CN107561535A - 一种合成孔径雷达距离模糊抑制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成孔径雷达(SAR)距离模糊抑制方法，采用预设相位调制规则，分别对水平(H)极化通道和垂直(V)极化通道发射的脉冲信号数据在方位向进行发射相位调制；获取所述经过发射相位调制的H极化通道和V极化通道发射脉冲信号数据对应的全极化回波数据，采用预设相位解调规则在方位向对所述全极化回波数据进行相位解调；采用预设方位向滤波器对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波，得到滤除距离模糊能量的回波数据。本发明还同时公开了一种SAR距离模糊抑制装置、存储器。
Description
技术领域
本发明涉及合成孔径雷达(SAR，Synthetic Aperture Radar)技术，尤其涉及一种SAR距离模糊抑制方法和装置。
背景技术
全极化SAR是SAR研究和发展的趋势，相对于单极化SAR而言，全极化SAR可以探测到更为丰富的地物散射信息；但是，全极化SAR***所面临的关键问题是：交叉极化通道受强同极化距离模糊信号的干扰，使得全极化SAR***的距离模糊问题相当严重。
星载SAR***中可以通过天线赋形的方法压制距离模糊区位置的天线副瓣达到抑制距离模糊的效果，也可以降低脉冲重复频率(PRF，Pulse Recurrence Frequency)使得距离模糊区域更加远离天线主瓣的方法来抑制距离模糊。
现有的距离模糊抑制方法包括：天线方向图赋形、正负调频技术，方位相位编码技术(APC，Azimuth Phase Coding)和距离向数字波束形成(DBF，Digital Beam Forming)技术。
其中，天线方向图赋形方法是通过压制距离模糊区对应的旁瓣位置从而降低接收到距离模糊能量，以达到抑制距离模糊的效果；但是，在天线的设计上需要极大的成本。正负调频技术的原理是将模糊能量平均分散到整个频带内，引起的负面效果是对于分布式目标效果较差。APC技术的本质是通过对发射脉冲的调制解调，将距离模糊能量转化为方位模糊，再在方位多普勒频域利用矩形滤波器去除带外的模糊能量；APC技术是在单极化SAR***提出的，无法直接运用于全极化SAR***。距离向DBF技术通过在测绘带内形成一个等效的窄波束高增益天线从而达到距离模糊的抑制效果；但是，距离向DBF技术增加了SAR***的通道数和复杂度。
因此，如何有效地提高全极化SAR***的距离模糊性能，且便于实施，节约成本，是目前亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种SAR距离模糊抑制方法和装置，能有效地提高全极化SAR***的距离模糊性能，且便于实施，节约成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种SAR距离模糊抑制方法，所述方法包括：
采用预设相位调制规则，分别对H极化通道和V极化通道发射的脉冲信号数据在方位向进行发射相位调制；
获取所述经过发射相位调制的H极化通道和V极化通道发射脉冲信号数据对应的全极化回波数据，采用预设相位解调规则在方位向对所述全极化回波数据进行相位解调；
采用预设方位向滤波器对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波，得到滤除距离模糊能量的回波数据。
上述方案中，所述采用预设相位调制规则，分别对H极化通道和V极化通道发射的脉冲信号数据在方位向进行发射相位调制，包括：
对所述H极化通道发射的脉冲信号数据不进行相位调制；
对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制；
所述对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制，包括：将所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据的顺序号与π的乘积作为自身调制相位，对所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据进行线性相位调制。
上述方案中，所述采用预设相位解调规则在方位向对所述全极化回波数据进行相位解调，包括：采用与主信号一致的发射相位对所述全极化回波数据进行相位解调。
上述方案中，所述采用预设方位向滤波器对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波，包括：
将所述解调的全极化回波数据转换到多普勒频域；
采用方位向频域维纳滤波器对所述多普勒频域的解调的全极化回波数据进行滤波。
上述方案中，所述方位向频域维纳滤波器的表达式为：
其中，S0(f)表示有用信号的方位向频谱，S-1(f)和S+1(f)分别表示一阶模糊信号的方位向频谱，σt表示噪声功率谱。
本发明实施例还提供了一种SAR距离模糊抑制装置，所述装置包括：调制模块、解调模块和滤波模块；其中，
