CN112147643A - 一种gnss-r***成像预处理的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种GNSS‑R***成像预处理的方法及装置，该方法包括：确定GNSS‑R***中的直达信号以及反射信号，并根据预设的本地参考信号将直达信号进行压缩处理得到第一信号；根据第一信号确定相关峰信息以及根据相关峰信息对第一信号进行修正得到修正后的信号；确定GNSS‑R***中接收机和发射机的位置信息，根据位置信息以及预设的偏置误差补偿因子计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差；根据时延误差和相位误差重构生成反射参考信号，根据反射参考信号将反射信号进行压缩处理得到第二信号，根据相位误差对第二信号进行相位误差补偿得到第三信号，以使得基于第三信号进行成像。本申请解决了现有技术中***成像效果差的技术问题。

Description

一种GNSS-R***成像预处理的方法及装置

技术领域

本申请涉及GNSS-R成像技术领域，尤其涉及一种GNSS-R***成像预处理的方法及装置。

背景技术

随着全球导航卫星的不断发展，全球导航卫星***(global navigationsatellite system，GNSS)的微波遥感技术(GNSS-Reflections或 GNSS-Remotesensing，GNSS-R)的应用也受到了广泛关注。基于GNSS-R 的双基成像***是一种典型的利用GNSS反射信号作为照射源的新型探测***。该***顾名思义是一种以全球导航卫星GPS(US)、GLONASS(RU)、Galileo (EU)和BDS(CN)作为发射平台，通过接收导航卫星的直达波和照射目标后的反射回波进行成像和定位。GNSS-R的双基成像***作为双基成像***，基于空基接收平台的GNSS-R的双基成像涉及包括如下两项重要的关键技术：一项是基于GNSS-R成像***的信号同步；另一项是基于GNSS-R成像***的成像方法。

目前，传统的基于GNSS-R成像算法中，信号同步是基于导航信号的传统同步方法，该同步方法存在如下技术问题：一方面，其同步过程包含捕获、跟踪等多个环节，同步算法流程复杂、计算复杂度高且建立同步的时间很长，无法保证高效性和实时性；另一方面，传统信号同步方法是针对PWM信号的同步方法，无法应用与基于GNSS-R成像体制的同步过程。而成像的过程推导大多基于地面固定平台，没有考虑同步残差补偿，从而导致成像效果差，甚至无法聚焦。

发明内容

本申请解决的技术问题是：针对现有技术中***成像效果差的问题，提供了一种GNSS-R***成像预处理的方法及装置，本申请实施例所提供的方案中，根据预设的本地参考信号将所述直达信号进行压缩处理得到第一信号，然后根据所第一信号确定相关峰信息以及根据相关峰信息对第一信号进行修正得到修正后的信号，然后根据GNSS-R***中接收机和发射机的位置信息以及预设的偏置误差补偿因子计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差，即根据本地参考信号和直达信号确定时延和相位同步误差；进一步，再根据时延误差和相位误差重构生成反射参考信号，最后，根据反射参考信号将反射信号进行压缩处理得到第二信号，根据相位误差对第二信号进行相位误差补偿得到第三信号，即根据相位误差对反射信号进行同步残差补偿，不仅将信号同步过程与成像过程有机结合在一起，还提高成像时的聚焦效果以及提高成像效果。

第一方面，本申请实施例提供一种GNSS-R***成像预处理的方法，该方法包括：

确定GNSS-R***中的直达信号以及反射信号，并根据预设的本地参考信号将所述直达信号进行压缩处理得到第一信号；

根据所述第一信号确定相关峰信息以及根据所述相关峰信息对所述第一信号进行修正得到修正后的信号；

确定所述GNSS-R***中接收机和发射机的位置信息，根据所述位置信息以及预设的偏置误差补偿因子计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差；

根据所述时延误差和所述相位误差重构生成反射参考信号，根据所述反射参考信号将所述反射信号进行压缩处理得到第二信号，根据所述相位误差对所述第二信号进行相位误差补偿得到第三信号，以使得基于所述第三信号进行成像。

