CN101135726A - 一种星载sar内定标信号处理平台***及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星载SAR内定标信号处理平台***及实现方法，它具有高效、精确、完备、可靠性高的处理特点。该平台由六个子模块组成，分别是有效数据抽取模块、稳定性定标模块、相位误差定标模块、TR组件频域定标模块、可靠性检验模块和分析结果判读模块。该星载SAR内定标信号处理实现方法的处理对象为星载SAR内定标信号，采用协同并行处理的工作方式处理内定标信号，不仅可以得到更准确的处理结果，而且还能对雷达***工作状态进行定量的描述。

Description

一种星载SAR内定标信号处理平台***及实现方法

技术领域

本发明属于信号处理领域，涉及一种信号处理平台，特别涉及一种星载SAR内定标信号处理平台。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)卫星近些年来发展迅速，由于SAR卫星不受天气、地理、时间等因素的限制，能够对地进行全天时的观测，且具有一定的穿透力，因而被广泛的应用于军事侦察、资源探测、海洋观测、生态监测等方面。

在雷达内部传输过程中，为了扩大SAR的应用领域，获取清晰度高、可视性高的SAR遥感图像，需要补偿雷达的回波信号。但由于雷达内部器件的非理想性会引起信号幅度和相位的畸变，而要补偿这种畸变所带来的误差，先要测出整个雷达***内部的传递函数，则必须首先保证雷达处于正常的工作状态，否则测得的传递函数就会存在较大的误差，造成卫星对畸变产生的误差的补偿能力也将很有限。这正是目前内定标信号处理过程中的一个缺陷，即忽略了雷达处于正常工作状态这个前提。

目前，对内定标信号的研究还较少，主要是针对补偿雷达回波信号在雷达内部传输时所引入的信号幅度和相位的畸变，以及后续的一些研究，而对雷达工作状态是否正常进行判断这方面基本属于空白。目前国内基本上都采用一种三回路信号定标的方法。三个定标回路是指发射定标回路，接收定标回路和参考定标回路。发射定标回路完成对发射定标回路信号的采样，分析发射回路信号的波形、测定发射通道的增益、稳定性，并获取发射定标回路的传递函数；接收定标回路完成对接收定标回路信号的采样，分析接收回路信号的波形，测定接收定标回路前端增益及其稳定性，获取接收定标回路的传递函数；参考定标回路完成对参考定标信号的复制，获取参考定标回路的传递函数。

这些处理方法的一个共同点就是要获取各个回路的传递函数，但是在获取这些回路的传递函数处理之前，对数据没有做任何的预处理，也没有对雷达的工作状态进行分析，因而获取的传递函数可靠性、精度都不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种星载SAR内定标信号处理平台***及实现方法，它的处理对象为星载SAR内定标信号，通过输入信号时有效数据抽取模块对有效内定标信号的抽取，以及可靠性检验模块对稳定性定标模块、相位误差定标模块的输出结果对比映证，采用协同并行处理的工作方式处理内定标信号，不仅可以得到更准确的处理结果，而且还能对雷达***工作状态进行定量的描述，具有高效、精确、完备、可靠性高的处理特点。

本发明是一种星载SAR内定标信号处理平台***，包括有效数据抽取模块、分析结果判读模块，其特征在于，还包括稳定性定标模块、相位误差定标模块、TR组件频域定标模块和可靠性检验模块。有效数据抽取模块用自适应相邻对比法将输入平台的原始内定标信号中的有效数据抽取出来，并把这组有效数据分别输出到稳定性定标模块、相位误差定标模块、TR组件频域定标模块和可靠性检验模块；稳定性定标模块测定匹配滤波后的信号功率峰值处的幅度和相位，反映雷达***的工作状态，并分别将处理后的相位和幅度信息输出到分析结果判读模块中，幅度变化曲线输出到可靠性验证模块中；相位误差定标模块采用高精度正交域误差相位分解方法对误差相位进行分解，得到正交的各次相位误差的峰值，并分别将处理后的各高次相位误差峰峰值输出到分析结果判读模块，各高次相位误差拟合曲线输出到可靠性验证模块；TR组件频域定标模块主要检测TR组件的工作状态，并将处理后的结果输出到分析结果判读模块；可靠性验证模块功能为验证整个平台分析结果正确与否，并将结果输出到分析结果判读模块；最终由分析结果判读模块分析所有的处理结果，从而判断雷达的工作状态。

所述有效数据抽取模块利用自适应相邻对比法抽取有效数据。由输入接口单元、匹配滤波器和输出接口单元组成。原始内定标信号按帧的形式由输入接口单元输入，并成对进入匹配滤波器中进行匹配滤波；取其匹配滤波后功率的最大值之间差的绝对值。如果该值很小，可直接去除，不进行后续操作；如果该值很大，判定这两组数据为有效数据，通过输出接口单元，将信号输出到稳定性定标模块、相位误差定标模块、TR组件频域定标模块、可靠性检验模块；处理完毕后进行下一对数据帧的处理，并重复操作，直到处理完全部的原始数据。

