一种基于内定标数据的子带拼接方法

摘要

本发明公开了一种基于内定标数据的子带拼接方法，包括步骤一：提取带内误差及通道间的时间延迟；步骤二：处理各子带内定标信号提取的幅度误差和时间延迟；步骤三：使不同子带的内定标信号压缩位置位移至零时刻，处理各子带的相位误差；步骤四：读取子带的雷达回波数据，进行单子带带内误差补偿；步骤五：将各个子带信号的带内误差进行补偿，计算各个子带的时间延迟：步骤六：对步骤五中各个子带的频域信号进行尾部补零的方式进行升采样；步骤七：在频域进行拼接处理；步骤八：得到拼接完成的时域信号。本发明方法不仅可以补偿子带内的幅相误差，而且可以补偿子带间的幅相误差以及不同子带之间的时间延迟，实现不同子带间信号的相干融合处理。

主权项

一种基于内定标数据的子带拼接方法，包括以下几个步骤：步骤一：读入单子带的一帧内定标数据，通过单子带该帧内定标数据提取带内误差及通道间的时间延迟；具体步骤又分为：A、读取第k个子带内定标数据，对时域信号进行补零，在原始时域信号尾部补零，使其总点数为2的幂次方，此时第k子带信号的中心频率为f_c(k)，采样率为f_s，信号点数为ns；对单子带信号进行快速傅里叶变换至频域，对其进行匹配滤波，去除调频二次项；匹配滤波函数为:$S_{filter}=\exp \left\{\frac{{{\mathrm{j\pi f}}_{\tau }}^2}{K_r}\right\}$其中：f_τ为距离向离散采样频率，K_r为调频率；B、提取匹配滤波后的信号在各个频点的信号的幅度值的倒数，记为A_inv：A_inv_k＝1/A_k(f_τ)其中：A_k(f_τ)为离散采样频率为f_τ处的幅度值；C、将匹配滤波后的频域信号尾部补零进行时域升采样，补零点数为Ns‑ns，补零后信号点数为Ns，Ns＝r×ns，其中r为升采样率，r取为2的幂次方，且r≥32；则升采样后的采样率为f_up，f_up＝r×f_s；将信号变换到时域，得到此时脉冲压缩后信号最大值的位置n_max，得到第k个子带的脉冲压缩最大值时刻t_k＝n_max/f_up；步骤二：通过平均叠加去噪声的方法处理各子带内定标信号提取的幅度误差和时间延迟，提高该方法的估计精度；具体步骤又分为：(1)、对第k个子带信号的第i帧内定标信号按照步骤一的A、B两步进行处理，得到幅度值的倒数函数A_inv_{k_i}；(2)、按照设置步骤一中C处理第k个子带信号的第i帧内定标信号，得到脉冲压缩最大值时刻为t_{k_i}；(3)、按照步骤二中A、B、C对第k个子带信号的定标信号进行处理，设置总共处理m帧，得到每一帧信号的幅度值倒数函数A_inv_{k_i}和时间延迟t_k(i)，其中i＝1,2...m；对m个信号幅度倒数中各频点元素和时间延迟取平均得到第k个子带的平均幅度倒数函数和脉冲压缩最大值时刻其中:$\begin{array}{c}\overline{A\_{\mathrm{inv}}_k}=\overline{A\_{\mathrm{inv}}_k}\left(f_{\tau }\right)\\ =[\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}A\_{\mathrm{inv}}_{k\_i}\left(f_{\tau }\right)]\end{array}$$\overline{t_k}=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{t}_{k\_i}$(4)、对每个子带信号的按照步骤二(1)、(2)、(3)进行处理，得到所有子带的平均幅度倒数函数和脉冲压缩最大值时刻步骤三：去除各子带与时间延迟对应的一次项，使不同子带的内定标信号压缩位置位移至零时刻，通过相位梯度及平均叠加去噪声的方法处理各子带的相位误差；具体步骤为：<1>、对第k个子带信号的第i帧内定标信号按照步骤一中A进行脉冲压缩处理，去除信号距离向的二次相位；<2>、将脉冲压缩后的第k个子带信号的第i帧内定标频域信号乘以去线性相位参考信号，使不同子带的内定标信号脉冲压缩峰值位置位移至零时刻，该去线性相位参考信号为：$S_{k\_delinear}=\exp \left\{j2\pi \right[f_{\tau }+f_c\left(k\right)\left]\overline{t_k}\right\}$<3>、设置此时的信号为S_{k_i}(f_τ)，计算相位梯度去除相位误差，设置各频点的相位梯度为${\stackrel{·}{\Phi }}_{k\_i}=\arg \left\{S_{k\_i}\left(f_{\tau }\right)S_{k\_i}^{*}(f_{\tau }+\frac{f_s}{ns})\right\}$其中：arg表示取相位运算；<4>、对第k个子带信号的每帧信号所提取的相位误差进行叠加求和后再求取相位：${\stackrel{·}{\Phi }}_k\left(f_{\tau }\right)=\arg \left\{\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{S}_{k\_i}\left(f_{\tau }\right)S_{k\_i}^{*}(f_{\tau }+\frac{f_s}{ns})\right\}$<5>、对相位梯度进行积分求和，得到第k个子带信号各频点相位误差组成的相位误差，表示为Φ_k(f_τ)：$\Phi (-\frac{f_s}{2})=0$${\Phi }_k\left(f_{\tau }\right)=\underset{i=1}{\overset{l}{\Sigma }}\stackrel{·}{\Phi }(-\frac{f_s}{2}+l\frac{f_s}{ns}),l=1...(ns-1)$步骤四：读取第k个子带的雷达回波数据，进行单子带带内误差补偿；具体步骤为：(A)、沿距离向对时域信号进行尾部补零，使距离向离散采样点数达到步骤一中的ns；(B)、对雷达信号进行距离向傅里叶变换，并乘以步骤一中的匹配滤波函数S_filter进行脉冲压缩；设置此时第l个方位向时刻信号的回波信号为S_l，S_l＝[S_l(f_τ)]设置第k个子带的补偿信号为S_comref_k，则$S\_{\mathrm{comref}}_k=\overline{A\_inv}\left(f_{\tau }\right)\exp (-{\Phi }_k(f_{\tau }\left)\right)$两者相乘得到相位误差补偿后的单子带信号S_com_k＝S_l×S_comref_k；步骤五：重复步骤四，将各个子带信号的带内误差进行补偿；此时各个子带内的相位误差已经去除，以第一子带为时间参考，计算各个子带的时间延迟：$\overline{{\mathrm{\Delta t}}_k}=\overline{t_k}-\overline{t_1}$对第k个子带信号进行傅里叶变换至频域，乘以去除时间延的频域线性相位对每个子带信号进行去时间延迟处理，去除时间延迟函数为：$S_{delay}=\exp (-j2\pi (f_{\tau }+f_c\left(k\right)\left)\overline{{\mathrm{\Delta t}}_k}\right)$步骤六：对步骤五中各个子带的频域信号进行尾部补零的方式进行升采样，补零点数为(N‑1)×ns，其中N为子带总个数；对信号做逆傅里叶变换，变换到时域，则此时信号的采样率为Fs，Fs＝N×fs；在时域乘以一次相位补偿函数进行频移，使得子带信号位于其对应的频点位置，对于第k个子带，其频移函数为S_fmove＝exp{j2πf_c(k)τ}其中：τ为距离向快时间，步骤七：将各个子带信号进行频移处理之后，设第k个子带信号为Sub_k；在频域进行拼接处理，拼接方法为频域相加，对于子带间重合的部分取其均值；$S_{combine}=\underset{k=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\mathrm{Sub}}_k$步骤八：补回距离向二次调频项，补偿函数为：$S_{ref}=\exp \left\{-\frac{{{\mathrm{j\pi F}}_{\tau }}^2}{K_r}\right\},F_{\tau }=-\frac{F_s}{2},(-\frac{F_s}{2}+\frac{Fs}{N\times ns})\mathrm{...}(\frac{Fs}{2}-\frac{Fs}{N\times ns})$将信号进行距离向逆傅里叶变换，变换到时域，得到拼接完成的时域信号。