基于图像质量最优的分布孔径雷达发射相参标校方法

本发明涉及雷达信号处理，具体涉及一种基于图像质量最优的分布孔径雷达发射相参标校方法。

背景技术：

1、地基雷达是通过地面大口径天线发射电磁波并接收目标回波的雷达系统，可以获得天体的距离、形貌、材质等信息，是开展深空探测的有效手段。自上世纪六十年代，随着雷达技术的发展，地基雷达越来越广泛的应用到深空域的探测中，以美国的haystack雷达站、阿雷西博(arecibo)射电望远镜和戈尔德斯顿太阳系雷达(goldstone solar systemradar，gssr)为典型代表。传统地基雷达存在百米天线口径和mw发射功率的限制，无法满足当前对深空域探测的更高需求，因此需要研究新的雷达体制。分布式雷达是一种可扩展的新体制雷达，由多部雷达和中心控制处理系统组成的一种新体制雷达。多部雷达按一定的准则进行阵列布局，波束指向相同方向，通过中心处理系统的控制进行收发全相参工作，等效形成一个虚拟的超级雷达，通过增加雷达规模，实现口径的空域扩展和能量合成，从而实现远距离探测。

2、分布式地基雷达需要观测的深空目标包括卫星、月球、小行星、行星及其卫星等，它们距离地球极远。考虑到雷达回波的信噪比反比于目标与雷达之间距离的4次方，极远的观测距离导致雷达信号在传播过程中能量衰减极为严重，雷达接收信号的信噪比极低。多部雷达的信号在空间上进行相参合成可以极大提升信噪比，同时要求各个单元之间保持相参性；长时间信号的相参合成会进一步提升信噪比，同时要求雷达发射信号自身需要保持严格相参。目前，常采用的分布式雷达标校主要是选择标校塔或者卫星等作为目标，通过比较延时完成标校，但是建设标校塔需要额外成本，卫星运动速度快、容易引入新的误差，因此需要一种成本低、目标运动稳定的标校方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于图像质量最优的分布孔径雷达发射相参标校方法，能够快速、准确地对全相干雷达系统进行发射标校。

2、本发明的基于图像质量最优的分布孔径雷达发射相参标校方法，包括：

3、步骤1，选取参考天线，其余天线为待标校天线；

4、步骤2，针对各待标校天线，设置待标校天线的初始发射相位，以月球天体为目标进行成像，并对成像质量进行评价；

5、步骤3，遍历待标校天线的所有发射相位，评价各发射相位下的图像质量；最优图像质量对应的发射相位即为该待标校天线标校的发射相位；

6、步骤4，遍历所有待标校天线，重复步骤2～步骤3，完成分布孔径雷达的发射相参标校。

7、较优的，所述步骤2中，雷达发射信号为线性调频信号或步进频信号。

8、较优的，所述步骤2中，采用rd算法、fbp算法或bp算法进行成像。

9、较优的，所述步骤2中，对成像质量进行评价时，评价指标为图像信噪比、图像熵或对比度。

10、较优的，采用如下方法得到图像信噪比：

11、在图像中定位目标照射区域；以目标照射区域的中心位置为信号区域，计算信号的平均功率；以图像中非目标区域作为噪声区域，计算噪声的平均功率；将信号平均功率比噪声的平均功率，得到图像的信噪比。

12、较优的，采用dem光学图像对比或延迟多普勒定位模型在图像中定位目标照射区域。

13、较优的，采用延迟多普勒定位模型在图像中定位目标照射区域时，具体为：首先采用延迟多普勒定位模型确定目标区域的距离多普勒坐标，然后结合雷达的星历文件中雷达的位置信息和速度信息，建立目标区域的距离多普勒坐标和地理坐标之间的函数关系，从而在成像图像中定位目标照射区域。

14、有益效果：

15、由于分布式雷达需要通过中心处理系统的控制进行收发全相参工作，等效形成一个虚拟的超级雷达，实现口径的空域扩展和能量合成，因此系统的相参结果对于分布式雷达的性能有重要影响。本发明通过遍历相位和rd成像技术，建立发射相位和图像信噪比之间的联系，通过评估图像质量来获取相参时的发射初相，能快速、准确地对全相干雷达系统进行发射标校。

技术特征：

1.一种基于图像质量最优的分布孔径雷达发射相参标校方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，雷达发射信号为线性调频信号或步进频信号。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，采用rd算法、fbp算法或bp算法进行成像。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，对成像质量进行评价时，评价指标为图像信噪比、图像熵或对比度。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，采用如下方法得到图像信噪比：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，采用dem光学图像对比或延迟多普勒定位模型在图像中定位目标照射区域。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，采用延迟多普勒定位模型在图像中定位目标照射区域时，具体为：首先采用延迟多普勒定位模型确定目标区域的距离多普勒坐标，然后结合雷达的星历文件中雷达的位置信息和速度信息，建立目标区域的距离多普勒坐标和地理坐标之间的函数关系，从而在成像图像中定位目标照射区域。

技术总结
本发明公开了一种基于图像质量最优的分布孔径雷达发射相参标校方法。本发明首先设置参考天线，然后分别标校其余天线，标校时，通过遍历相位和RD成像技术，建立发射相位和图像成像质量之间的联系，通过评估图像质量来获取相参时的发射初相，本发明能快速、准确地对全相干雷达系统进行发射标校。

技术研发人员：丁泽刚,魏奕,张光伟,张天意,王震,曾涛
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15