[发明专利]一种面向最优输出信噪比的系统SAR增益确定方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，特别涉及一种面向最优输出信噪比的系统SAR增益确定方法。

背景技术

在合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)系统中，原始回波数据质量是SAR图像质量的先决条件。受系统数据率的限制，SAR(尤其是星载SAR)的原始回波均需进行量化压缩。量化压缩使数据的动态范围受限，因此，系统硬件实现中通常在量化压缩之前对信号进行增益控制，使信号动态范围与量化压缩的动态范围能够很好的匹配。增益控制的方式有两种，一种是手动增益控制(Manual Gain Control，MGC)，即在一次数据获取之前，根据获取场景散射特性的先验知识结合SAR的具体参数，通过计算来预测接收数据的功率信息，从而手动设置合理的增益控制值，在一次数据获取过程中，该增益保持不变；另一种是自动增益控制(Automatic Gain Control，AGC)，在数据获取时，星上通过硬件实现当前获取信号的功率计算，从而及时反馈给系统进行增益调整。这两种方法实际上涉及一个相同的问题，即在已知量化输出功率时，如何确定合理的系统增益。

针对这一问题，现有的技术方案是：首先假设SAR回波服从某种分布(通常假设服从瑞利分布)，在此基础上通过仿真获得不同输入功率下的量化信噪比和量化功率损失，选择量化信噪比大且量化功率损失小的某个输入功率作为参考最佳输入功率，将预测的回波数据平均功率与该参考最佳输入功率作比较，从而得到系统增益设置值。

经分析，发现现有技术存在如下缺点：1)确定最佳输入功率时仅考虑了量化信噪比，也即输入无噪声情况下的量化输出信噪比，认为最佳输入功率与输入信噪比无关，而实际上在输入信噪比不同时，量化对输出信噪比的影响并不相同，因此最佳输入功率应随量化的输入信噪比而改变；2)由于数据信噪比与功率之间并非线性关系，回波数据的平均功率即使达到了最佳输入功率，数据的平均信噪比也并非最优，而信噪比是雷达数据最为关键的指标，因此在现有技术下，SAR数据质量并非最佳。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明提出一种面向最优输出信噪比的系统SAR增益确定方法，包括下述步骤：

a.获得系统输入信号功率Px′和系统量化输出信号功率P_y′之间的关系曲线P_x′＝f(P_y′)；

b.获得系统输出信噪比随输入信噪比及输入信号功率的变化曲线SNR_out′＝g(P_x′，SNR_in′)；

c.计算系统噪声功率P_n；

d.对SAR下传的回波数据进行解码，并分块统计当前功率增益G_A下的回波数据块功率P_y；

e.根据曲线P_x′＝f(P_y′)，利用P_y得到回波数据块对应的输入信号功率P_x；

f.计算量化输入信噪比SNR_in；

g.根据步骤b中获得的变化曲线，对于上述步骤获得的P_x和SNR_in，获得对应回波数据块的输出信噪比SNR_out；

h.对每个回波数据块，按照步骤c-g，分别计算输出信噪比，并求输出信噪比均值

i.遍历系统增益G_A，i，重复步骤g和h，得到不同系统增益下的信号输出信噪比均值其中i＝1，...，N，N为系统增益可调节的阶数，各增益下的输入功率P_x，i＝P_x+(G_A，i-G_A)(dB)，输入信噪比保持不变；

j.比较所求得的不同系统增益下的输出信噪比均值，将输出信噪比均值最大值对应的系统增益确定为系统SAR增益值。

根据本发明的方法，其中步骤a具体为：所述关系曲线通过仿真获得，仿真实部和虚部分别服从高斯分布的信号x′，并仿真量化压缩过程，该量化压缩过程与系统SAR所采用的量化压缩方法相对应，得到量化压缩后的输出信号y′，从而得到输入信号功率P_x′和量化输出信号功率P_y′之间的关系曲线P_x′＝f(P_y′)。

根据本发明的方法，其中步骤b包括如下步骤：