所述稳定性定标模块将内定标数据进行匹配滤波，测定滤波后的信号功率峰值处的幅度和相位，分析其随时间的变化趋势。由输入接口单元、幅度特性保存单元、匹配滤波器、插值单元和输出接口单元组成。通过输入接口单元的信号帧分两路，分别进入幅度特性保存单元和匹配滤波器，进入幅度特性保存单元可将信号帧的信号幅度变换为曲线，并保存在该单元内；进入匹配滤波器的信号滤波后输出到插值单元，并取功率峰值处附近的数据进行插值；在插值序列中重新选取峰值的位置，得到该位置信号的幅度和相位并保存，然后重复插值操作，直到匹配滤波后的最大值处信号的相位变化在误差允许的微小范围内。输出接口单元将幅度变化曲线传递给可靠性检验模块，并把功率峰值处的相位和幅度传递给分析结果判读模块。

所述相位误差定标模块由输入接口单元、相位去除单元、相位拟合单元、相位误差预处理单元、相位误差分析单元和输出接口单元组成；从输入接口单元按帧读入有效的内定标信号到相位去除单元，在相位去除单元中，标准二次相位被除去，剩下的为误差相位；相位去除单元的输出信号输入到相位拟合单元，获取相位拟合曲线；相位拟合曲线通过相位误差预处理单元，得到相位误差曲线，并输入到相位误差分析单元，获取各高次相位误差的拟合曲线和峰峰值，并把拟合曲线通过输出接口单元传递给可靠性检验模块，把峰峰值传递给分析结果判读模块；重复上述操作，直到有效的内定标信号处理完毕。

所述可靠性检验模块通过借鉴点目标评估中的指标来对内定标信号匹配滤波后的结果进行分析，由输入接口单元、匹配滤波器、误差注入单元、减法器单元和输出接口单元组成；稳定性定标模块和相位误差定标模块的输出结果输入到误差注入单元注入到理想线性调频信号中，得到的合成信号在匹配滤波器中进行匹配滤波，获取其分辨率、积分旁瓣比、峰值旁瓣比与内定标信号帧经过匹配滤波器得到的分辨率、积分旁瓣比和峰值旁瓣比比较，得到相应差的绝对值，并通过输出接口单元输出到分析结果判读模块；再接收下一帧内定标数据，重复上述操作，直到处理完输入数据。

一种星载SAR内定标信号处理实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：原始内定标信号按帧的形式由有效数据抽取模块的输入接口单元输入，并成对进入匹配滤波器中进行匹配滤波，取其匹配滤波后功率的最大值之间差的绝对值；根据该值的大小判断是否有效；通过输出接口单元，将信号输出到稳定性定标模块、相位误差定标模块、TR组件频域定标模块、可靠性检验模块。

步骤2：通过稳定性定标模块的输入接口单元的信号帧分别进入幅度特性保存单元和匹配滤波器，进入幅度特性保存单元可将信号帧的信号幅度变换为曲线，并保存在该单元内；进入匹配滤波器的信号滤波后输出到插值单元，并取功率峰值处附近的数据进行插值；幅度变化曲线传递给可靠性检验模块，功率峰值处的相位和幅度传递给分析结果判读模块。

步骤3：读入有效的内定标信号到相位误差定标模块的相位去除单元，除去标准二次相位，剩下的为误差相位并输入到相位拟合单元，获取相位拟合曲线；相位拟合曲线通过相位误差预处理单元，得到相位误差曲线，并输入到相位误差分析单元，获取各高次相位误差的拟合曲线和峰峰值，并把拟合曲线传递给可靠性检验模块，峰峰值传递给分析结果判读模块。

步骤4：相关输出结果输入到可靠性检验模块的误差注入单元，并注入到理想线性调频信号中，得到的合成信号在匹配滤波器中进行匹配滤波，获取其分辨率、积分旁瓣比、峰值旁瓣比与内定标信号按帧经过匹配滤波器得到相应指标进行比较，得到相应差的绝对值，并通过输出接口单元输出到分析结果判读模块。

步骤5：有效的内定标信号输入到TR组件频域定标模块，用来检测TR组件的工作状态，并将处理后的结果和可靠性验证模块验证得出的分析结果一起输出到分析结果判读模块；最终由分析结果判读模块分析所有的输入的处理结果，从而判断雷达的工作状态。

步骤6：接收下一帧内定标数据，重复步骤1至步骤5，直到处理完输入数据。

所述步骤3中相位误差定标模块的相位去除单元中，产生的理想线性调频信号在经过取共轭装置取共轭后，在乘法器中与有效的内定标信号相乘，此时输出信号的标准二次相位被除去，剩下的为误差相位。

