一种基于五定标的干涉SAR星间同步系统及方法与流程

本发明属于空间微波遥感，涉及一种基于五定标的干涉sar星间同步系统及方法。

背景技术：

1、星载sar组网工作，以一发双(多)收干涉sar模式工作时，辅星接收雷达和主星发射雷达不共频率源，一方面使得发射和接收本振存在固定频率偏差，另一方面发射、接收相位噪声不相关，不能如单站情况下抵消低频相噪，将导致辅星接收信号解调相位中除了需要的有用信号外，还存在着由固定频率偏差和相位噪声导致的回波域相位误差。该误差在成像后传递到图像域，导致方位向位置偏移、主瓣展宽、积分旁瓣比恶化等问题，并且相位误差最终会传递到干涉相位，造成干涉测高精度损失。

2、现有相位同步法主要包括独立频率源同步法、基于数据的自同步法、同步链法、基准信号传输链法等。在轨双(多)星sar载荷使用的一般为同步链路法，即在卫星之间相互传输同步信号，通过获取同步信号中包含的相位信息补偿主辅星信号相位误差，实现相位同步。但利用同步信号补偿主辅星相位误差的同时，还引入了由于双向互传同步系统带来的系统内部误差，该误差将降低双基sar系统主辅星信号的相关性，降低干涉性能。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于五定标的干涉sar星间同步系统及方法，利用同步信号及五路定标信号，共同消除了双基sar系统相位误差以及同步系统收发通道的幅相误差，提升了双多星sar系统干涉性能。

2、本发明解决技术的方案是：第一方面，提出一种基于五定标的干涉sar星间同步系统，所述系统采用一发双收工作模式，主星发射并接收回波信号，辅星仅接收回波信号；所述系统包括第一调频源、第一发射机、第一雷达低噪放、第一接收机、第一3db电桥、第一内定标器、第一脉冲固放、第一环形耦合器、第一采集器，第二调频源、第二发射机、第二雷达低噪放、第二接收机、第二3db电桥、第二内定标器、第二脉冲固放、第二环形耦合器、第二采集器；

3、所述系统获取主星同步接收定标信号时：第一调频源发出的信号s01(f)依次经过第一发射机、第一3db电桥、第一内定标器、第一环行耦合器、第一雷达低噪放、第一接收机进入第一采集器；

4、所述系统获取辅星同步接收定标信号时：第一调频源发出的信号s02(f)依次经过第二发射机、第二3db电桥、第二内定标器、第二环行耦合器、第二雷达低噪放、第二接收机进入第二采集器；

5、所述系统获取主星同步发射定标信号时：第一调频源发出的信号s01(f)依次经过第一发射机、第一3db电桥、第一脉冲固放、第一环行耦合器、第一内定标器、第一3db电桥、第一接收机进入第一采集器；

6、所述系统获取辅星同步发射定标信号时：第二调频源发出的信号s02(f)依次经过第二发射机、第二3db电桥、第二脉冲固放、第二环行耦合器、第二内定标器、第二3db电桥、第二接收机进入第二采集器。

7、进一步的，所述系统还包括第一sar行放、第一雷达环行器、第一雷达耦合器、第一同步天线，第二雷达环行器、第二雷达耦合器、第二同步天线；

8、所述第一内定标器用于获取主星参考定标传递函数主星接收定标传递函数主星发射定标传递函数主星同步接收定标传递函数主星同步发射收定标传递函数

9、所述第二内定标器用于获取辅星参考定标传递函数辅星接收定标传递函数辅星发射定标传递函数辅星同步接收定标传递函数辅星同步发射收定标传递函数

10、进一步的，所述主星同步接收定标信号为：

11、

12、所述辅星同步接收定标信号为：

13、

14、其中，htr1(f)、htr2(f)分别为第一发射机、第二发射机的传递函数，h3db1(f)、h3db2(f)分别为第一3db电桥、第二3db电桥的传递函数，分别为第一环形耦合器、第二环形耦合器的传递函数；hlna1(f)、hlna2(f)分别为第一雷达低噪放、第二雷达低噪放的传递函数；hrec1(f)、hrec2(f)分别为第一接收机、第二接收机的传递函数；

15、所述主星同步发射定标信号为：

16、

17、所述辅星同步发射定标信号为：

18、

19、其中，分别为第一脉冲固放、第二脉冲固放的传递函数。

20、进一步的，系统通过主星发射、主星接收成像回波信号链路获取主星sar回波信号ssar11，信号传递关系为：第一调频源发出的信号s01(f)依次经过第一发射机、第一sar行放、第一雷达环行器、第一雷达耦合器、地面、第一雷达耦合器、第一雷达环行器、第一雷达低噪放、第一接收机进入第一采集器；

21、主星sar回波信号ssar11为：

22、ssar11＝s01(f)htr1(f)hpa1(f)hcir1(f)hco1(f)hco1(f)hcir1(f)hlna1(f)hrec1(f)

