[发明专利]基于导航卫星的合成孔径雷达数据实时预处理方法

说明书

本发明提供一种基于导航卫星的合成孔径雷达数据实时预处理方法，包括两方面，一方面，通过对直达波数据进行实时跟踪处理，提取导航电文，并解算卫星当前位置；另一方面，对回波数据以直达波处理同样参数实现载波剥离和时间同步，进行距离向脉冲压缩处理，对脉压数据进行有效截断。该方法能够实现数据采集与实时预处理功能，实现了时间效率和存储效率的极大提升，是GNSS‑based BiSAR形变检测技术实用化的关键技术储备。

技术领域

本发明属于双基地合成孔径雷达设计技术领域，具体涉及一种基于导航卫星的合成孔径雷达数据实时预处理方法。

背景技术

基于全球卫星导航系统的双基地合成孔径雷达(Global Navigation SatelliteSyetem-based Bistatic SAR，GNSS-based BiSAR)是利用在轨卫星作为机会照射源，接收机位于近地面双基地SAR系统，其中接收机可以是机载、车载甚至是固定方式。由于导航卫星的独特优势，使得近地面的接收机可以在任意时刻接收至少来自3颗卫星的导航信号，为地球观测提供了多角度，低成本，可扩展的观测手段。同时导航卫星的地重轨特性，对区域连续监测，地质灾害的近实时预报提供了可能。

但是，从当前公开资料显示，由于导航信号为窄带信号，现有的GNSS-based BiSAR数据采集系统普遍采用50MHz/100MHz采样率，同时积累时间为300s～600s甚至是900s。以典型值100MHz、600s积累时间为例，来自场景的回波原始数据大小约为112Gb，为了实现时间和频率同步，接收来自卫星的直达波原始数据大小同样为112Gb，总数据量约为224Gb。如果对数据进行传统的后处理，主要需要经过数据的转存，格式转换，直达波跟踪，距离向脉冲压缩和方位向聚焦等环节，这些环节总共耗时在数小时以上。连续时间观测下，数据量与处理时间将呈现线性增长关系，在这种情况下，庞大的原始数据量和耗时巨大的数据后处理极大降低了该系统在区域连续监测上的实时性，严格限制了该系统的实际应用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目标是突破这些限制，将现有的GNSS-based BiSAR后处理算法与导航算法相结合，提供了一种基于导航卫星的合成孔径雷达数据实时预处理方法，该方法能够实现数据采集与实时预处理功能，实现了时间效率和存储效率的极大提升，是GNSS-based BiSAR形变检测技术实用化的关键技术储备。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于导航卫星的合成孔径雷达数据实时预处理方法，包括两方面，一方面，通过对直达波数据进行实时跟踪处理，提取导航电文，并解算卫星当前位置；另一方面，对回波数据以直达波处理同样参数实现载波剥离和时间同步，进行距离向脉冲压缩处理，对脉压数据进行有效截断。

进一步地，本发明的具体过程为：

步骤一、直达波和回波载波剥离：

以直达波为参考，通过采样量化、捕获、跟踪获得多普勒频率；利用多普勒频率对直达波和回波进行二次下变频，实现载波剥离；

步骤二、直达波与回波时间同步及直达波电文提取：

经过载波剥离后直达波信号经过码环与本地生成的伪随机码进行自相关，相关累积结果送入鉴别器得到导航电文，利用相关累积位置对经过载波剥离后的回波进行处理，实现直达波与回波时间同步；

步骤三、回波脉冲压缩及有效截断：

本地伪码经过低通滤波、降采样后得到参考信号；时间同步后的回波信号经低通滤波、降采样后，与参考信号进行脉冲压缩后在进行有效截断；

最终获得截断后的脉压数据、导航电文及根据导航电文进一步获得卫星位置，上述信息用于最终的雷达成像。

有益效果：