本申请实施例所提供的方案中，根据预设的本地参考信号将所述直达信号进行压缩处理得到第一信号，然后根据所第一信号确定相关峰信息以及根据相关峰信息对第一信号进行修正得到修正后的信号，然后根据GNSS-R***中接收机和发射机的位置信息以及预设的偏置误差补偿因子计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差，即根据本地参考信号和直达信号确定由于发射与接收端使用了独立的本振，接收目标回波中错过了公共的时间参考，而可能引入时延和相位同步误差；进一步，再根据时延误差和相位误差重构生成反射参考信号，最后，根据反射参考信号将反射信号进行压缩处理得到第二信号，根据相位误差对第二信号进行相位误差补偿得到第三信号，即根据相位误差对反射信号进行同步残差补偿，不仅将信号同步过程与成像过程有机结合在一起，还提高成像时的聚焦效果以及提高成像效果。

可选地，根据所述第一信号确定相关峰信息以及根据所述相关峰信息对所述第一信号进行修正得到修正后的信号，包括：

根据所述第一信号确定任意相邻的前一时刻和后一时刻所对应的相关峰位置和相位，将所述前一时刻和后一时刻所对应的相关峰相位进行作差处理得到处理结果；

根据所述处理结果判断所述后一时刻所对应的相关峰相位是否发生变化；

若发生变化，则对所述第一信号中的相位进行修正得到所述修正后的信号。

可选地，根据所述位置信息以及预设的偏置误差补偿因子计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差，包括：

根据所位置信息以及所述偏置误差补偿因子计算得到任一时刻所述直达信号的基线距离；

根基所述基线距离以及预设的直达信号的时延信息以及多普勒信息计算得到所述时延误差和所述相位误差。

可选地，根据所位置信息以及所述偏置误差补偿因子计算得到任一时刻所述直达信号的基线距离，包括：

通过如下公式计算任一时刻所述直达信号的基线距离：

L(τ₀，(x,y,z))＝|T(t_n)-R(t_n)|+ξ(x,y,z)

其中，L(τ₀，(x,y,z))表示所述基线距离；τ₀表示所述任一时刻；T(t_n)表示所述任一时刻发射机的位置信息；R(t_n)表示所述任一时刻接收机的位置信息；ξ(x,y,z)表示所述偏置误差补偿因子。

可选地，根基所述基线距离以及预设的直达信号的时延信息以及多普勒信息计算得到所述时延误差和所述相位误差，包括：

通过如下公式计算得到所述时延误差和所述相位误差：

其中，

表示所述时延误差；τ_p(t_n)表示所述预设的直达信号的时延信息； c表示电磁波在空间传播的速度；

表示所述相位误差；

表示所述预设的直达信号的多普勒信息；λ表示电磁波在空间传播的波长。

可选地，根据所述时延误差和所述相位误差重构生成反射参考信号，包括：

通过如下公式重构生成反射参考信号：

其中，S_{R_ref}(t_n)表示所述反射参考信号；C_B2A( )表示伪随机码。

可选地，根据所述相位误差对所述第二信号进行相位误差补偿得到第三信号，包括：

通过如下公式对所述第二信号进行补偿得到所述第三信号：

其中，R′_{R_out}(t_n,τ)表示所述第三信号；R_{R_out}(t_n,τ)表示所述第二信号。

可选地，还包括：

根据预设的BP成像算法以及所述第三信号计算方位向压缩输出结果，并根据所述方位向压缩输出结果判断是否满足预设成像同步精度阈值；

若不满足，则调整所述偏置误差补偿因子重新计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差，直达所述方位向压缩输出结果满足所述预设成像同步精度阈值为止。

第二方面，本申请实施例提供了一种GNSS-R***成像预处理的装置，该装置包括：

处理单元，用于确定GNSS-R***中的直达信号以及反射信号，并根据预设的本地参考信号将所述直达信号进行压缩处理得到第一信号；

修正单元，用于根据所述第一信号确定相关峰信息以及根据所述相关峰信息对所述第一信号进行修正得到修正后的信号；

计算单元，用于确定所述GNSS-R***中接收机和发射机的位置信息，根据所述位置信息以及预设的偏置误差补偿因子计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差；

补偿单元，用于根据所述时延误差和所述相位误差重构生成反射参考信号，根据所述反射参考信号将所述反射信号进行压缩处理得到第二信号，根据所述相位误差对所述第二信号进行相位误差补偿得到第三信号，以使得基于所述第三信号进行成像。

