合成孔径雷达回波丢帧检测方法、系统、介质及设备与流程

本发明涉及信号与信息处理的，具体地，涉及合成孔径雷达回波丢帧检测方法、系统、介质及设备。

背景技术：

1、合成孔径雷达(synthetic aperture radar,sar)因其具有全天时、全天候、高分辨率对地观测能力，在防灾减灾、海洋监测及地形测绘等领域得到了广泛的应用。由于星地数据传输链路环节多，且易受大气环境影响，地面接收到的sar原始回波会出现不同程度的数据帧丢失现象。如果成像处理前不判断数据有没有丢帧，将会造成图像方位向偏移、成像质量下降等问题，进而影响sar图像后续应用。

2、目前，针对sar回波数据丢帧检测问题，《基于prf计数的sar脉冲帧丢失实时诊断容错处理方法与系统》(202210062322.3)公开了一种基于脉冲重复频率(prf)计数的sar脉冲帧丢失实时诊断容错处理方法与系统，该方法仅利用帧头部的prf计数进行异常帧检测，无法对帧内数据是否丢失进行检测。对于sar原始回波丢帧问题，国内外尚未见有公开的基于回波数据自身特性的诊断方法。《一种基于相干系数阈值的冰川识别方法》(cn201910813512.2)公布了一种利用相干系数阈值的冰川识别方法，该方法利用冰川相干系数与其它地物相干系数的不同进行冰川的识别，未涉及回波丢帧检测问题；《一种sar图像配准联系点粗差剔除方法》(cn 201711423278.x)公布了一种利用相干系数进行图像配准的方法，该方法利用相干系数进行配准偏移量的质量进行高精度配准偏移量的筛选，但未涉及回波丢帧检测问题；《合成孔径雷达干涉测量中地面控制点自动选取方法》(cn201810340738.0)公布了一种基于相干系数的合成孔径雷达干涉测量中地面控制点自动选取方法，该方法利用相干系数进行地面控制点的筛选，未涉及回波丢帧检测问题；《一种基于sar图像的输电走廊树高提取方法》(cn201910568790.6)公布了一种利用sar图像相干系数反演树木高度方法，该方法通过不同树高对应的相干系数不同进行树高反演，但未涉及回波丢帧检测问题。

3、因此，需要提出一种新的技术方案以改善上述技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种合成孔径雷达回波丢帧检测方法、系统、介质及设备。

2、根据本发明提供的一种合成孔径雷达回波丢帧检测方法，所述方法包括如下步骤：

3、步骤s1：输入合成孔径雷达sar原始回波数据及系统工作参数；

4、步骤s2：计算回波丢失检测阈值；

5、步骤s3：逐帧计算输入回波数据相邻帧的方位向相关系数；

6、步骤s4：比较回波相关系数与检测判断阈值的大小判定是否丢帧；

7、步骤s5：输出脉冲丢失检测结果。

8、优选地，所述步骤s2包括如下步骤：

9、步骤s2.1：输入sar系统工作参数，包括卫星速度、雷达双程天线方向图和脉冲重复频率；

10、步骤s2.2：计算回波未丢帧方位向回波信号的相干系数理论值γ0：

11、

12、式中，prf为脉冲重复频率，a为双程天线方向图，fa为多普勒频率；

13、步骤s2.3：计算回波丢失1帧后方位向回波信号的相干系数理论值γ1：

14、

15、步骤s2.4：计算回波丢失2帧后方位向回波信号的相干系数理论值γ2：

16、

17、步骤s2.5：利用步骤s2.2、步骤s2.3和步骤s2.4计算的相干系数设置检测阈值γdet：

18、γdet＝α·γ0+(1-α)·max{γ1,γ2}

19、式中，α为权重系数，0<α≤0.5，能够自行调节。

20、优选地，所述步骤s3包括如下步骤：

21、步骤s3.1：逐帧计算回波相邻帧间的相关函数c(nan)：

22、

23、式中，s为回波信号，nan表示方位向第nan帧，nrn表示距离向第nrn个采样点，nr为距离向点数；

24、步骤s3.2：计算第nan帧回波强度和i(nan)：

25、

26、步骤s3.3：计算相邻帧相干系数：

27、

28、优选地，所述步骤s4中的回波丢帧判断方法：

29、如γ(nan)＞γdet，则当前帧连续；

30、如γ(nan)<γdet，则表示当前帧与下一帧之间不连续。

31、本发明还提供一种合成孔径雷达回波丢帧检测系统，所述系统包括如下模块：

32、模块m1：输入合成孔径雷达sar原始回波数据及系统工作参数；

33、模块m2：计算回波丢失检测阈值；

34、模块m3：逐帧计算输入回波数据相邻帧的方位向相关系数；

35、模块m4：比较回波相关系数与检测判断阈值的大小判定是否丢帧；

36、模块m5：输出脉冲丢失检测结果。

37、优选地，所述模块m2包括如下模块：

38、模块m2.1：输入sar系统工作参数，包括卫星速度、雷达双程天线方向图和脉冲重复频率；

39、模块m2.2：计算回波未丢帧方位向回波信号的相干系数理论值γ0：

40、

41、式中，prf为脉冲重复频率，a为双程天线方向图，fa为多普勒频率；

42、模块m2.3：计算回波丢失1帧后方位向回波信号的相干系数理论值γ1：

43、

44、模块m2.4：计算回波丢失2帧后方位向回波信号的相干系数理论值γ2：

45、

46、模块m2.5：利用模块m2.2、模块m2.3和模块m2.4计算的相干系数设置检测阈值γdet：

47、γdet＝α·γ0+(1-α)·max{γ1,γ2}

48、式中，α为权重系数，0<α≤0.5，能够自行调节。

49、优选地，所述模块m3包括如下模块：

50、模块m3.1：逐帧计算回波相邻帧间的相关函数c(nan)：

51、

52、式中，s为回波信号，nan表示方位向第nan帧，nrn表示距离向第nrn个采样点，nr为距离向点数；

53、模块m3.2：计算第nan帧回波强度和i(nan)：

54、

55、模块m3.3：计算相邻帧相干系数：

56、

57、优选地，所述模块m4中的回波丢帧判断系统：

58、如γ(nan)＞γdet，则当前帧连续；

59、如γ(nan)<γdet，则表示当前帧与下一帧之间不连续。

60、本发明还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中的合成孔径雷达回波丢帧检测方法的步骤。

61、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中的合成孔径雷达回波丢帧检测方法的步骤。

62、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

63、本发明根据sar回波相邻帧间的相干系数，提出了一种基于方位相干性分析的sar回波数据丢帧检测方法，本发明提出的方法对sar系统设计无额外设计要求，处理方法简单，无需prf计数即可完成帧连续性判断，并且可以对帧内数据丢失进行有效判断，具有较强的鲁棒性和较高的时效性。