所述调制模块，用于采用预设相位调制规则，分别对H极化通道和V极化通道发射的脉冲信号数据在方位向进行发射相位调制；
所述解调模块，用于获取所述经过发射相位调制的H极化通道和V极化通道发射脉冲信号数据对应的全极化回波数据，采用预设相位解调规则在方位向对所述全极化回波数据进行相位解调；
所述滤波模块，用于采用预设方位向滤波器对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波，得到滤除距离模糊能量的回波数据。
上述方案中，所述调制模块，具体用于：
对所述H极化通道发射的脉冲信号数据不进行相位调制；
对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制；
所述对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制，包括：将所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据的顺序号与π的乘积作为自身调制相位，对所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据进行线性相位调制。
上述方案中，所述解调模块，具体用于：采用与主信号一致的发射相位对所述全极化回波数据进行相位解调。
上述方案中，所述滤波模块，具体用于：
将所述解调的全极化回波数据转换到多普勒频域；
采用方位向频域维纳滤波器对所述多普勒频域的解调的全极化回波数据进行滤波。
上述方案中，所述方位向频域维纳滤波器的表达式为：
其中，S0(f)表示有用信号的方位向频谱，S-1(f)和S+1(f)分别表示一阶模糊信号的方位向频谱，σt表示噪声功率谱。
本发明实施例还提供了一种存储介质，其上存储由可执行程序，所述可执行程序被处理器执行时实现上述方案中任一种所述SAR距离模糊抑制方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种SAR距离模糊抑制装置，包括处理器、存储器及存储在存储器上并能够有所述处理器运行的可执行程序，所述处理器运行所述可执行程序时执行上述方案中任一种所述SAR距离模糊抑制方法的步骤。
本发明实施例所提供的SAR距离模糊抑制方法和装置，采用预设相位调制规则，分别对水平(H)极化通道和垂直(V)极化通道发射的脉冲信号数据在方位向进行发射相位调制；获取所述经过发射相位调制的H极化通道和V极化通道发射脉冲信号数据对应的全极化回波数据，采用预设相位解调规则在方位向对所述全极化回波数据进行相位解调；采用预设方位向滤波器对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波，得到滤除距离模糊能量的回波数据。如此，抑制了全极化SAR回波信号中的模糊能量，有效地提高全极化SAR***的距离模糊性能，并且不增加SAR***的通道和复杂度，无需重新设计天线，便于实施，节约成本。
附图说明
图1为本发明实施例SAR距离模糊抑制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例全极化SAR***调制后的发射相位示意图；
图3为本发明实施例全极化SAR***解调后回波方位频谱的示意图；
图4为本发明实施例同极化与交叉极化通道的距离模糊比对比图；
图5为本发明实施例同极化与交叉极化通道的实测结果对比图；
图6为本发明实施例SAR距离模糊抑制装置的组成结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例中，采用预设相位调制规则，分别对H极化通道和V极化通道发射的脉冲信号数据在方位向进行发射相位调制；获取所述经过发射相位调制的H极化通道和V极化通道发射脉冲信号数据对应的全极化回波数据，采用预设相位解调规则在方位向对所述全极化回波数据进行相位解调；采用预设方位向滤波器对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波，得到滤除距离模糊能量的回波数据。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例提供的SAR距离模糊抑制方法，如图1所示，包括：
步骤101：采用预设相位调制规则，分别对H极化通道和V极化通道发射的脉冲信号数据在方位向进行发射相位调制；
在全极化SAR***中，H和V极化通道交替发射脉冲；这里，可以对H和V极化通道交替发射脉冲对应的脉冲信号数据在方位向上进行发射相位调制；其中，所述全极化SAR***可以是星载全极化SAR***等。