所述步骤3中相位误差定标模块中的相位拟合单元的处理步骤如下：

A、首先取相位去除单元的输出信号的第一个采样点，作为相位曲线的第一个点。

B、在取共轭装置中取这第一个采样点的共轭，然后再乘法器中和第二个采样点相乘，取其乘积结果的相位。

C、把这个相位和第一个采样点的相位通过加法器相加，作为相位曲线的第二个点。

D、重复操作，直至所有采样点处理完毕，获得相位拟合曲线。

所述步骤3中相位误差定标模块的相位误差预处理单元中，含有处理芯片可将输入的数据进行勒让德展开，相位拟合曲线通过输入该单元后即进行勒让德展开，获取一次相位误差和常数项；并利用减法器减去一次相位误差和常数项，如果一次相位误差峰值小于一个阈值，则该单元处理结束，进入相位误差分析单元；否则继续进行该拟合曲线的勒让德展开，重复以上操作。

所述步骤4中可靠性检验模块误差注入单元中，由一信号发生装置和一处理芯片组成，处理芯片把稳定性定标模块输出的幅度误差和相位误差定标模块输出的相位误差调制到理想线性调频信号中，得到合成信号。

本发明一种星载SAR内定标信号处理平台***及实现方法的优点在于：

(1)加入了有效数据抽取模块，同时利用自适应相邻对比法技术，大大的提高了对内定标信号的处理效率，效率是传统处理方法的几倍。

(2)在稳定性定标模块中，对数据进行匹配滤波后，采用回路延时抖动自适应处理技术，防止由于通道延时的抖动造成最大值的采样不准；在相位误差定标模块中，采用高精度正交域误差相位分解技术对误差相位进行分解，大大提高了处理的精度。

