【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及信號處理，尤其涉及一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法、系統(tǒng)、存儲介質(zhì)與電子設(shè)備。
技術(shù)介紹
1、目前，合成孔徑雷達(synthetic?aperture?radar,簡稱sar)是一種主動式遙感設(shè)備，sar系統(tǒng)可利用衛(wèi)星搭載，憑借其特有的合成孔徑技術(shù)進而實現(xiàn)對地球表面的高分辨率成像。相比于傳統(tǒng)光學(xué)遙感，星載sar具有全天候、全天時、穿透云霧等優(yōu)勢，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地球科學(xué)研究、災(zāi)害監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域。然而，隨著全球通信的飛速發(fā)展，無線頻譜愈來愈緊張，諸多電磁設(shè)備共享同一頻段，由此星載sar在執(zhí)行任務(wù)期間則不可避免地會接收到電磁環(huán)境中的射頻干擾。近些年，隨著越來越多的sar衛(wèi)星升空，同一波段的星載sar在軌道運轉(zhuǎn)交接處則有可能接收到來自于其他sar衛(wèi)星的相互射頻干擾。例如c波段的歐洲哨兵一號，在執(zhí)行任務(wù)期間與中國高分三號、加拿大radarsat-2發(fā)生了長時間的相互干擾。相互射頻干擾因持續(xù)時間長，帶寬大以及脈沖能量不穩(wěn)定等特點，會嚴重惡化sar圖像的質(zhì)量，極大影響后續(xù)的產(chǎn)品應(yīng)用，給干擾抑制帶來了極大挑戰(zhàn)。
2、干擾抑制是去除干擾影響進而獲取高質(zhì)量sar圖像數(shù)據(jù)的有效手段，為了降低干擾對sar系統(tǒng)的負面影響，國內(nèi)外的研究團隊圍繞sar數(shù)據(jù)中的干擾抑制問題進行了廣泛研究，并提出了多種經(jīng)典的干擾抑制方法。這些方法主要可分為三類：參數(shù)化、半?yún)?shù)化和非參數(shù)化方法。
3、參數(shù)化方法的核心思想是建立干擾信號的精確數(shù)學(xué)模型，從而能夠從sar回波數(shù)據(jù)中分離出干擾信號，達到抑制效果。典型的參數(shù)
4、半?yún)?shù)化方法則通過將復(fù)雜的信號分離問題轉(zhuǎn)化為超參數(shù)優(yōu)化問題來抑制干擾。例如，nguyen等采用了稀疏驅(qū)動的優(yōu)化策略以從sar數(shù)據(jù)中分離干擾信號；劉宏清等研究者在距離-時頻域內(nèi)運用稀疏表示重構(gòu)算法來實現(xiàn)干擾抑制，為后續(xù)相關(guān)算法的設(shè)計提供了新思路。黃巖等提出了一系列“低秩+稀疏”模型，表現(xiàn)出較好的抑制效果。當前此類方法的核心是基于含干擾sar回波的低秩與稀疏特性構(gòu)建不同干擾類型的優(yōu)化模型，以實現(xiàn)干擾與sar信號分離。
5、非參數(shù)化方法主要通過利用干擾信號的能量特征來進行抑制。目前，經(jīng)典的非參數(shù)化方法包括陷波濾波器、子帶對消法和子空間投影法。陷波濾波法通過在某一特定作用域?qū)⒏蓴_分量置零來抑制干擾；子帶對消法主要作用于聚焦后的圖像數(shù)據(jù)，利用功率譜對消干擾；子空間投影法則在時域和頻域都可使用，在處理窄帶和寬帶干擾方面都表現(xiàn)出色，能夠較好地保護有用信號，但其在干擾能量過強時會因子空間過度映射而產(chǎn)生異常響應(yīng)。
6、綜上，為獲得高質(zhì)量的sar圖像，開展針對sar散射波互干擾的高精度抑制研究具有重要意義，有效的互干擾抑制手段對于提升sar系統(tǒng)的生存能力至關(guān)重要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法、系統(tǒng)、存儲介質(zhì)與電子設(shè)備，能夠。