进一步的，所述预设相位调制规则可以如图2所示，即对所述H极化通道发射的脉冲信号数据不进行相位调制；对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制；所述对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制包括：将所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据的顺序号与π的乘积作为自身调制相位，对所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据进行线性相位调制，相位调制方法可以用表达式(1)表示：
其中，表示H极化通道的发射脉冲信号的调制相位，表示V极化通道的发射脉冲信号的调制相位，n表示第几个发射脉冲，即脉冲信号数据的顺序号；
调制完成后，SAR***发射所述脉冲信号数据；通常，SAR***采用交替发射与极化信号的方式发射。
步骤102：获取所述经过发射相位调制的H极化通道和V极化通道发射脉冲信号数据对应的全极化回波数据，采用预设相位解调规则在方位向对所述全极化回波数据进行相位解调；
全极化SAR***中，H极化通道和V极化通道分别发送脉冲，再由H和V通道分别接收回波数据，形成HH、HV、VH和VV四通道极化回波数据，即全极化回波数据；
这里，可以对由全极化SAR***H和V通道接收到的四通道极化回波数据，再使用预设相位解调规则对整个全极化回波信号进行相位解调；所述预设相位解调规则可以是：使用与主信号一致的发射相位对整个全极化回波信号进行相位解调；这里，所述主信号是指全极化SAR***的有用信号，具体的解调方式可以用表达式(2)表示：
φdemo(n)＝φmod(n-m) (2)
其中，φdemo(n)表示解调相位，n表示第几个接收脉冲，m表示发射脉冲与接收脉冲的脉冲间隔。
采用上述方法进行调制和解调对主信号没有影响，由于使用的解调相位是主信号使用的发射相位，所以解调后主信号的残留相位为0，因此，主信号的方位频谱不会发生偏移；
而调制解调后全极化SAR***四通道极化回波数据中的k阶距离模糊信号的剩余相位可以用表达式(3)表示：
其中，p表示四个极化通道：HH、HV、VH和VV，k＝even表示偶数模糊区，k＝odd表示奇数模糊区；
由表达式(3)可以看出全极化SAR***经过调制解调后，HH和VH通道在偶数模糊区上没有剩余相位，而HV和VV通道在偶数模糊区有一个的残留相位，因此，经过所述调制解调后残留的固定相位不会对偶数模糊区的信号频谱产生影响；但是，H通道和V通道的所有分量的奇数阶信号在方位向上均产生剩余的线性相位根据方位时间tm＝n/PRF可以得到表达式(4)：
根据表达式(4)可以看出，奇数模糊区的信号在多普勒频域会产生PRF/2的频移；经过解调后的回波数据方位频谱的示意图如图3所示。
步骤103：采用预设方位向滤波器对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波，得到滤除距离模糊能量的回波数据；
这里，可以根据调试和解调的规则预设方位向滤波器，对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波。所述预设方位向滤波器可以是方位向频域维纳滤波器，可以基于最小均方差理论(MMSE)，即使得无模糊信号与滤波后信号的均方差最小化，构建方位向频域维纳滤波器；首先将所述解调的全极化回波数据转换到多普勒频域；再采用方位向频域维纳滤波器对所述多普勒频域的解调的全极化回波数据进行滤波，如此，不仅可以滤除带外模糊能量，还能滤除一部分带内的模糊能量；
采用方位向频域维纳滤波器的关键点是主信号与模糊信号的频谱存在“不一致性”；经过调制解调后距离向模糊能量转化到了方位向，并且在多普勒频域内距离模糊频谱相对于主信号频谱发生偏移；维纳滤波器在解决MMSE问题上表现出良好的性能，维纳滤波器可以用表达式(5)表示：
其中；表示S0(f)有主信号，即用信号的方位向频谱，S-1(f)和S+1(f)分别表示负一阶模糊信号的方位向频谱和正一阶模糊信号的方位向频谱，σt表示噪声功率谱；这里所述S0(f)、S-1(f)、S+1(f)和σt可以根据全极化SAR***的参数，采用现有计算模型获取；
经过本步骤后，已完成了全极化SAR***的距离模糊抑制过程，得到了滤除距离模糊能量的回波数据。
下面结合具体示例对本发明起到的作用作进一步详细的描述。
本示例对全极化SAR***的距离模糊比(RASR)进行仿真对比，采用的L波段雷达***参数如表1所示；
| 发射信号载频 | 1.26GHz | 发射信号带宽 | 140MHz |
| 发射脉冲宽度 | 70us | 俯仰角 | 35° |
| 平台高度 | 607km | 平台飞行速度 | 7500m/s |
| ***多普勒带宽 | 1235.9Hz | 天线长度 | 2.9m |
表1
经过本发明实施例方法的方位滤波后全极化SAR***的距离模糊比可以用表达式(6)表示：
其中，Cak表示k阶模糊信号的方位向频谱滤波系数，C0表示有用信号的方位向滤波比。Sak表示阶模糊信号能量，S0表示有用信号能量；
如果采用维纳滤波器，则计算***RASR的滤波系数Cak和用信号的方位向滤波比C0可以分别用表达式(7)和表达式(8)表示：