(3)TR组件频域定标模块中，将数据变化到频率之后，再反映和监测TR组件的性能，对TR组件的监测更加有效、可靠。

(4)稳定性定标模块、相位误差定标模块和可靠性检验这三个模块中的结果相互对比映证，提高了处理结果的可靠性，使整个平台构造更加合理、完善。

附图说明

图1是本发明一种星载SAR内定标信号处理平台***的总体结构图；

图2是本发明一种星载SAR内定标信号处理平台***的有效数据抽取模块结构图；

图3是本发明一种星载SAR内定标信号处理平台***的稳定性定标模块结构图；

图4是本发明一种星载SAR内定标信号处理平台***的相位误差定标模块结构图；

图5是本发明一种星载SAR内定标信号处理平台***的可靠性检验模块结构图；

图6是本发明一种星载SAR内定标信号处理平台***的分析结果判读模块处理流程图；

图7是本发明一种星载SAR内定标信号处理实现方法的流程图；

图8是本发明一种星载SAR内定标信号处理实现方法步骤3中相位误差定标模块的相位拟合单元的处理流程图；

图9a是本发明一种星载SAR内定标信号处理平台***和实现方法的稳定性定标模块功率峰值处的相位变化曲线；

图9b是本发明一种星载SAR内定标信号处理平台***和实现方法的稳定性定标模块功率峰值处的幅度变化曲线；

图10是本发明一种星载SAR内定标信号处理平台***和实现方法的相位误差定标模块输出的各高次相位误差峰峰值变化曲线；

图11a是本发明一种星载SAR内定标信号处理平台***和实现方法的可靠性检验模块的匹配滤波器中得到的分辨率比较图；

图11b是本发明一种星载SAR内定标信号处理平台***和实现方法的可靠性检验模块的匹配滤波器中得到的峰值旁瓣比比较图；

图11c是本发明一种星载SAR内定标信号处理平台***和实现方法的可靠性检验模块的匹配滤波器中得到的积分旁瓣比比较图。

图中：1.有效数据抽取模块   101.输入接口单元

102.匹配滤波器             103.输出接口单元     2.相位误差定标模块

201.输入接口单元           202.相位去除单元     203.相位拟合单元

204.相位误差预处理单元     205.相位误差分析单元 206.输出接口单元

3.稳定性定标模块           301.输入接口单元     302.匹配滤波器      303.插值单元

304.幅度特征保存单元       305.输出接口单元     4.可靠性检验模块

401.输入接口单元           402.匹配滤波器       403.减法滤波器

404.输出接口单元           405.误差注入单元     5.TR 组件频域定标模块

6.分析结果判读模块

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明是一种星载SAR内定标信号处理平台。包括有效数据抽取模块1、分析结果判读模块6、稳定性定标模块3、相位误差定标模块2、TR组件频域定标模块5和可靠性检验模块4。有效数据抽取模块1用自适应相邻对比法将输入平台的原始内定标信号中的有效数据抽取出来，并把这组有效数据分别输出到稳定性定标模块3、相位误差定标模块2、TR组件频域定标模块5和可靠性检验模块4；稳定性定标模块3将内定标数据进行匹配滤波，测定滤波后的信号功率峰值处的幅度和相位，并分别将处理后的相位和幅度信息输出到分析结果判读模块6中，幅度变化曲线输出到可靠性验证模块4中；相位误差定标模块2采用高精度正交域误差相位分解方法对误差相位进行分解，得到正交的各次相位误差的峰值，并分别将处理后的各高次相位误差峰峰值输出到分析结果判读模块6，各高次相位误差和拟合曲线输出到可靠性验证模块4；TR组件频域定标模块5主要检测TR组件的工作状态，并将处理后的结果输出到分析结果判读模块6；可靠性验证模块4功能为验证整个平台分析结果正确与否，并将结果输出到分析结果判读模块6；最终由分析结果判读模块6分析所有的处理结果，从而判断雷达的工作状态。

如图2所示，整个平台的入口是有效数据抽取模块1，数据通过有效数据抽取模块1后，无效内定标数据被滤除，只剩下有效内定标数据，

有效数据抽取模块1由输入接口单元101、匹配滤波器102和输出接口单元103组成。原始内定标信号按帧的形式由输入接口单元101输入，输入后的内定标帧成对进入匹配滤波器102中进行匹配滤波，即第一帧内定标信号和第二帧内定标信号先后由输入接口单元101输出至匹配滤波器102，取其匹配滤波后功率的最大值之间差的绝对值，如果绝对值之差小于0.5dB，说明这两帧数据不处于回路中放大器的线性放大区域，进而判断这两帧为无效信号；如果之差绝对值大于0.5dB，说明这两帧数据处于回路中放大器的线性放大区域，判断这两帧信号为有效信号。如果得出的是有效数据，则通过输出接口单元103，将信号输出到后面的稳定性定标模块3、相位误差定标模块2、TR组件频域定标模块5、可靠性检验模块4；反之，则抛弃这两帧数据。处理完毕后输入接口单元103再将第三帧内定标信号和第四帧内定标信号先后输出至匹配滤波器102，进入下一次处理，并重复操作，直到处理完全部的原始数据。

稳定性定标模块3中，为了提高数据处理的鲁棒性，首先将内定标数据进行匹配滤波，测定滤波后的信号功率峰值处的幅度和相位，分析其随时间的变化趋势。当变化很小时判定该回路工作正常。随着时间、温度的变化，回路的延时可能会有微小变化，致使功率峰值位置抖动，造成位置选取不准确，这里使用了回路延时抖动自适应处理技术。

如图3所示，稳定性定标模块3由输入接口单元301、幅度特性保存单元304、匹配滤波器302、插值单元303和输出接口单元305组成。从稳定性定标模块3的输入接口单元301按帧读入有效的内定标数据。通过输入接口单元301的第一帧信号分两路，第一路进入幅度特性保存单元304，由于理想情况下，幅度为一恒定值，相当于信号的幅度为矩形，则幅度特性保存单元304可将信号帧的幅度变换为曲线，并保存在该单元内；第二路进入匹配滤波器302，进行匹配滤波，滤波后的输出输入到插值单元303进行处理，即取功率峰值处附近的数据进行插值。在插值序列中重新选取功率峰值的位置，得到该位置处的相位，如果相位变化小于0.005rad，则结束这一步的处理，保存功率峰值处的相位和幅度，否则，重复插值操作。输出接口单元305将幅度变化曲线传递给可靠性检验模块4，并把功率峰值处的相位和幅度传递给分析结果判读模块6。

相位误差定标模块2中，使用了高精度正交域误差相位分解技术对误差相位进行分解。

如图4所示，相位误差定标模块2由输入接口单元201、相位去除单元202、相位拟合单元203、相位误差预处理单元204、相位误差分析单元205和输出接口单元206组成。从输入接口单元201按帧读入有效的内定标信号，并将输出按帧输入到相位去除单元202，相位去除单元202的输出信号输入到相位拟合单元203，获取相位拟合曲线。

相位拟合单元203输出的相位拟合曲线输入至相位误差预处理单元204，把预处理后相位误差曲线输入到相位误差分析单元205，利用勒让德展开式，获取各高次相位误差(一般为二次相位误差到五次相位误差)的拟合曲线和各高次相位误差的峰峰值，并把各高次相位误差拟合曲线通过输出接口单元206传递给可靠性检验模块4，把各高次相位误差峰峰值传递给分析结果判读模块6。重复上述操作，直到有效的内定标信号处理完毕。

TR组件频域定标模块5从频域的角度来分析内定标信号，通过把信号转换到频域，分析对比相同的一段微秒级时间内，不同TR组件之间的幅频变化，以及同一TR组件在不同时间内的幅频变化，来检测TR组件的性能。在比较幅频变化时，通常取通带内一小段频谱幅值的平均值进行比较，通过这种方式，在处理速度和精度上都能得到满意的结果。

