一种时间和相位同步方法技术

本申请实施例提供一种时间和相位同步方法

【技术实现步骤摘要】
一种时间和相位同步方法、装置及计算机设备


[0001]本申请涉及但不限于合成孔径雷达
(Synthetic Aperture Radar
，
SAR)

，尤其涉及一种时间和相位同步方法
、
装置及计算机设备
。

技术介绍

[0002]分布式
SAR
的发射机和接收机位于不同的平台上，并且使用不同的超稳晶振
(Ultra Stable Oscillators
，
USOs)
生成时钟信号，这就引起了时间不同步和相位不同步问题
。
[0003]相位不同步问题是指发射机的调制频率与接收机的解调频率的不一致，导致解调的雷达回波信号中包含相位误差
。
不同的
USOs
使得分布式
SAR
具有不同的脉冲重复频率
(PRF)。
多颗卫星分别以
PRF
T
和
PRF
R
频率触发雷达系统生成发射信号和回波接收窗，并且它们回波接收窗的开始时间存在时间偏差，即时间不同步问题
。
在乒乓
、
单发多收或多发多收成像模式中，辅星的回波信号中的时间偏差会导致图像发生距离向偏移和引入相位误差，并且相位误差会降低图像的分辨率和信噪比
(SNR)
，导致数字高程模型偏差
。
因此，时间不同步和相位不同步问题是分布式
SAR
系统实现面临的一个重要挑战
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供一种时间和相位同步方法
、
装置及计算机设备
。
[0005]本申请的技术方案是这样实现的：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种时间和相位同步方法，所述方法包括：基于主星的第一回波信号和辅星的第二回波信号的第一互相关函数，确定所述第一回波信号与所述第二回波信号的时间偏差；利用所述时间偏差分别对所述第一回波信号和所述第二回波信号进行补偿，得到对应的补偿后的第一回波信号和补偿后的第二回波信号；基于所述补偿后的第一回波信号和所述补偿后的第二回波信号的第二互相关函数，确定所述补偿后的第一回波信号与所述补偿后的第二回波信号的相位误差
。
[0007]第二方面，本申请实施例提供了一种时间和相位同步装置，所述装置包括：
[0008]第一确定模块，用于基于主星的第一回波信号和辅星的第二回波信号的第一互相关函数，确定所述第一回波信号与所述第二回波信号的时间偏差；
[0009]补偿模块，用于利用所述时间偏差分别对所述第一回波信号和所述第二回波信号进行补偿，得到对应的补偿后的第一回波信号和补偿后的第二回波信号；
[0010]第二确定模块，用于基于所述补偿后的第一回波信号和所述补偿后的第二回波信号的第二互相关函数，确定所述补偿后的第一回波信号与所述补偿后的第二回波信号的相位误差
。
[0011]第三方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法中的部分或全部步骤
。
[0012]本申请实施例中，通过时间和相位同步方法可以精确估计双基
SAR
时间偏差和相位误差，基于估计的时间偏差和相位误差，补偿回波信号的时间和相位误差，实现双基
SAR
时间和相位同步
。
[0013]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本申请的技术方案
。
附图说明
[0014]在附图
(
其不一定是按比例绘制的
)
中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件
。
具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例
。
附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例
。
[0015]图1为分布式
SAR
系统中的发射机和接收机的示意图；
[0016]图2为本申请实施例提供的一种时间和相位同步方法的实现流程示意图；
[0017]图3为本申请实施例提供的双基多通道
SAR
交替发射成像示意图；
[0018]图4为本申请实施例提供的另一种时间和相位同步方法的实现流程示意图；
[0019]图5为本申请实施例提供的双基
SAR
图像的示意图；
[0020]图
6(a)
为本申请实施例提供的表示双基
SAR
时间同步误差的仿真结果示意图一；
[0021]图
6(b)
为本申请实施例提供的表示双基
SAR
相位同步误差的仿真结果示意图二；
[0022]图
7(a)