其中，H(f)为频域维纳滤波器，其中G′ak表示***的方位向天线方向图，G0′表示有用信号的方向图。
图4(a)和图4(b)分别为L波段传统全极化SAR***在使用本发明实施例方法时***同极化通道距离模糊比曲线与***交叉极化通道的距离模糊比曲线。根据仿真结果可以看出全极化SAR***同极化通道数据由于奇数模糊区为交叉极化模糊信号，使得同极化通道的模糊性能没有恶化，能够达到***要求；但是，交叉极化通道数据由于奇数模糊区为同极化模糊信号，有用信号受到模糊信号的影响很大，交叉极化通道的距离模糊比急剧下降。对于同极化通道，奇数模糊区为能量较低的HV极化信号，所以采用本发明实施例方法使同极化通道的距离模糊比改善比较小，距离模糊比提高了约2dB。对于交叉极化通道来说，由于交叉极化通道的奇数模糊区的信号为能量较高的同极化信号，所以使用本发明实施例方法后滤除的能量比同极化通道多，导致交叉极化通道的距离模糊性能改善效果比同极化通道明显，交叉极化通道的距离模糊性能提高了约7dB，极大的提高了***的交叉极化通道的距离模糊性能。
L波段VH极化通道与HH极化通道在使用和未使用本发明情况下的实测SAR图像如图5所示，图5可以明显反应出本发明实施例方法对面目标的距离模糊抑制效果。图5(a)为传统全极化SAR***VH交叉极化的回波图像，由于受同极化距离模糊污染严重，使得图像的质量急剧下降，与交叉极化VH图5(a)相比，在传统全极化SAR***下，HH同极化回波图像5(b)受距离模糊影响很小。如图5(c)和图5(d)分别为采用本发明实施例方法进行距离模糊抑制的VH交叉极化的回波图像和HH同极化的回波图像，通过本发明实施例方法进行距离模糊抑制后，传统全极化SAR***HH通道与HV通道绝大部分模糊能量被去除，VH通道和HH通道的图像性能均得到了极大的改善。
本发明实施例提供的SAR距离模糊抑制装置，如图6所示，包括：调制模块61、解调模块62和滤波模块63；其中，
所述调制模块61，用于采用预设相位调制规则，分别对H极化通道和V极化通道发射的脉冲信号数据在方位向进行发射相位调制；
在全极化SAR***中，H和V极化通道交替发射脉冲；这里，可以对H和V极化通道交替发射脉冲对应的脉冲信号数据在方位向上进行发射相位调制；其中，所述全极化SAR***可以是星载全极化SAR***等。
进一步的，所述预设相位调制规则可以如图2所示，即对所述H极化通道发射的脉冲信号数据不进行相位调制；对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制；所述对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制包括：将所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据的顺序号与π的乘积作为自身调制相位，对所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据进行线性相位调制，相位调制方法可以用表达式(1)表示；
其中，表示H极化通道的发射脉冲信号的调制相位，表示V极化通道的发射脉冲信号的调制相位，n表示第几个发射脉冲，即脉冲信号数据的顺序号；
调制完成后，SAR***发射所述脉冲信号数据；通常，SAR***采用交替发射与极化信号的方式发射。
所述解调模块62，用于获取所述经过发射相位调制的H极化通道和V极化通道发射脉冲信号数据对应的全极化回波数据，采用预设相位解调规则在方位向对所述全极化回波数据进行相位解调；
全极化SAR***中，H极化通道和V极化通道分别发送脉冲，再由H和V通道分别接收回波数据，形成HH、HV、VH和VV四通道极化回波数据，即全极化回波数据；
这里，可以对由全极化SAR***H和V通道接收到的四通道极化回波数据，再使用预设相位解调规则对整个全极化回波信号进行相位解调；所述预设相位解调规则可以是：使用与主信号一致的发射相位对整个全极化回波信号进行相位解调；这里，所述主信号是指全极化SAR***的有用信号，具体的解调方式可以用表达式(2)表示；
其中，φdemo(n)表示解调相位，n表示第几个接收脉冲，m表示发射脉冲与接收脉冲的脉冲间隔。
采用上述方法进行调制和解调对主信号没有影响，由于使用的解调相位是主信号使用的发射相位，所以解调后主信号的残留相位为0，因此，主信号的方位频谱不会发生偏移；
而调制解调后全极化SAR***四通道极化回波数据中的k阶距离模糊信号的剩余相位可以用表达式(3)表示；
其中，p表示四个极化通道：HH、HV、VH和VV，k＝even表示偶数模糊区，k＝odd表示奇数模糊区；
由表达式(3)可以看出全极化SAR***经过调制解调后，HH和VH通道在偶数模糊区上没有剩余相位，而HV和VV通道在偶数模糊区有一个的残留相位，因此，经过所述调制解调后残留的固定相位不会对偶数模糊区的信号频谱产生影响；但是，H通道和V通道的所有分量的奇数阶信号在方位向上均产生剩余的线性相位根据方位时间tm＝n/PRF可以得到表达式(4)；