可靠性检验模块4的功能主要是验证整个平台分析结果正确与否。它通过借鉴点目标评估中的一些指标来对内定标信号匹配滤波后的结果进行分析，获取其分辨率、积分旁瓣比、峰值旁瓣比然后和前面得到的幅度误差和相位误差进行对比验证。

如图5所示，可靠性检验模块4由输入接口单元401、匹配滤波器402、误差注入单元405、减法器单元403和输出接口单元404。通过输入接口单元401，按帧读入有效的内定标数据及稳定性定标模块3和相位误差定标模块2的输出结果，内定标信号帧输入匹配滤波器402，获取其分辨率、积分旁瓣比和峰值旁瓣比；稳定性定标模块3和相位误差定标模块2的输出结果输入到误差注入单元405，vv误差注入单元405由一信号发生装置和一处理芯片组成，处理芯片把稳定性定标模块3输出中的幅度误差和误差相位定标模块2输出的相位误差调制到理想线性调频信号中，并将得到的误差注入模块405输出的合成信号在匹配滤波器402中进行匹配滤波，也同样获取其分辨率、积分旁瓣比、峰值旁瓣比。将这两组指标通过减法器单元403，分别获取分辨率、积分旁瓣比和峰值旁瓣比相应差的绝对值，并将结果通过输出接口单元404，将输出到分析结果判读模块6。接收下一帧内定标数据，重复上述操作，直到处理完所有数据。

分析结果判读模块6接收来自稳定性定标模块3、相位误差定标模块2、TR组件频域定标模块5、可靠性验证模块4的数据流。该模块的功能主要是对处理的结果进行分析，判断雷达的工作状态。

如图6所示，对于稳定性定标模块3检验单元的输出结果，分析各帧数据功率峰值处的相位变化和幅度变化，如果幅度变化波动小于0.5dB则属于正常，相位变化波动小于3°时为正常状态；

对于相位误差定标检验单元2的输出结果，如果二次相位误差小于10°，其他高次相位误差小于6°时为正常状态；

对于TR组件频域定标模块5的输出结果，如果频谱幅度变化波动小于0.5dB，则为正常状态；

根据可靠性检测模块4中得到的两组指标的对比结果，包括：分辨率、积分旁瓣比和峰值旁瓣比，如果对应指标之差在5％以下，说明分析结果正确；否则，检查稳定性定标模块3和相位误差定标模块2。

如果上述指标都合格，则雷达工作状态正常，可进行***传递函数的测量，否则，返回相应的模块进行检查。

一种星载SAR内定标信号处理实现方法，如图7所示，包括以下步骤：

步骤(1)：原始内定标信号按帧的形式由有效数据抽取模块1的输入接口单元101输入，并成对进入匹配滤波器102中进行匹配滤波，取其匹配滤波后功率的最大值之间差的绝对值；如果该值很小，可直接去除，不进行后续操作；如果该值很大，判定这两组数据为有效数据，通过输出接口单元103，将信号输出到稳定性定标模块3、相位误差定标模块2、TR组件频域定标模块5、可靠性检验模块4。

步骤(2)：通过稳定性定标模块3的输入接口单元301的信号帧分两路，分别进入幅度特性保存单元304和匹配滤波器302，进入幅度特性保存单元304可将信号帧的信号幅度变换为曲线，并保存在该单元内；进入匹配滤波器302的信号滤波后输出到插值单元303，并取功率峰值处附近的数据进行插值；在插值序列中重新选取峰值的位置，得到该位置信号的幅度和相位并保存，然后重复插值操作，直到匹配滤波后的最大值处信号的相位变化在误差允许的微小范围内；输出接口单元305将幅度变化曲线传递给可靠性检验模块4，并把功率峰值处的相位和幅度传递给分析结果判读模块6。

步骤(3)：从相位误差定标模块2的输入接口单元201按帧读入有效的内定标信号到相位去除单元202，在相位去除单元202中，标准二次相位被除去，剩下的为误差相位；相位去除单元202的输出信号输入到相位拟合单元203，获取相位拟合曲线；相位拟合曲线通过相位误差预处理单元204，得到相位误差曲线，并输入到相位误差分析单元205，获取各高次相位误差的拟合曲线和峰峰值，并把拟合曲线通过输出接口单元206传递给可靠性检验模块4，把峰峰值传递给分析结果判读模块6。

步骤(4)：稳定性定标模块3和相位误差定标模块2的输出结果输入到可靠性检验模块4的误差注入单元405注入到理想线性调频信号中，得到的合成信号在匹配滤波器402中进行匹配滤波，获取其分辨率、积分旁瓣比、峰值旁瓣比与内定标信号按帧经过匹配滤波器得到的分辨率、积分旁瓣比和峰值旁瓣比比较，得到相应差的绝对值，并通过输出接口单元404输出到分析结果判读模块6。