可选地，所述修正单元，具体用于：

根据所述第一信号确定任意相邻的前一时刻和后一时刻所对应的相关峰位置和相位，将所述前一时刻和后一时刻所对应的相关峰相位进行作差处理得到处理结果；

根据所述处理结果判断所述后一时刻所对应的相关峰相位是否发生变化；

若发生变化，则对所述第一信号中的相位进行修正得到所述修正后的信号。

可选地，所述计算单元，具体用于：

根据所位置信息以及所述偏置误差补偿因子计算得到任一时刻所述直达信号的基线距离；

根基所述基线距离以及预设的直达信号的时延信息以及多普勒信息计算得到所述时延误差和所述相位误差。

可选地，所述计算单元，具体用于：

通过如下公式计算任一时刻所述直达信号的基线距离：

L(τ₀，(x,y,z))＝|T(t_n)-R(t_n)|+ξ(x,y,z)

其中，L(τ₀，(x,y,z))表示所述基线距离；τ₀表示所述任一时刻；T(t_n)表示所述任一时刻发射机的位置信息；R(t_n)表示所述任一时刻接收机的位置信息；ξ(x,y,z)表示所述偏置误差补偿因子。

可选地，所述计算单元，具体用于：

通过如下公式计算得到所述时延误差和所述相位误差：

其中，

表示所述时延误差；τ_p(t_n)表示所述预设的直达信号的时延信息； c表示电磁波在空间传播的速度；

表示所述相位误差；

表示所述预设的直达信号的多普勒信息；λ表示电磁波在空间传播的波长。

可选地，所述补偿单元，具体用于：

通过如下公式重构生成反射参考信号：

其中，S_{R_ref}(t_n)表示所述反射参考信号；C_B2A( )表示伪随机码。

可选地，所述补偿单元，具体用于：

通过如下公式对所述第二信号进行补偿得到所述第三信号：

其中，R′_{R_out}(t_n,τ)表示所述第三信号；R_{R_out}(t_n,τ)表示所述第二信号。

可选地，所述计算单元，还用于：

根据预设的BP成像算法以及所述第三信号计算方位向压缩输出结果，并根据所述方位向压缩输出结果判断是否满足预设成像同步精度阈值；

若不满足，则调整所述偏置误差补偿因子重新计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差，直达所述方位向压缩输出结果满足所述预设成像同步精度阈值为止。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的一种GNSS-R***成像预处理的方法的流程示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种峰值相位的差分示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种GNSS-R***成像预处理的装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供的方案中，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种GNSS-R***成像预处理的方法做进一步详细的说明，该方法具体实现方式可以包括以下步骤(方法流程如图1所示)：

步骤101，确定GNSS-R***中的直达信号以及反射信号，并根据预设的本地参考信号将所述直达信号进行压缩处理得到第一信号。

在本申请实施例所提供的方案中，在GNSS-R***中同步和成像过程首先需要通过本地参考信号对直达信号进行匹配滤波，例如，本地参考信号可以是本地生成的P代码。由于在GNSS-R***中导航信息的值可以为1或-1，即导航信息可以表示为一个相位项，并且导航信息的振幅AP和初始相位

在以下的处理中可以忽略，考虑到所有这些因素，下面以北斗B2A信号为例，对上述确定GNSS-R***中的直达信号以及反射信号的过程进行简要说明。

具体的，卫星发射的发射复信号通过下式表示：

S_B2A(t)＝C_B2A[t]·exp[-j2πf₀t+jπD_s(t)] (1)

其中，S_B2A(t)表示发射复信号；C_B2A[t]表示预设的伪随机码；f₀表示载波频率；D_s(t)表示导航信息的值。

进一步，根据上述公式(1)所示的发射复信号得到直达信号，以及将直达信号进行正交解调得到解调后的直达信号，具体的，解调后的直达信号通过下式表示：

其中，

表示解调后的直达信号；τ_H(t_n)表示直达信号时延；τ_δ(t_n) 表示***同步时延误差；f_d(t_n)表示直达信号对应的瞬时多普勒频率；

表示***同步相位误差。

在本申请实施例所提供的方案中，确定反射信号的过程与上述确定直达信号的过程类似，在此不赘述。

进一步，在确定出直达信号之后，需要根据预设的本地参考信号将所述直达信号进行压缩处理得到第一信号，其中，第一信号是指匹配滤波后的信号。具体的，第一信号可通过如下表达式表示：