根据表达式(4)可以看出，奇数模糊区的信号在多普勒频域会产生PRF/2的频移；经过解调后的回波数据方位频谱的示意图如图3所示。
所述滤波模块63，用于采用预设方位向滤波器对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波，得到滤除距离模糊能量的回波数据；
这里，可以根据调试和解调的规则预设方位向滤波器，对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波。所述预设方位向滤波器可以是方位向频域维纳滤波器，可以基于最小均方差理论(MMSE)，即使得无模糊信号与滤波后信号的均方差最小化，构建方位向频域维纳滤波器；首先将所述解调的全极化回波数据转换到多普勒频域；再采用方位向频域维纳滤波器对所述多普勒频域的解调的全极化回波数据进行滤波，如此，不仅可以滤除带外模糊能量，还能滤除一部分带内的模糊能量；
采用方位向频域维纳滤波器的关键点是主信号与模糊信号的频谱存在“不一致性”；经过调制解调后距离向模糊能量转化到了方位向，并且在多普勒频域内距离模糊频谱相对于主信号频谱发生偏移；维纳滤波器在解决MMSE问题上表现出良好的性能，维纳滤波器可以用表达式(5)表示；
其中；表示S0(f)有主信号，即用信号的方位向频谱，S-1(f)和S+1(f)分别表示负一阶模糊信号的方位向频谱和正一阶模糊信号的方位向频谱，σt表示噪声功率谱；这里所述S0(f)、S-1(f)、S+1(f)和σt可以根据全极化SAR***的参数，采用现有计算模型获取；
经过本步骤后，已完成了全极化SAR***的距离模糊抑制过程，得到了滤除距离模糊能量的回波数据。
在实际应用中，所述调制模块71、解调模块72和滤波模块73均可由SAR***的中央处理器(CPU)、微处理器(MPU)、数字信号处理器(DSP)、或现场可编程门阵列(FPGA)实现。
本发明实施例提供的存储介质，其上存储由可执行程序，所述可执行程序被处理器执行时实现SAR距离模糊抑制方法，如图1所示，所述方法包括：
步骤101：采用预设相位调制规则，分别对H极化通道和V极化通道发射的脉冲信号数据在方位向进行发射相位调制；
在全极化SAR***中，H和V极化通道交替发射脉冲；这里，可以对H和V极化通道交替发射脉冲对应的脉冲信号数据在方位向上进行发射相位调制；其中，所述全极化SAR***可以是星载全极化SAR***等。
进一步的，所述预设相位调制规则可以如图2所示，即对所述H极化通道发射的脉冲信号数据不进行相位调制；对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制；所述对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制包括：将所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据的顺序号与π的乘积作为自身调制相位，对所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据进行线性相位调制，相位调制方法可以用表达式(1)表示；
其中，表示H极化通道的发射脉冲信号的调制相位，表示V极化通道的发射脉冲信号的调制相位，n表示第几个发射脉冲，即脉冲信号数据的顺序号；
调制完成后，SAR***发射所述脉冲信号数据；通常，SAR***采用交替发射与极化信号的方式发射。
步骤102：获取所述经过发射相位调制的H极化通道和V极化通道发射脉冲信号数据对应的全极化回波数据，采用预设相位解调规则在方位向对所述全极化回波数据进行相位解调；
全极化SAR***中，H极化通道和V极化通道分别发送脉冲，再由H和V通道分别接收回波数据，形成HH、HV、VH和VV四通道极化回波数据，即全极化回波数据；
这里，可以对由全极化SAR***H和V通道接收到的四通道极化回波数据，再使用预设相位解调规则对整个全极化回波信号进行相位解调；所述预设相位解调规则可以是：使用与主信号一致的发射相位对整个全极化回波信号进行相位解调；这里，所述主信号是指全极化SAR***的有用信号，具体的解调方式可以用表达式(2)表示；
其中，φdemo(n)表示解调相位，n表示第几个接收脉冲，m表示发射脉冲与接收脉冲的脉冲间隔。
采用上述方法进行调制和解调对主信号没有影响，由于使用的解调相位是主信号使用的发射相位，所以解调后主信号的残留相位为0，因此，主信号的方位频谱不会发生偏移；
而调制解调后全极化SAR***四通道极化回波数据中的k阶距离模糊信号的剩余相位可以用表达式(3)表示；
其中，p表示四个极化通道：HH、HV、VH和VV，k＝even表示偶数模糊区，k＝odd表示奇数模糊区；
由表达式(3)可以看出全极化SAR***经过调制解调后，HH和VH通道在偶数模糊区上没有剩余相位，而HV和VV通道在偶数模糊区有一个的残留相位，因此，经过所述调制解调后残留的固定相位不会对偶数模糊区的信号频谱产生影响；但是，H通道和V通道的所有分量的奇数阶信号在方位向上均产生剩余的线性相位根据方位时间tm＝n/PRF可以得到表达式(4)；