为本申请实施例提供的表示主星的第一通道的二维频域回波信号的仿真结果示意图三；
[0023]图
7(b)
为本申请实施例提供的表示主星的第二通道的二维频域回波信号的仿真结果示意图四；
[0024]图
8(a)
为本申请实施例提供的表示辅星的第一通道的二维频域回波信号的仿真结果示意图五；
[0025]图
8(b)
为本申请实施例提供的表示辅星的第二通道的二维频域回波信号的仿真结果示意图六；
[0026]图
9(a)
为本申请实施例提供的表示去方位模糊的主星的二维频域回波信号的仿真结果示意图七；
[0027]图
9(b)
为本申请实施例提供的表示去方位模糊的辅星的二维频域回波信号的仿真结果示意图八；
[0028]图
10
为本申请实施例提供的表示主星和辅星回波信号的第一互相关函数的示意图；
[0029]图
11(a)
为本申请实施例提供的表示估计时间同步误差的仿真结果示意图九；
[0030]图
11(b)
为本申请实施例提供的表示残余时间同步误差的仿真结果示意图十；
[0031]图
12
为本申请实施例提供的表示主星和辅星回波信号的第二互相关函数的示意图；
[0032]图
13(a)
为本申请实施例提供的表示估计相位同步误差的仿真结果示意图十一；
[0033]图
13(b)
为本申请实施例提供的表示残余相位同步误差的仿真结果示意图十二；
[0034]图
14
为本申请实施例提供的一种时间和相位同步装置的组成结构示意图；
[0035]图
15
为本申请实施例提供的一种计算机的硬件实体示意图
。
具体实施方式
[0036]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种时间和相位同步方法，其特征在于，所述方法包括：基于主星的第一回波信号和辅星的第二回波信号的第一互相关函数，确定所述第一回波信号与所述第二回波信号的时间偏差；利用所述时间偏差分别对所述第一回波信号和所述第二回波信号进行补偿，得到对应的补偿后的第一回波信号和补偿后的第二回波信号；基于所述补偿后的第一回波信号和所述补偿后的第二回波信号的第二互相关函数，确定所述补偿后的第一回波信号与所述补偿后的第二回波信号的相位误差
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于主星的第一回波信号和辅星的第二回波信号的第一互相关函数，确定所述第一回波信号与所述第二回波信号的时间偏差，包括：对所述主星的第一回波信号沿着距离向的傅里叶变换和所述辅星的第二回波信号沿着距离向的傅里叶变换的共轭进行乘积后沿着距离向进行傅里叶逆变换，得到所述第一互相关函数；其中，所述主星的第一回波信号是主星的初始第一回波信号经过方位向多通道重构后消除方位时间偏移得到的；基于所述第一互相关函数，确定所述第一回波信号与所述第二回波信号的时间偏差
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一互相关函数，确定所述第一回波信号与所述第二回波信号的时间偏差，包括：基于所述第一互相关函数，对所述第一互相关函数沿着距离快时间进行峰值检测，得到两倍时间偏差的峰值位置；基于所述两倍时间偏差的峰值位置，确定所述第一回波信号与所述第二回波信号的时间偏差
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：确定主星的初始第一回波信号和辅星的初始第二回波信号；分别对所述主星的初始第一回波信号和所述辅星的初始第二回波信号进行方位向多通道重构，得到对应的主星的第一重构回波信号和辅星的第二重构回波信号；将所述辅星的第二重构回波信号确定为所述辅星的第二回波信号；对所述主星的第一重构回波信号依次进行傅里叶变换和傅里叶逆变换，得到所述主星的第一回波信号
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定主星的初始第一回波信号，包括：辅星沿着距离向在第一时刻发射的第一雷达信号经过第一距离到达目标区域；其中，所述第一时刻表征偶数脉冲重复时间；利用所述第一雷达信号对所述目标区域进行成像，得到散射的第一雷达信号；所述散射的第一雷达信号经过第二距离到达主星；以辅星接收窗的开始时刻为参考，所述主星的
n
通道接收所述散射的第一雷达信号，其中，
n
为大于1的自然数；将所述主星的
n
通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岩岩，王宇，李俊峰，刘力志，陆萍萍，
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：