信号频谱的不连续性。利用本方案，可以获得更高精度的相位同步效果。
附图说明
[0011]图1为本专利技术的基于盲源分离的双基SAR相位同步干扰抑制方法流程图；图2为多通道相位同步系统示意图；图3a，图3b，图3c为原始信号图；其中，图3a为理想同步信号；图3b为宽带干扰信号；图3c为窄带干扰信号；图4a，图4b，图4c为第一、二、三通道接收信号；其中，图4a为第一通道接收信号，图4b为第二通道接收信号，图4c为第三通道接收信号；图5a，图5b，图5c为进行干扰抑制后分离出来的理想同步信号、宽带干扰信号以及窄带干扰信号；其中，图5a为分离后的同步信号，图5b为分离后宽带干扰信号，图5c为分离后的窄带干扰信号；图6为未进行干扰抑制的脉冲压缩结果图；
图7为进行干扰抑制后的脉冲压缩结果图。
具体实施方式
[0012]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0013]根据本专利技术的实施例，如图1所示，一种基于盲源分离的双基SAR相位同步干扰抑制方法，包括如下步骤：步骤101：建立多通道双基SAR相位同步系统，所述多通道双基SAR相位同步系统包含多个接收天线，且各接收天线具有不同的安装角。
[0014]该双基系统每颗卫星含有多个接收天线，具体的接收天线数由分离信号数目决定。每个接收天线的天线安装角不同，导致个接收天线波束中心指向角有一定偏置，从而使得接收到的同步信号和干扰信号进行不同权重的混合。以LT
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1相位同步系统为例，其每颗卫星上具有四个接收天线。
[0015]步骤102：获取多通道同步信号、内定标补偿相位和多普勒补偿相位。
[0016]双基SAR系统工作时，由主星生成的同步信号在某一时刻发射，经过相应时延后，辅星接收并记录该信号。假设系统具有个接收天线，由于射频干扰信号的存在，在不考虑噪声的情况下，个接收通道记录的信号可以表示为理想同步信号、宽带干扰信号和窄带干扰信号经由天本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于盲源分离的双基SAR相位同步干扰抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、建立多通道双基SAR相位同步系统，所述多通道双基SAR相位同步系统包含多个接收天线，且各接收天线具有不同的安装角；步骤2、获取多通道同步信号、内定标补偿相位和多普勒补偿相位；步骤3、利用二阶盲辨识技术对多通道同步信号进行处理，分离干扰信号，获得无干扰的同步信号；步骤4、对分离出的无干扰的同步信号进行脉冲压缩，在峰值处提取无干扰的同步信号的同步相位；步骤5、根据双星的同步相位获得粗同步补偿相位，对粗同步补偿相位进行升采样，补偿内定标补偿相位和多普勒补偿相位，得到高精度的同步补偿相位。2.根据权利要求1所述的一种基于盲源分离的双基SAR相位同步干扰抑制方法，其特征在于，所述步骤2包括：多通道双基SAR相位同步系统配备的多个接收天线同时获得多个通道信号；每个通道信号为同步信号、干扰信号和噪声信号的叠加，且因为各接收天线安装角的不同，导致...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡永华，陈月升，李俊峰，杨晴月，陆萍萍，王宇，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：