23、系统通过主星发射、辅星接收成像链路获取辅星sar回波信号ssar12，信号传递关系为：第一调频源发出的信号s01(f)依次经过第一发射机、第一sar行放、第一雷达环行器、第一雷达耦合器、地面、第二雷达耦合器、第二雷达环行器、第二雷达低噪放、第二接收机进入第二采集器；

24、辅星sar回波信号ssar12为：

25、ssar12＝s01(f)htr1(f)hpa1(f)hcir1(f)hco1(f)hco2(f)hcir2(f)hlna2(f)hrec2(f)

26、其中，hpa1(f)为第一sar行放的传递函数，hcir1(f)为第一雷达环行器的传递函数，hco1(f)、hco2(f)分别为第一雷达耦合器、第二雷达耦合器的传递函数，hcir1(f)、hcir2(f)分别为第一雷达环行器、第二雷达环行器的传递函数。

27、进一步的，系统通过主星发射、辅星接收相位同步信号链路获取主星同步互传信号ssyn12，信号传递关系为：第一调频源发出的信号s01(f)依次经过第一发射机、第一3db电桥、第一脉冲固放、第一环行耦合器、第一同步天线、第二同步天线、第二环行耦合器、第二雷达低噪放、第二接收机进入第二采集器；

28、主星同步互传信号ssyn12为：

29、

30、系统通过辅星发射、主星接收相位同步信号链路获取辅星同步互传信号ssyn21，信号传递关系为：第二调频源发出的信号s02(f)依次经过第二发射机、第二3db电桥、第二脉冲固放、第二环行耦合器、第二同步天线、第一同步天线、第一环行耦合器、第一雷达低噪放、第一接收机进入第一采集器；

31、辅星同步互传信号ssyn21为：

32、

33、其中，分别为第一同步天线、第二同步天线的传递函数。

34、进一步的，所述系统发射信号时序为：

35、在成像开始前，进行五定标信号的发射及接收：分别依次完成同步发射定标、同步接收定标、参考定标、接收定标及发射定标，每种定标分别采集n个脉冲，n的大小取决于信号信噪比；

36、在完成五回路定标后，进行第一次星间同步测量信号互传，采用1个回波信号脉冲重复周期完成相互传输；后续以一定的周期同步测量信号互传，此过程中同步链路周期性的打断雷达成像时序，打断周期为同步频率fsyn；

37、完成所有成像脉冲后，再次进行五定标信号的发射及接收：分别依次完成发射定标、接收定标、参考定标、同步接收定标及同步发射定标，每种定标同样分别采集n个脉冲，完成整个系统时序。

38、第二方面，提出一种基于五定标的干涉sar星间同步方法，包括以下步骤：

39、s1、录取主星sar回波信号ssar11、主星sar参考定标信号主星sar发射定标信号主星sar接收定标信号主星同步发射定标信号主星同步接收定标信号主星同步互传信号ssyn12；辅星sar回波信号ssar12、辅星sar参考定标信号辅星sar接收定标信号辅星同步发射定标信号辅星同步接收定标信号辅星同步互传信号ssyn21；

40、s2、对所有录取的主星sar参考定标信号主星sar发射定标信号主星sar接收定标信号主星同步发射定标信号主星同步接收定标信号辅星sar参考定标信号辅星sar接收定标信号辅星同步发射定标信号辅星同步接收定标信号分别进行加和平均处理；

41、s3、利用加和平均后的主星sar参考定标信号主星sar发射定标信号主星sar接收定标信号提取主星处理模板，利用主星处理模板对主星sar回波信号ssar11进行成像处理；

42、s4、利用加和平均后的主星同步接收定标信号辅星同步接收定标信号主星sar参考定标信号主星sar发射定标信号主星同步发射定标信号辅星sar参考定标信号辅星sar接收定标信号辅星同步发射定标信号获取辅星处理模板固定部分；

43、s5、对主星同步互传信号ssyn12、辅星同步互传信号ssyn21分别进行插值处理，使主星、辅星同步互传信号同步率与辅星sar回波信号ssar12脉冲重复频率相同，根据插值后的主星同步互传信号ss'yn12、辅星同步互传信号ss'yn21以及辅星处理模板固定部分得到辅星动态处理模板；

44、s6、利用辅星动态处理模板对辅星sar回波信号ssar12进行同步及成像处理，完成双星同步。

45、进一步的，s3所述主星处理模板为

46、进一步的，s4所述辅星处理模板固定部分为

47、进一步的，s5所述辅星动态处理模板为

48、本发明与现有技术相比的有益效果是：

49、(1)本发明提供了一种双基sar系统相位同步的系统和方法，通过系统设计，增加了同步系统的定标链路，并设计定标及同步时序，通过对同步通道误差的估计，进一步降低了辅星相位同步误差，提升了双星sar系统干涉测量精度。

50、(2)本发明提出的方法可进一步推广至多星组网系统，也可直接应用于轻小型双星编队sar卫星系统、高精度立体测绘卫星系统等，在地形测绘、城市监测、资源勘察、灾害预警等民用领域均有广泛应用，在军事方面也可以进行地形实时测绘，战场高精度地形测绘等应用，具有广阔和重要的应用前景和价值。