多发多收干涉合成孔径雷达空时二维信号波形设计方法

摘要

本发明公开了一种多发多收干涉合成孔径雷达空时二维信号波形设计方法，主要解决现有技术波形正交性差及发射信号脉冲重复频率高的问题。其实现步骤是：1、计算波形设计所需的多普勒中心频移Δf_ij；2、根据多普勒中心频移Δf_ij，计算波形的调制斜视角β_ij；3、利用发射-接收组合A_i-A_j与A_j-A_i的多普勒中心频移一致性，对调制斜视角β_ij进行无冗余处理；4、根据无冗余调制斜视角个数，将阵元A_i的发射脉冲进行子脉冲划分，并对每个子脉冲分配调制斜视角；5、利用调制斜视角对各阵元的发射子脉冲分别进行调制，得到雷达波形信号s_i(t)。本发明不仅有效地降低了脉冲重复频率，提高了波形的正交性，而且获得了更大的测绘带宽度，可用于多发多发的干涉合成孔径雷达成像。

主权项

1.一种多发多收干涉合成孔径雷达空时二维信号波形设计方法，包括如下步骤：（1）利用多发多收干涉合成孔径雷达的发射阵元A_i和接收阵元A_j组成发射-接收组合A_i-A_j，其中，i＝1,2,…,M，j＝1,2,…,M，M为阵元个数；计算波形设计所需的多普勒中心频率频移Δf_ij；（2）设发射-接收组合中的第i组组合A_i-A_i为参考组合，并根据发射-接收组合A_i-A_j与参考组合A_i-A_i之间的多普勒中心频移，计算发射-接收组合A_i-A_j的发射信号的调制斜视角β_ij为：${\beta }_{\mathrm{ij}}=\arctan \left(\frac{B_{\mathrm{ij}}^{\left(a\right)}\cos {\theta }_i}{H_i+\cos {\theta }_i·\sqrt{{(H_i+B_{\mathrm{ij}}^{\left(c\right)}\sin {\alpha }_{\mathrm{ij}})}^2+{(H_i\tan {\theta }_i+B_{\mathrm{ij}}^{\left(c\right)}\cos {\alpha }_{\mathrm{ij}})}^2}}\right),$其中，θ_i为天线阵元A_i的俯仰视角,H_i为天线阵元A_i的高度，和分别为发射-接收组合A_i-A_j沿航向的基线长度和垂直航向的基线长度，α_ij为垂直航向的基线俯仰角；（3）利用发射-接收组合A_i-A_j与A_j-A_i的多普勒中心频率变化量一致性，对调制斜视角β_ij进行无冗余处理，即取β_ij、β_ji中的一项，其中，i≠j，得到发射-接收组合A_i-A_j无冗余调制斜视角，并计算出无冗余调制斜视角个数为：N＝M(M+1)/2；（4）根据无冗余调制斜视角个数，将第i个阵元A_i的发射脉冲进行子脉冲个数划分，并对每个子脉冲进行调制斜视角分配；（5）利用已分配的无冗余调制斜视角对各阵元的每个发射子脉冲分别进行空域调制，得到雷达信号波形s_i(t)为：当雷达的阵元个数M为偶数时：s_i(t)＝h_ii(t,φ_i)+…+h_ik(t,φ_i)，其中，i为发射阵元的序号，k为接收阵元的序号；当时，k＝i,i+1,…，当时，k＝i,i+1,…，M,1；当时，k＝i,i+1,…,M,1,…,当雷达的阵元个数M为奇数时：s_i(t)＝h_ii(t,φ_i)+…+h_ik(t,φ_i)，其中，当时，k＝i,i+1,…,当时，k＝i,i+1,…,M,1,…,上式中，$h_{\mathrm{ij}}(t,{\phi }_i)=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{rect}(t/T_p)·g({\phi }_i-{\beta }_{\mathrm{ij}})·s_{\mathrm{LFM}}\left(t\right)·e^{j2\pi f_{c}t};& i=j\\ \mathrm{rect}[(t-T_p)/T_p]·g({\phi }_i-{\beta }_{\mathrm{ij}})·s_{\mathrm{LFM}}(t-T_p)·e^{j2\pi f_{c}t};& i\ne j\end{array}\right.,$φ_i为天线阵元A_i的斜视角，β_ij为调制斜视角，g(φ_i-β_ij)为天线阵元A_i的发射信号的方位天线方向图，g(φ_i-β_ij)＝sinc[(φ_i-β_ij)/θ_3dB]，θ_3dB为方位波束宽度，f_c表示载波频率，T_p为脉冲宽度，s_LFM为基带线性调频信号，rect为阶跃函数，$\mathrm{rect}\left(u\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& \left|u\right|\le \frac{1}{2}\\ 0& \left|u\right|>\frac{1}{2}\end{array}\right.,$u为自变量。