其中，R_{H_B2A}(t_n,τ)表示第一信号；S_{H_B2A_ref}(τ)表示预设的本地参考信号；Λ[·]表示B2A码匹配滤波输出结果。

步骤102，根据所述第一信号确定相关峰信息以及根据所述相关峰信息对所述第一信号进行修正得到修正后的信号。

在本申请实施例所提供的方案中，在确定出第一信后之后，根据第一信号可以确定相关峰信息，其中，相关峰信息包括相关峰的位置以相关峰的相位。具体的，根据上述公式(3)中第一信号可以确定出相关峰的位置和相关峰的相位如下所示：

τ_peak＝τ_H(t_n)+τ_δ(t_n)

其中，τ_peak表示相关峰的位置；

表示相关峰的相位。

进一步，根据上述公式(4)可知，πD_s(t_n)这一项为±π，即意味着相位跳变将出现在导航信息被调制的地方，因此，为了避免相位跳变对第一信号的影响，需要对第一信号进行修正得到修正后的信号。具体的，在本申请实施例所提供的方案中，根据第一信号确定相关峰信息以及根据相关峰信息对第一信号进行修正得到修正后的信号方式有多种，下面以一种较佳的方式为例进行说明。

在一种可能实现的方式中，根据所述第一信号确定相关峰信息以及根据所述相关峰信息对所述第一信号进行修正得到修正后的信号，包括：根据所述第一信号确定任意相邻的前一时刻和后一时刻所对应的相关峰位置和相位，将所述前一时刻和后一时刻所对应的相关峰相位进行作差处理得到处理结果；根据所述处理结果判断所述后一时刻所对应的相关峰相位是否发生变化；若发生变化，则对所述第一信号中的相位进行修正得到所述修正后的信号。

在本申请实施例所提供的方案中，可以通过对相邻的前一时刻和后一时刻的峰值相位进行差分处理来检测导航消息是否被调制。具体的，参见图2，本申请实施例提供了一种峰值相位的差分示意图。前一时刻和后一时刻的峰值相位之间的差值可通过如下公式表示：

其中，

表示前一时刻和后一时刻的峰值相位之间的差值；Δτ_H(t_n)表示脉冲重复间隔(Pulse Repetition Interval，PRI)的差分时延；ΔD_s(t_n)表示导航信息引起的相位变化；

表示相位同步误差波动。

进一步，根据

值判断相关峰相位是否发生变化；若发生变化，则对所述第一信号中的相位进行修正得到所述修正后的信号。具体的，修正后的信号参见下式所示：

根据上述公式(6)可确定，此时GNSS-R***中多普勒相位项如下所示：

步骤103，确定所述GNSS-R***中接收机和发射机的位置信息，根据所述位置信息以及预设的偏置误差补偿因子计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差。

具体的，根据发射机和接收机的位置信息以及预设的偏置误差补偿因子计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差的方式有多种，下面以一种较佳的方式为例进行说明。

在一种可能实现的方式中，根据所述位置信息以及预设的偏置误差补偿因子计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差，包括：根据所位置信息以及所述偏置误差补偿因子计算得到任一时刻所述直达信号的基线距离；根基所述基线距离以及预设的直达信号的时延信息以及多普勒信息计算得到所述时延误差和所述相位误差。

具体的，直达信号的基线距离为卫星到达接收机位置的理论计算距离。

进一步，在一种可能实现的方式中，根据所位置信息以及所述偏置误差补偿因子计算得到任一时刻所述直达信号的基线距离，包括：

通过如下公式计算任一时刻所述直达信号的基线距离：

L(τ₀，(x，y，z))＝|T(tn)-R(tn)|+ξ(x，y，z)

其中，L(τ₀，(x,y,z))表示所述基线距离；τ₀表示所述任一时刻；T(t_n)表示所述任一时刻发射机的位置信息；R(t_n)表示所述任一时刻接收机的位置信息；ξ(x,y,z)表示所述偏置误差补偿因子。