步骤(5)：有效的内定标信号输入到TR组件频域定标模块5，用来检测TR组件的工作状态，并将处理后的结果和可靠性验证模块4验证得出的分析结果一起输出到分析结果判读模块6；最终由分析结果判读模块6分析所有的输入的处理结果，从而判断雷达的工作状态。

步骤(6)：接收下一帧内定标数据，重复步骤(1)至步骤(5)，直到处理完输入数据。

步骤(3)中相位误差定标模块2的相位去除单元202中，产生的理想线性调频信号在经过取共轭装置取共轭后，在乘法器中与有效的内定标信号相乘，此时输出信号的标准二次相位被除去，剩下的为误差相位。

如图8所示，步骤(3)中相位拟合单元203的处理步骤如下：

A、首先取相位去除单元203的输出信号的第一个采样点，并取其相位，作为相位曲线的第一个点。

B、在取共轭装置中取这第一个采样点的共轭，然后再乘法器中和第二个采样点相乘，取其乘积结果的相位。

C、把这个相位和第一个采样点的相位通过加法器相加，作为相位曲线的第二个点。

D、重复操作，直至所有采样点处理完毕，获得相位拟合曲线。

步骤(3)中相位误差定标模块2的相位误差预处理单元204中含有处理芯片可将输入的数据进行勒让德展开，相位拟合曲线通过输入该单元后即进行勒让德展开，获取一次相位误差和常数项；并利用减法器减去一次相位误差和常数项，如果一次相位误差峰值小于一个阈值(一般为1度)，则该单元处理结束，进入相位误差分析单元205；否则继续进行该拟合曲线的勒让德展开，重复以上操作。

相位误差预处理单元204中，勒让德展开式可按下式操作：

勒让德展开式为

其中，p_n(t)为勒让德多项式的归一化形式，其中T为每帧信号持续时间，t为采样间隔时间，前五项为：

$P_0\left(T\right)=\sqrt{\frac{1}{T}}$ $P_1\left(T\right)=\sqrt{\frac{3}{T}}\left(\frac{2t}{T}\right)$ $P_2\left(T\right)=\sqrt{\frac{5}{T}}(\frac{6t^2}{T^2}-\frac{1}{2})$

$P_3\left(T\right)=\sqrt{\frac{7}{T}}(\frac{20t^3}{T^3}-\frac{3t}{T})$ $P_4\left(T\right)=\sqrt{\frac{9}{T}}(\frac{70t^4}{T^4}-\frac{15t^2}{T^2}+\frac{3}{8})$

$P_5\left(T\right)=\sqrt{\frac{11}{T}}(\frac{252t^5}{T^5}-\frac{15t^3}{T^3}+\frac{15t}{4T}),$

因此，要求出误差曲线，只要求出系数b_n即可。为了求出b_n，可以利用展开式的正交性，即

${\∫}_{-\frac{T}{2}}^{\frac{T}{2}}{P}_i\left(t\right)P_j\left(t\right)\mathrm{dt}=\left\{\begin{array}{cc}0& i=j\\ 1& i\≠j\end{array}\right.,$ 则：

这样就可以求出误差曲线，及相应误差的峰峰值。

各次相位误差峰峰值的表达式如下，其中W_j代表峰峰值，单位为弧度。

$W_1=b_1\×\sqrt{\frac{3}{T}}$ $W_2=b_2\×\sqrt{\frac{5}{T}}\×1.5$ $W_3=b_3\×\sqrt{\frac{7}{T}}\×2$

$W_4=b_4\×\sqrt{\frac{1}{T}}\×\frac{30}{7}$ $W_5=b_5\×\sqrt{\frac{11}{T}}\×2.$

步骤(4)中可靠性检验模块4的误差注入单元405由一信号发生装置和一处理芯片组成，处理芯片把稳定性定标模块3输出中的幅度误差和误差相位定标模块2输出的相位误差调制到理想线性调频信号中，得到合成信号。

本实施例中，将一组内定标信号输入本发明中的平台，相位误差定标模块2中的相位拟合单元203中处理芯片型号为TMS320F28015，可靠性检验模块4的误差注入单元405中的处理芯片型号为TMS320LC549-80，随机取其中取相邻10帧内定标数据进行分析。

如图9a、图9b所示，为稳定性定标模块3功率峰值处的相位变化曲线和功率峰值处的幅度变化曲线。从图中可以看出，相位的变化范围为108.8°～109.3°之间，小于0.05°；幅度的变化范围为41.2dB～41.25dB之间，小于0.5dB。说明稳定性定标模块3输出的功率峰值处的幅度和相位的变化很小，即雷达***的工作状态十分的稳定。