根据表达式(4)可以看出，奇数模糊区的信号在多普勒频域会产生PRF/2的频移；经过解调后的回波数据方位频谱的示意图如图3所示。
步骤103：采用预设方位向滤波器对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波，得到滤除距离模糊能量的回波数据；
这里，可以根据调试和解调的规则预设方位向滤波器，对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波。所述预设方位向滤波器可以是方位向频域维纳滤波器，可以基于最小均方差理论(MMSE)，即使得无模糊信号与滤波后信号的均方差最小化，构建方位向频域维纳滤波器；首先将所述解调的全极化回波数据转换到多普勒频域；再采用方位向频域维纳滤波器对所述多普勒频域的解调的全极化回波数据进行滤波，如此，不仅可以滤除带外模糊能量，还能滤除一部分带内的模糊能量；
采用方位向频域维纳滤波器的关键点是主信号与模糊信号的频谱存在“不一致性”；经过调制解调后距离向模糊能量转化到了方位向，并且在多普勒频域内距离模糊频谱相对于主信号频谱发生偏移；维纳滤波器在解决MMSE问题上表现出良好的性能，维纳滤波器可以用表达式(5)表示；
其中；表示S0(f)有主信号，即用信号的方位向频谱，S-1(f)和S+1(f)分别表示负一阶模糊信号的方位向频谱和正一阶模糊信号的方位向频谱，σt表示噪声功率谱；这里所述S0(f)、S-1(f)、S+1(f)和σt可以根据全极化SAR***的参数，采用现有计算模型获取；
经过本步骤后，已完成了全极化SAR***的距离模糊抑制过程，得到了滤除距离模糊能量的回波数据。
本发明实施例提供的一种SAR距离模糊抑制装置，包括处理器、存储器及存储在存储器上并能够有所述处理器运行的可执行程序，所述处理器运行所述可执行程序时执行实现SAR距离模糊抑制方法，如图1所示，所述方法包括：
步骤101：采用预设相位调制规则，分别对H极化通道和V极化通道发射的脉冲信号数据在方位向进行发射相位调制；
在全极化SAR***中，H和V极化通道交替发射脉冲；这里，可以对H和V极化通道交替发射脉冲对应的脉冲信号数据在方位向上进行发射相位调制；其中，所述全极化SAR***可以是星载全极化SAR***等。
进一步的，所述预设相位调制规则可以如图2所示，即对所述H极化通道发射的脉冲信号数据不进行相位调制；对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制；所述对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制包括：将所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据的顺序号与π的乘积作为自身调制相位，对所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据进行线性相位调制，相位调制方法可以用表达式(1)表示；
其中，表示H极化通道的发射脉冲信号的调制相位，表示V极化通道的发射脉冲信号的调制相位，n表示第几个发射脉冲，即脉冲信号数据的顺序号；
调制完成后，SAR***发射所述脉冲信号数据；通常，SAR***采用交替发射与极化信号的方式发射。
步骤102：获取所述经过发射相位调制的H极化通道和V极化通道发射脉冲信号数据对应的全极化回波数据，采用预设相位解调规则在方位向对所述全极化回波数据进行相位解调；
全极化SAR***中，H极化通道和V极化通道分别发送脉冲，再由H和V通道分别接收回波数据，形成HH、HV、VH和VV四通道极化回波数据，即全极化回波数据；
这里，可以对由全极化SAR***H和V通道接收到的四通道极化回波数据，再使用预设相位解调规则对整个全极化回波信号进行相位解调；所述预设相位解调规则可以是：使用与主信号一致的发射相位对整个全极化回波信号进行相位解调；这里，所述主信号是指全极化SAR***的有用信号，具体的解调方式可以用表达式(2)表示；
其中，φdemo(n)表示解调相位，n表示第几个接收脉冲，m表示发射脉冲与接收脉冲的脉冲间隔。
采用上述方法进行调制和解调对主信号没有影响，由于使用的解调相位是主信号使用的发射相位，所以解调后主信号的残留相位为0，因此，主信号的方位频谱不会发生偏移；
而调制解调后全极化SAR***四通道极化回波数据中的k阶距离模糊信号的剩余相位可以用表达式(3)表示；
其中，p表示四个极化通道：HH、HV、VH和VV，k＝even表示偶数模糊区，k＝odd表示奇数模糊区；
由表达式(3)可以看出全极化SAR***经过调制解调后，HH和VH通道在偶数模糊区上没有剩余相位，而HV和VV通道在偶数模糊区有一个的残留相位，因此，经过所述调制解调后残留的固定相位不会对偶数模糊区的信号频谱产生影响；但是，H通道和V通道的所有分量的奇数阶信号在方位向上均产生剩余的线性相位根据方位时间tm＝n/PRF可以得到表达式(4)；
根据表达式(4)可以看出，奇数模糊区的信号在多普勒频域会产生PRF/2的频移；经过解调后的回波数据方位频谱的示意图如图3所示。