进一步，在一种可能实现的方式中，根基所述基线距离以及预设的直达信号的时延信息以及多普勒信息计算得到所述时延误差和所述相位误差，包括：

通过如下公式计算得到所述时延误差和所述相位误差：

其中，

表示所述时延误差；τ_p(t_n)表示所述预设的直达信号的时延信息； c表示电磁波在空间传播的速度；

表示所述相位误差；

表示所述预设的直达信号的多普勒信息；λ表示电磁波在空间传播的波长。

步骤104，根据所述时延误差和所述相位误差重构生成反射参考信号，根据所述反射参考信号将所述反射信号进行压缩处理得到第二信号，根据所述相位误差对所述第二信号进行相位误差补偿得到第三信号，以使得基于所述第三信号进行成像。

具体的，在计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差之后，根据时延误差和相位误差重构生成反射参考信号。在本申请实施例所提供的方案中，根据时延误差和相位误差重构生成反射参考信号的方式有多种，下面以一种较佳的方式为例进行说明。

在一种可能实现的方式中，根据所述时延误差和所述相位误差重构生成反射参考信号，包括：

通过如下公式重构生成反射参考信号：

其中，S_{R_ref}(t_n)表示所述反射参考信号；C_B2A( )表示伪随机码。

进一步，根据所述反射参考信号将所述反射信号进行压缩处理得到第二信号，具体的，第二信号可以通过如下公式表示：

进一步，根据所述相位误差对所述第二信号进行相位误差补偿得到第三信号。具体的，根据所述相位误差对所述第二信号进行相位误差补偿得到第三信号的方式有多种，下面以一种较佳的方式为例进行说明。

在一种可能实现的方式中，根据所述相位误差对所述第二信号进行相位误差补偿得到第三信号，包括：

通过如下公式对所述第二信号进行补偿得到所述第三信号：

其中，R′_{R_out}(t_n,τ)表示所述第三信号；R_{R_out}(t_n,τ)表示所述第二信号。

根据上述第三信号的表达式可以确定反射信号的时延信息和相位信息，具体时延信息和相位信息如下所示：

其中，τ_{p_out}表示反射信号的时延信息；

表示反射信号的相位信息。

根据上述公式(9)和公式(10)可以看出GNSS-R***中同步时延误差τ_δ(t_n)和同步相位误差

已完全剔除。

进一步，为了保证处理后的反射信号满足同步成像的精度要求，在一种可能实现的方式中，本申请实施例所提供的方案，在步骤104之后，还包括：

根据预设的BP成像算法以及所述第三信号计算方位向压缩输出结果，并根据所述方位向压缩输出结果判断是否满足预设成像同步精度阈值；

若不满足，则跳转到步骤103，调整所述偏置误差补偿因子重新计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差，直达所述方位向压缩输出结果满足所述预设成像同步精度阈值为止。

为了验证上述预处理后的反射信号满足成像同步精度要求，下面对得到的反射信号进行验证，下面对反射信号验证过程进行简要介绍。

首先，基于BP成像算法的点目标A累积曲线对第三信号进行积分。累积曲线由时延的理论计算确定第三信号的方位向压缩输出，具体的，第三信号的方位向压缩输出可通过下式表示：

I(A)＝∫R′_{R_out}(t_n，τ)·exp[jφ_out(t_n)]dt_n (11)

其中，

表示合成孔径时间t₀时点目标A的理论双基距离。

进一步，可将BP算法的方位向压缩表示为：

根据上述公式(12)可以确定出距离向与方位向模糊度函数已经分离成上述CP和sinc两个分量，故通过本申请实施例所提供的方案所获得的图像理论上具有良好的聚焦性，并且相位信息也得到了保持。