从这10帧内定标数据中随机取一帧的进行相位分解，如图10所示，相位误差定标模块2输出的各高次相位误差峰峰值变化曲线，为内定标信号相位误差正交分解后得到的一次相位误差到五次相位误差。从图中看出，它们的峰峰值的变化范围为都在-1°～1°之间，都小于2°，说明各高次相位误差峰峰值相位误差变化很小，即雷达***工作正常。

如图11a、图11b、图11c所示，分别为这10帧内定标数据在可靠性检验模块4的匹配滤波器402中得到的分辨率、峰值旁瓣比和积分旁瓣比比较图。虚线分别表示稳定性定标模块3和相位误差定标模块2的输出结果输入到误差注入单元405注入到理想线性调频信号后，得到的合成信号经匹配滤波得到的分辨率、积分旁瓣比、峰值旁瓣比，实线分别表示内定标信号帧经匹配滤波得到的分辨率、积分旁瓣比和峰值旁瓣比。从图中可以看出，两者都基本重合。说明稳定性定标模块3和相位误差定标模块2分析得到的结果是正确的。附图中的曲线分别存在着一定的差异是由于：在相位分解中，本发明只分解处理了一次相位误差到五次相位误差的结果，但实际上还存在着更高次，即六次以上的相位误差，由于高次相位误差一般很小，故一般忽略不予以考虑，或者当随机噪声处理。

Claims (10)

1.一种星载SAR内定标信号处理平台***，包括TR组件频域定标模块、分析结果判读模块，其特征在于，还包括稳定性定标模块、相位误差定标模块、有效数据抽取模块和可靠性检验模块；

有效数据抽取模块用自适应相邻对比法将输入平台的原始内定标信号中的有效数据抽取出来，并把这组有效数据分别输出到稳定性定标模块、相位误差定标模块、TR组件频域定标模块和可靠性检验模块；稳定性定标模块测定匹配滤波后的信号功率峰值处的幅度和相位，反映雷达***的工作状态，并分别将处理后的相位和幅度信息输出到分析结果判读模块中，幅度变化曲线输出到可靠性验证模块中；相位误差定标模块采用高精度正交域误差相位分解方法对误差相位进行分解，得到正交的各次相位误差的峰值，并分别将处理后的各高次相位误差峰峰值输出到分析结果判读模块，各高次相位误差拟合曲线输出到可靠性验证模块；TR组件频域定标模块主要检测TR组件的工作状态，并将处理后的结果输出到分析结果判读模块；可靠性验证模块功能为验证整个平台分析结果正确与否，并将结果输出到分析结果判读模块；最终由分析结果判读模块分析所有的处理结果，从而判断雷达的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种星载SAR内定标信号处理平台***，其特征在于：所述有效数据抽取模块由输入接口单元、匹配滤波器和输出接口单元组成；

原始内定标信号按帧的形式由输入接口单元输入，并成对进入匹配滤波器中进行匹配滤波，取其匹配滤波后功率的最大值之间差的绝对值；如果该值很小，可直接去除，不进行后续操作；如果该值很大，判定这两组数据为有效数据，通过输出接口单元，将信号输出到稳定性定标模块、相位误差定标模块、TR组件频域定标模块、可靠性检验模块；处理完毕后进行下一对数据帧的处理，并重复操作，直到处理完全部的原始数据。

3.根据权利要求1所述的一种星载SAR内定标信号处理平台***，其特征在于：所述稳定性定标模块由输入接口单元、幅度特性保存单元、匹配滤波器、插值单元和输出接口单元组成；

通过输入接口单元的信号帧分两路，分别进入幅度特性保存单元和匹配滤波器，进入幅度特性保存单元可将信号帧的信号幅度变换为曲线，并保存在该单元内；进入匹配滤波器的信号滤波后输出到插值单元，并取功率峰值处附近的数据进行插值；在插值序列中重新选取峰值的位置，得到该位置信号的幅度和相位并保存，然后重复插值操作，直到匹配滤波后的最大值处信号的相位变化在误差允许的微小范围内；输出接口单元将幅度变化曲线传递给可靠性检验模块，并把功率峰值处的相位和幅度传递给分析结果判读模块。

4.根据权利要求1所述的一种星载SAR内定标信号处理平台***，其特征在于：所述相位误差定标模块由输入接口单元、相位去除单元、相位拟合单元、相位误差预处理单元、相位误差分析单元和输出接口单元组成；

从输入接口单元按帧读入有效的内定标信号到相位去除单元，在相位去除单元中，标准二次相位被除去，剩下的为误差相位；相位去除单元的输出信号输入到相位拟合单元，获取相位拟合曲线；相位拟合曲线通过相位误差预处理单元，得到相位误差曲线，并输入到相位误差分析单元，获取各高次相位误差的拟合曲线和峰峰值，并把拟合曲线通过输出接口单元传递给可靠性检验模块，把峰峰值传递给分析结果判读模块；重复上述操作，直到有效的内定标信号处理完毕。