步骤103：采用预设方位向滤波器对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波，得到滤除距离模糊能量的回波数据；
这里，可以根据调试和解调的规则预设方位向滤波器，对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波。所述预设方位向滤波器可以是方位向频域维纳滤波器，可以基于最小均方差理论(MMSE)，即使得无模糊信号与滤波后信号的均方差最小化，构建方位向频域维纳滤波器；首先将所述解调的全极化回波数据转换到多普勒频域；再采用方位向频域维纳滤波器对所述多普勒频域的解调的全极化回波数据进行滤波，如此，不仅可以滤除带外模糊能量，还能滤除一部分带内的模糊能量；
采用方位向频域维纳滤波器的关键点是主信号与模糊信号的频谱存在“不一致性”；经过调制解调后距离向模糊能量转化到了方位向，并且在多普勒频域内距离模糊频谱相对于主信号频谱发生偏移；维纳滤波器在解决MMSE问题上表现出良好的性能，维纳滤波器可以用表达式(5)表示；
其中；表示S0(f)有主信号，即用信号的方位向频谱，S-1(f)和S+1(f)分别表示负一阶模糊信号的方位向频谱和正一阶模糊信号的方位向频谱，σt表示噪声功率谱；这里所述S0(f)、S-1(f)、S+1(f)和σt可以根据全极化SAR***的参数，采用现有计算模型获取；
经过本步骤后，已完成了全极化SAR***的距离模糊抑制过程，得到了滤除距离模糊能量的回波数据。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种合成孔径雷达SAR距离模糊抑制方法，其特征在于，所述方法包括：
采用预设相位调制规则，分别对水平H极化通道和垂直V极化通道发射的脉冲信号数据在方位向进行发射相位调制；
获取所述经过发射相位调制的H极化通道和V极化通道发射脉冲信号数据对应的全极化回波数据，采用预设相位解调规则在方位向对所述全极化回波数据进行相位解调；
采用预设方位向滤波器对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波，得到滤除距离模糊能量的回波数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用预设相位调制规则，分别对H极化通道和V极化通道发射的脉冲信号数据在方位向进行发射相位调制，包括：
对所述H极化通道发射的脉冲信号数据不进行相位调制；
对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制；
所述对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制，包括：将所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据的顺序号与π的乘积作为自身调制相位，对所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据进行线性相位调制。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用预设相位解调规则在方位向对所述全极化回波数据进行相位解调，包括：采用与主信号一致的发射相位对所述全极化回波数据进行相位解调。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述采用预设方位向滤波器对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波，包括：
将所述解调的全极化回波数据转换到多普勒频域；
采用方位向频域维纳滤波器对所述多普勒频域的解调的全极化回波数据进行滤波。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方位向频域维纳滤波器的表达式为：
<mrow>
<mi>H</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>f</mi>
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</mrow>
<mrow>
<msub>
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<mo>(</mo>
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<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>&sigma;</mi>
<mi>t</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，S0(f)表示有用信号的方位向频谱，S-1(f)和S+1(f)分别表示一阶模糊信号的方位向频谱，σt表示噪声功率谱。