本申请实施例所提供的方案中，根据预设的本地参考信号将所述直达信号进行压缩处理得到第一信号，然后根据所第一信号确定相关峰信息以及根据相关峰信息对第一信号进行修正得到修正后的信号，然后根据GNSS-R***中接收机和发射机的位置信息以及预设的偏置误差补偿因子计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差，即根据本地参考信号和直达信号确定由于发射与接收端使用了独立的本振，接收目标回波中错过了公共的时间参考，而可能引入时延和相位同步误差；进一步，再根据时延误差和相位误差重构生成反射参考信号，最后，根据反射参考信号将反射信号进行压缩处理得到第二信号，根据相位误差对第二信号进行相位误差补偿得到第三信号，即根据相位误差对反射信号进行同步残差补偿，不仅将信号同步过程与成像过程有机结合在一起，还提高成像时的聚焦效果以及提高成像效果。

基于与上述图1所示的方法相同的发明构思，本申请实施例提供了一种 GNSS-R***成像预处理的装置，参见图3，该装置包括：

处理单元301，用于确定GNSS-R***中的直达信号以及反射信号，并根据预设的本地参考信号将所述直达信号进行压缩处理得到第一信号；

修正单元302，用于根据所述第一信号确定相关峰信息以及根据所述相关峰信息对所述第一信号进行修正得到修正后的信号；

计算单元303，用于确定所述GNSS-R***中接收机和发射机的位置信息，根据所述位置信息以及预设的偏置误差补偿因子计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差；

补偿单元304，用于根据所述时延误差和所述相位误差重构生成反射参考信号，根据所述反射参考信号将所述反射信号进行压缩处理得到第二信号，根据所述相位误差对所述第二信号进行相位误差补偿得到第三信号，以使得基于所述第三信号进行成像。

可选地，所述修正单元302，具体用于：

根据所述第一信号确定任意相邻的前一时刻和后一时刻所对应的相关峰位置和相位，将所述前一时刻和后一时刻所对应的相关峰相位进行作差处理得到处理结果；

根据所述处理结果判断所述后一时刻所对应的相关峰相位是否发生变化；

若发生变化，则对所述第一信号中的相位进行修正得到所述修正后的信号。

可选地，所述计算单元303，具体用于：

根据所位置信息以及所述偏置误差补偿因子计算得到任一时刻所述直达信号的基线距离；

根基所述基线距离以及预设的直达信号的时延信息以及多普勒信息计算得到所述时延误差和所述相位误差。

可选地，所述计算单元303，具体用于：

通过如下公式计算任一时刻所述直达信号的基线距离：

L(τ₀，(x，y，z))＝|T(t_n)-R(t_n)|+ξ(x，y，z)

其中，L(τ₀，(x,y,z))表示所述基线距离；τ₀表示所述任一时刻；T(t_n)表示所述任一时刻发射机的位置信息；R(t_n)表示所述任一时刻接收机的位置信息；ξ(x,y,z)表示所述偏置误差补偿因子。

可选地，所述计算单元303，具体用于：

通过如下公式计算得到所述时延误差和所述相位误差：

其中，

表示所述时延误差；τ_p(t_n)表示所述预设的直达信号的时延信息； c表示电磁波在空间传播的速度；

表示所述相位误差；

表示所述预设的直达信号的多普勒信息；λ表示电磁波在空间传播的波长。

可选地，所述补偿单元304，具体用于：

通过如下公式重构生成反射参考信号：

其中，S_{R_ref}(t_n)表示所述反射参考信号；C_B2A( )表示伪随机码。

可选地，所述补偿单元304，具体用于：

通过如下公式对所述第二信号进行补偿得到所述第三信号：

其中，R′_{R_out}(t_n,τ)表示所述第三信号；R_{R_out}(t_n,τ)表示所述第二信号。

可选地，所述计算单元303，还用于：

根据预设的BP成像算法以及所述第三信号计算方位向压缩输出结果，并根据所述方位向压缩输出结果判断是否满足预设成像同步精度阈值；

若不满足，则调整所述偏置误差补偿因子重新计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差，直达所述方位向压缩输出结果满足所述预设成像同步精度阈值为止。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/ 或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种GNSS-R***成像预处理的方法，其特征在于，包括：

确定GNSS-R***中的直达信号以及反射信号，并根据预设的本地参考信号将所述直达信号进行压缩处理得到第一信号；

根据所述第一信号确定相关峰信息以及根据所述相关峰信息对所述第一信号进行修正得到修正后的信号；

确定所述GNSS-R***中接收机和发射机的位置信息，根据所述位置信息以及预设的偏置误差补偿因子计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差；

