一种基于导航卫星的星地双基地sar时频同步方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于导航卫星的星地双基地SAR时频同步方法，属于雷达信号处理【技术领域】；本发明不依赖事后星历实现星地双基地SAR系统的时频同步，提出一种利用直达波提取导航电文信息，解码获取时间和卫星轨道信息，从而计算接收数据对应的理论时间延迟历史和理论多普勒相位历史，并与其视在时间延迟历史和视在多普勒相位历史做差，得到时间和相位的同步误差估计的参数估计方法；该方法能够提高成像处理的实时性，且时间信息的获取更加准确，降低了时间偏差引入的误差影响，且适用于所有导航卫星，适用性广。
【专利说明】—种基于导航卫星的星地双基地SAR时频同步方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于导航卫星的星地双基地合成孔径雷达(SAR)时频同步方法，属于雷达信号处理【技术领域】。
【背景技术】[0002]基于导航卫星的星地双基地SAR技术是实现对地连续观测的一种途径。其系统通过发射具有一定带宽的信号来实现距离向分辨，并通过卫星飞行对目标形成有效转角来实现方位向分辨，再结合导航卫星数量多，重访时间短的特点，从而实现对场景连续二维成像的效果。
[0003]可是基于导航卫星的星地双基地SAR系统由于收发分置，接收信号中存在时间和频率同步误差，在长合成孔径时间条件下，时变的时间和频率同步误差会导致图像严重散焦。而传统的同步方法通过利用直达波信号和事后卫星星历对同步误差进行估计和补偿，无法满足实时同步的要求，因为事后星历不能即时获得，而对于北斗导航卫星则不存在事后星历，且传统的方法并不能获取回波数据对应的准确UTC时间，这将限制传统的同步方法的应用、恶化其同步处理的性能。
【发明内容】
[0004]为了满足实时时频同步的要求，本发明提出了一种基于导航卫星的星地双基地SAR时频同步处理方法，能够利用导航电文而非事后星历，方便实时地实现时频的同步，该方法包括如下步骤:
[0005]SI从所述直达波数据中提取视在时间延迟历史和视在多普勒相位历史，包括:
[0006]步骤101、按照直达波数据中伪测距码的周期对直达波数据进行二维划分；
[0007]步骤102、对二维划分之后的直达波数据进行距离脉压处理；
[0008]步骤103、根据直达波数据的脉压处理结果提取峰值位置处的延迟历史和相位历史，即获得视在时间延迟历史τν( Iin)，将其写为时间同步误差τε?(ηη)、理论时间延迟历史Td(Iin)及时间随机误差Tw(Iln)相加的形式，SP:
[0009]τ V(Iin) = τ err ( ηη) + τ d ( ηη) + τ w( ηη)
[0010]以及视在多普勒相位历史扒07?)，其写为相位同步误差外?.(/7,,)、理论多普勒相
位历史妁0;?)及相位随机误差仍,.(％)相加的形式，即:
[0011]
Ψν (；7,.) = 9err (in ) + ψ? Oln ) + ψΛ?η );
[0012]S2从直达波数据中提取导航电文信息；
[0013]S3结合所述导航电文信息及对应的导航卫星的空间信号接口控制文件解算导航卫星轨道信息；
[0014]S4通过获取直达波数据中某一帧导航电文对应的电文时间，并根据该帧导航电文在直达波数据中的位置，从而计算直达波数据的起始时刻对应的信号发射时间；
[0015]S5获取直达波天线的位置，结合直达波天线的位置、所述S3中解算得到的卫星轨道信息及S4中得到的直达波数据的起始时刻对应的信号发射时间，从而计算整个直达波数据对应的时间段内导航卫星与直达波天线之间的理论斜距历史Rd( nn)；
[0016]S6令所述理论斜距历史RdUn)除以光速c得到理论时间延迟历史，即
【权利要求】
1.一种基于导航卫星的星地双基地SAR时频同步方法，其中，直达波天线指向卫星，接收导航卫星的直达波数据，回波天线指向场景，接收场景的回波信号，其特征在于，具体步骤包括: Si从所述直达波数据中提取视在时间延迟历史和视在多普勒相位历史，包括: 步骤101、按照直达波数据中伪测距码的周期对直达波数据进行二维划分； 步骤102、对二维划分之后的直达波数据进行距离脉压处理； 步骤103、根据直达波数据的脉压处理结果提取峰值位置处的延迟历史和相位历史，即获得视在时间延迟历史之(％)，以及视在多普勒相位历史也(％)； S2从直达波数据中提取导航电文信息； S3结合所述导航电文信息及对应的导航卫星的空间信号接口控制文件解算导航卫星轨道信息； S4通过获取直达波数据中某一帧导航电文对应的电文时间，并根据该帧导航电文在直达波数据中的位置，从而计算直达波数据的起始时刻对应的信号发射时间； S5获取直达波天线的位置，结合直达波天线的位置、所述S3中解算得到的卫星轨道信息及S4中得到的直达波数据的起始时刻对应的信号发射时间，从而计算整个直达波数据对应的时间段内导航卫星与直达波天线之间的理论斜距历史Rd( nn); S6令所述理论斜距历史Rd( ηη)除以光速c得到理论时间延迟历史，即
2.如权利要求1所述一种基于导航卫星的星地双基地SAR时频同步方法，其特征在于，所述S2中，通过锁相环对直达波数据进行载波和相位跟踪，从而将导航电文信息提取出来。
【文档编号】G01S7/02GK103823206SQ201410088255
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】曾涛, 田卫明, 张天, 胡程 申请人:北京理工大学