[发明专利]一种圆锥扫描高分辨率微波散射计的信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波散射计信号处理方法，特别是涉及一种新型体制微波 散射计方位高分辨率信号处理方法，属于微波遥感技术领域。

背景技术

微波散射计是一种测量目标表面后向散射系数σ的典型雷达系统。星载 微波散射计的主要用途是海面风场测量，它是目前能够同时测量海面风速和风 向的重要遥感仪器。国内外目前在轨工作或在研的星载微波散射计有固定扇形 波束、圆锥扫描笔形波束和圆锥扫描扇形波束三种体制，国内外目前更多采用 后两种散射计，即圆锥扫描微波散射计。星载圆锥扫描高分辨率微波散射计是 近年来由国外学者提出的一种新型体制的微波散射计，它综合了国内外现有体 制散射计(传统固定扇形波束、圆锥扫描笔形波束和圆锥扫描扇形波束体制散 射计)的优点，使散射计不但可以用于海面应用，也可以用于陆地和极冰应用， 被誉为新一代微波散射计，研究意义重大。

信号处理是圆锥扫描高分辨率微波散射计这一新型体制散射计的关键技术 之一。

圆锥扫描高分辨率微波散射计系统与信号处理(指星上实时信号处理)的 工作特点为：发射宽带线性调频脉冲信号，通过脉冲压缩来提高距离向分辨率， 脉压方式为解线频调方式(去斜)；方位向根据合成孔径原理或去卷积原理来提 高分辨率；采用同时同频带的纯净回波信号检测方式等。

在体制上和所采取的信号处理方法方面，圆锥扫描高分辨率微波散射计与 传统的圆锥扫描笔形波束散射计和圆锥扫描扇形波束散射计具有较多的可比 性，因此，需要对传统圆锥扫描散射计星上实时信号处理特点作一简单总结。

国内外目前在轨或在研的星载圆锥扫描笔形波束微波散射计有QuikSCAT 卫星的SeaWinds(已发射)、ADEOS II卫星的SeaWinds(已发射)、ADEOS-3 卫星的SeaWinds-1B、以及HY-2卫星的微波散射计(中国，在研)，中法海洋 卫星的CFOSCAT(圆锥扫描扇形波束体制，中国，在研)。

这些散射计的信号处理方法可概括为：采集回波(或内定标)信号，采用 不同带宽的数字滤波器分成噪声通道和信号通道分别进行处理，求取能量。由 于具体工程实现的原因，现有在轨或在研的各实际系统稍有不同：SeaWinds 微波散射计信号处理中的噪声通道进行简单的滤波、模平方、累加，得到能量 值；信号通道进行滤波、去斜、FFT、模平方、累加，得到各分辨单元的能量 值，处理框图如图1所示。SeaWinds-1B和HY-2微波散射计信号处理中的噪 声通道进行数字下变频、滤波、模平方、累加，得到能量值；信号通道进行数 字下变频、滤波、FFT、模平方、累加，得到各分辨单元的能量值，处理框图 如图2所示。CFOSCAT微波散射计信号处理中的噪声通道进行数字下变频、 滤波、模平方、累加，得到能量值；信号通道进行数字下变频、滤波、FFT、 模平方、实时频率定位、根据频率定位结果进行各分辨单元数据的能量累加， 最终得到各分辨单元的能量值，处理框图如图3所示。

由图1、图2和图3表示的现有圆锥扫描微波散射计信号处理方法均只进 行距离处理，没有进行方位处理，不能用于圆锥扫描高分辨率微波散射计的信 号处理。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种提高方位分辨 率的可以用于圆锥扫描高分辨率微波散射计的信号处理方法。

本发明的技术解决方案是：一种圆锥扫描高分辨率微波散射计的信号处理 方法，通过以下步骤实现：

第一步，通过A/D采集圆锥扫描高分辨率微波散射计的回波或内定标信号， 对A/D采集的信号进行直接数字下变频处理，处理后的信号分成两路，一路传 送到噪声通道，另一路传送到信号通道；

第二步，对传送到信号通道的经直接数字下变频处理后的信号依次进行窄 带距离滤波、距离去斜、距离FFT变换和方位滤波处理；

第三步，对经过第二步处理的信号进行方位高分辨率处理，在区域1即距 卫星星下点100km以上的刈幅外测区域，采用方位多普勒DBS处理方法进行 方位高分辨率处理；在区域2即距卫星星下点100km以下的刈幅内测区域，采 用方位去卷积处理方法进行方位高分辨率处理；

第四步，对经过第三步方位高分辨率处理后的信号进行模平方后，进行累 加处理后输出。

所述的圆锥扫描高分辨率微波散射计采用扇形波束，第四步中方位高分辨 率处理后的信号经模平方处理后还要进行实时频率定位。