根据所述时延误差和所述相位误差重构生成反射参考信号，根据所述反射参考信号将所述反射信号进行压缩处理得到第二信号，根据所述相位误差对所述第二信号进行相位误差补偿得到第三信号，以使得基于所述第三信号进行成像。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一信号确定相关峰信息以及根据所述相关峰信息对所述第一信号进行修正得到修正后的信号，包括：

根据所述第一信号确定任意相邻的前一时刻和后一时刻所对应的相关峰位置和相位，将所述前一时刻和后一时刻所对应的相关峰相位进行作差处理得到处理结果；

根据所述处理结果判断所述后一时刻所对应的相关峰相位是否发生变化；

若发生变化，则对所述第一信号中的相位进行修正得到所述修正后的信号。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述位置信息以及预设的偏置误差补偿因子计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差，包括：

根据所位置信息以及所述偏置误差补偿因子计算得到任一时刻所述直达信号的基线距离；

根基所述基线距离以及预设的直达信号的时延信息以及多普勒信息计算得到所述时延误差和所述相位误差。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所位置信息以及所述偏置误差补偿因子计算得到任一时刻所述直达信号的基线距离，包括：

通过如下公式计算任一时刻所述直达信号的基线距离：

L(τ₀，(x,y,z))＝|T(t_n)-R(t_n)|+ξ(x,y,z)

其中，L(τ₀，(x,y,z))表示所述基线距离；τ₀表示所述任一时刻；T(t_n)表示所述任一时刻发射机的位置信息；R(t_n)表示所述任一时刻接收机的位置信息；ξ(x,y,z)表示所述偏置误差补偿因子。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根基所述基线距离以及预设的直达信号的时延信息以及多普勒信息计算得到所述时延误差和所述相位误差，包括：

通过如下公式计算得到所述时延误差和所述相位误差：

其中，

表示所述时延误差；τ_o(t_n)表示所述预设的直达信号的时延信息；c表示电磁波在空间传播的速度；

表示所述相位误差；

表示所述预设的直达信号的多普勒信息；λ表示电磁波在空间传播的波长。

6.如权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，根据所述时延误差和所述相位误差重构生成反射参考信号，包括：

通过如下公式重构生成反射参考信号：

其中，S_{R_ref}(t_n)表示所述反射参考信号；C_B2A()表示伪随机码。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述相位误差对所述第二信号进行相位误差补偿得到第三信号，包括：

通过如下公式对所述第二信号进行补偿得到所述第三信号：

其中，R′_{R_out}(t_n,τ)表示所述第三信号；R_{R_out}(t_n,τ)表示所述第二信号。

8.如权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

根据预设的BP成像算法以及所述第三信号计算方位向压缩输出结果，并根据所述方位向压缩输出结果判断是否满足预设成像同步精度阈值；

若不满足，则调整所述偏置误差补偿因子重新计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差，直达所述方位向压缩输出结果满足所述预设成像同步精度阈值为止。

9.一种GNSS-R***成像预处理的装置，其特征在于，包括：

处理单元，用于确定GNSS-R***中的直达信号以及反射信号，并根据预设的本地参考信号将所述直达信号进行压缩处理得到第一信号；

修正单元，用于根据所述第一信号确定相关峰信息以及根据所述相关峰信息对所述第一信号进行修正得到修正后的信号；

计算单元，用于确定所述GNSS-R***中接收机和发射机的位置信息，根据所述位置信息以及预设的偏置误差补偿因子计算出成像时反射信号压缩所对应的时延误差和相位误差；

补偿单元，用于根据所述时延误差和所述相位误差重构生成反射参考信号，根据所述反射参考信号将所述反射信号进行压缩处理得到第二信号，根据所述相位误差对所述第二信号进行相位误差补偿得到第三信号，以使得基于所述第三信号进行成像。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述修正单元，具体用于：

根据所述第一信号确定任意相邻的前一时刻和后一时刻所对应的相关峰位置和相位，将所述前一时刻和后一时刻所对应的相关峰相位进行作差处理得到处理结果；

根据所述处理结果判断所述后一时刻所对应的相关峰相位是否发生变化；

若发生变化，则对所述第一信号中的相位进行修正得到所述修正后的信号。

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