5.根据权利要求1所述的一种星载SAR内定标信号处理平台***，其特征在于：所述可靠性检验模块通过借鉴点目标评估中的指标来对内定标信号匹配滤波后的结果进行分析，由输入接口单元、匹配滤波器、误差注入单元、减法器单元和输出接口单元组成；

稳定性定标模块和相位误差定标模块的输出结果输入到误差注入单元注入到理想线性调频信号中，得到的合成信号在匹配滤波器中进行匹配滤波，获取其分辨率、积分旁瓣比、峰值旁瓣比与内定标信号按帧经过匹配滤波器得到的分辨率、积分旁瓣比和峰值旁瓣比比较，得到相应差的绝对值，并通过输出接口单元输出到分析结果判读模块；再接收下一帧内定标数据，重复上述操作，直到处理完输入数据。

6.一种星载SAR内定标信号处理实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：原始内定标信号按帧的形式由有效数据抽取模块的输入接口单元输入，并成对进入匹配滤波器中进行匹配滤波，取其匹配滤波后功率的最大值之间差的绝对值；根据该值的大小判断是否有效；通过输出接口单元，将信号输出到稳定性定标模块、相位误差定标模块、TR组件频域定标模块、可靠性检验模块；

步骤二：通过稳定性定标模块的输入接口单元的信号帧分别进入幅度特性保存单元和匹配滤波器，进入幅度特性保存单元可将信号帧的信号幅度变换为曲线，并保存在该单元内；进入匹配滤波器的信号滤波后输出到插值单元，并取功率峰值处附近的数据进行插值；幅度变化曲线传递给可靠性检验模块，功率峰值处的相位和幅度传递给分析结果判读模块；

步骤三：读入有效的内定标信号到相位误差定标模块的相位去除单元，除去标准二次相位，剩下的为误差相位并输入到相位拟合单元，获取相位拟合曲线；相位拟合曲线通过相位误差预处理单元，得到相位误差曲线，并输入到相位误差分析单元，获取各高次相位误差的拟合曲线和峰峰值，并把拟合曲线传递给可靠性检验模块，峰峰值传递给分析结果判读模块；

步骤四：相关输出结果输入到可靠性检验模块的误差注入单元，并注入到理想线性调频信号中，得到的合成信号在匹配滤波器中进行匹配滤波，获取其分辨率、积分旁瓣比、峰值旁瓣比与内定标信号按帧经过匹配滤波器得到相应指标进行比较，得到相应差的绝对值，并通过输出接口单元输出到分析结果判读模块；

步骤五：有效的内定标信号输入到TR组件频域定标模块，用来检测TR组件的工作状态，并将处理后的结果和可靠性验证模块验证得出的分析结果一起输出到分析结果判读模块；最终由分析结果判读模块分析所有的输入的处理结果，从而判断雷达的工作状态；

步骤六：接收下一帧内定标数据，重复步骤一至步骤五，直到处理完输入数据。

7.根据权利要求6所述的一种星载SAR内定标信号处理实现方法，其特征在于：

所述步骤三中相位误差定标模块的相位去除单元中，产生的理想线性调频信号在经过取共轭装置取共轭后，在乘法器中与有效的内定标信号相乘，此时输出信号的标准二次相位被除去，剩下的为误差相位。

8.根据权利要求6所述的一种星载SAR内定标信号处理实现方法，其特征在于：所述步骤三中相位误差定标模块中的相位拟合单元的处理步骤如下：

A、首先取相位去除单元的输出信号的第一个采样点，作为相位曲线的第一个点；

B、在取共轭装置中取这第一个采样点的共轭，然后再乘法器中和第二个采样点相乘，取其乘积结果的相位；

C、把这个相位和第一个采样点的相位通过加法器相加，作为相位曲线的第二个点；

D、重复操作，直至所有采样点处理完毕，获得相位拟合曲线。

9.根据权利要求6所述的一种星载SAR内定标信号处理实现方法，其特征在于：所述步骤三中相位误差定标模块的相位误差预处理单元中，含有处理芯片可将输入的数据进行勒让德展开，相位拟合曲线通过输入该单元后即进行勒让德展开，获取一次相位误差和常数项；并利用减法器减去一次相位误差和常数项，如果一次相位误差峰值小于一个阈值，则该单元处理结束，进入相位误差分析单元；否则继续进行该拟合曲线的勒让德展开，重复以上操作。

10.根据权利要求6所述的一种星载SAR内定标信号处理实现方法，其特征在于：所述步骤四中可靠性检验模块的误差注入单元中，由一信号发生装置和一处理芯片组成，处理芯片把稳定性定标模块输出的幅度误差和误差相位定标模块输出的相位误差调制到理想线性调频信号中，得到合成信号。

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