一种基于子带分割的低波段ISAR电离层校正方法

摘要

本发明公开了一种基于子带分割的低波段ISAR电离层校正方法，对距离脉压和距离走动校正后的数据，利用距离向信号带宽和方位合成孔径时间这二个维度，将回波数据划分成多个子数据块。利用电离层干扰和信号斜距之间的关系，利用估计拟合计算得到的残留斜距误差推导出对应的电离层参数，从而建立电离层干扰校正函数。将回波数据与校正函数相乘，恢复出屋电离层干扰下的回波信号。本发明在有效减弱电离层对雷达回波信号的影响的同时进一步提高ISAR的成像质量，加强了地基低波段ISAR雷达的空间目标监测的有效性。

主权项

一种基于子带分割的低波段ISAR电离层校正方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、二维子带数据分割，具体过程如下：1a)、按信号带宽划分：将距离脉压和距离走动校正后的数据转换到距离频域‑方位时域，将距离向信号带宽划分成M个距离子带，每个子带的中心频率(f_m)互不相同；1b)、按方位合成孔径时间划分：按方位合成孔径时间将回波数据继续划分成N个方位子孔径，每个方位子孔径对应的数据获取时间(n)互不相同；之内可以看作电离层参数TEC近似不变；(2)、电离层干扰误差计算，具体过程如下：电离层对回波信号产生的干扰误差体现在回波的相位对应的斜距中，得到斜距就可以反推出电离层干扰的大小。对每一个二维子带划分后的块数据，进行回波脉压处理，得到脉压峰值位置，由峰值位置的平均值与距离分辨单元大小的乘积得到该块数据对应的残留斜距误差(3)、电离层误差校正，信号恢复，具体步骤如下：3a)、误差向量拟合：对于同一个方位子孔径时间内的M个距离子带中估计得到的M个残留斜距误差记成误差向量：$\hat{R}(f,n)=[\hat{R}(f_1,n),...,\hat{R}(f_m,n),...,\hat{R}(f_M,n)],$对误差向量在中心载频(f_c)处进行多项式拟合，结果可以写成：$\hat{R}(f,n)=p_0\left(n\right)+p_1\left(n\right)f_r+p_2\left(n\right)f_r^2+...,$其中，f＝f_c+f_r，f_c是信号的中心载频，f_r是距离频率且f_r∈[‑B/2,B/2]，B是信号带宽，p₀、p₁和p₂分别是各次多项式的系数；3b)、电离层参数计算：在研究某个方位慢时间对应的电离层影响时，斜距误差和电离层参数TEC之间的关系可近似推导写为：$\Delta R(f_c+f_r,t_m)=\Delta R(f_c,0)-\frac{2K}{f_c^3}TEC\left(0\right)f_r+\frac{3K}{f_c^4}TEC\left(0\right)f_r^2,$其中，K＝40.28m³/s²为电离层常数，t_m为慢时间，c为真空中的光速，上式中距离频率f_r对应项的系数与拟合多项式的系数应一一对应相等，利用f_r的一次项系数可得每个方位子孔径对应的电离层参数：${\mathrm{TEC}}_n\left(0\right)=\frac{{f_c}^3}{2K}{p}_1\left(n\right);$3c)、无干扰信号恢复：利用每个方位子孔径对应的电离层参数，得到电离层参数TEC在整个方位观测时间内的变化，建立电离层干扰的校正函数，将回波数据与校正函数相乘，消除回波信号中由电离层带来的误差。从而，恢复出无电离层干扰下的回波信号，再通过常规成像算法即得到最终的聚焦良好的目标图像。