6.一种SAR距离模糊抑制装置，其特征在于，所述装置包括：调制模块、解调模块和滤波模块；其中，
所述调制模块，用于采用预设相位调制规则，分别对H极化通道和V极化通道发射的脉冲信号数据在方位向进行发射相位调制；
所述解调模块，用于获取所述经过发射相位调制的H极化通道和V极化通道发射脉冲信号数据对应的全极化回波数据，采用预设相位解调规则在方位向对所述全极化回波数据进行相位解调；
所述滤波模块，用于采用预设方位向滤波器对完成相位解调的所述全极化回波数据进行滤波，得到滤除距离模糊能量的回波数据。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调制模块，具体用于：
对所述H极化通道发射的脉冲信号数据不进行相位调制；
对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制；
所述对所述V极化通道发射的脉冲信号数据进行线性相位调制，包括：将所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据的顺序号与π的乘积作为自身调制相位，对所述V极化通道当前发射的脉冲信号数据进行线性相位调制。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述解调模块，具体用于：采用与主信号一致的发射相位对所述全极化回波数据进行相位解调。
9.根据权利要求6至8任一项所述的装置，其特征在于，所述滤波模块，具体用于：
将所述解调的全极化回波数据转换到多普勒频域；
采用方位向频域维纳滤波器对所述多普勒频域的解调的全极化回波数据进行滤波。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述方位向频域维纳滤波器的表达式为：
<mrow>
<mi>H</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>f</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
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<mn>0</mn>
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<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>f</mi>
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</mrow>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>S</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
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</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>f</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
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<mrow>
<mo>+</mo>
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</mrow>
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<mrow>
<mo>(</mo>
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<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>&sigma;</mi>
<mi>t</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，S0(f)表示有用信号的方位向频谱，S-1(f)和S+1(f)分别表示一阶模糊信号的方位向频谱，σt表示噪声功率谱。
11.一种存储介质，其上存储由可执行程序，其特征在于，所述可执行程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述SAR距离模糊抑制方法的步骤。
12.一种SAR距离模糊抑制装置，包括处理器、存储器及存储在存储器上并能够有所述处理器运行的可执行程序，其特征在于，所述处理器运行所述可执行程序时执行如权利要求1至5任一项所述SAR距离模糊抑制方法的步骤。
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