2、本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：
3、一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法，包括如下步驟：
4、步驟s101、根據(jù)軌道先驗信息與時頻關(guān)系估計互干擾的相關(guān)參數(shù)，對原始回波數(shù)據(jù)中的干擾信號進行距離向脈沖壓縮；
5、步驟s102、采用最大特征值序列檢測方法，檢測出距離向脈沖中是否含有干擾；
6、步驟s103、基于步驟s102中的干擾檢測結(jié)果，計算含干擾脈沖的相對信干比；
7、步驟s104、由相對信干比對含干擾的脈沖進行分類，得到高信干噪比與低信干噪比兩部分數(shù)據(jù)，即高信干噪比條件下的干擾信號和低信干噪比條件下的干擾信號；
8、步驟s105、使用特征子空間投影方法重構(gòu)高信干噪比條件下的干擾信號；
9、步驟s106、使用魯棒主成分分析方法提取低信干噪比條件下的干擾信號；
10、步驟s107、根據(jù)步驟s105和步驟s106重構(gòu)和提取到的干擾信號，將其從經(jīng)壓縮處理的合成孔徑雷達回波數(shù)據(jù)中濾除，最后將干擾濾除后的數(shù)據(jù)進行干擾的逆距離壓縮處理，恢復(fù)至無干擾的正常回波。
11、步驟s101具體為：
12、互干擾信號與sar信號本身十分相似，以dm為常數(shù)項系數(shù)，bm表示互干擾的帶寬，f表示頻率，fc和fm分別為sar衛(wèi)星和干擾源衛(wèi)星的載頻，km為干擾調(diào)頻率，tm為干擾從發(fā)射到接收的時延；j為虛數(shù)單位，下腳標帶的小符號均為區(qū)分干擾與目標信號，無實際含義，下標為c的為目標信號，下標為m的為干擾信號，互干擾信號頻譜可表示為：
13、
14、針對互干擾的頻域匹配濾波器設(shè)計可消去模型中的二次相位，表示為
15、
16、基于發(fā)生干擾時星載sar與干擾源衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)估計載頻fm，相關(guān)參數(shù)bm和km則結(jié)合強干擾在回波中的時頻關(guān)系進行估計；一般而言，兩sar衛(wèi)星載頻fc和fm大小是相近或一致的；由估計所得參數(shù)對含干擾的sar信號進行距離壓縮；忽略π/4相位項，則互干擾信號的距離向壓縮可表示為：
17、
18、對干擾進行頻域匹配濾波后的sar回波時域模型如下：
19、
20、其中dc、tc、kc和bc分別表示正常sar回波信號的幅值、時延、調(diào)頻率以及帶寬，其中，下標為c的為目標信號，下標為m的為干擾信號；經(jīng)互干擾距離壓縮處理后的建模表明，目標sar信號因濾波器相關(guān)參數(shù)不匹配而未像互干擾信號一樣成功壓縮；互干擾的距離壓縮效果與兩顆sar衛(wèi)星的載頻偏移有一定關(guān)聯(lián)，一般而言，滿足互干擾形成條件的載頻fc和fm都是相近或一致的，若二者相同或忽略其微小差異,此時互干擾距離壓縮效果最好。
21、在步驟s102中，采用最大特征值序列檢測方法，檢測出距離向脈沖中是否含有干擾，具體為：
22、最大特征值序列檢測法在此處被用于脈沖中是否含有互干擾的檢測：通過矩陣特征值分解得到最大特征值序列，而后設(shè)定閾值即可得到有無互干擾的最終檢測結(jié)果；基于互干擾距離壓縮后的信號，用na和nr分別表示sar信號方位向與距離向采樣點數(shù)，假定i＝1，2，…，na和z＝1，2，…，nr，以si(γz)表示第i條距離向脈沖信號的第z個采樣點，則此脈沖對應(yīng)的hankel矩陣可以表示為：
23、
24、其中m＝nr-n+1,據(jù)此可構(gòu)建此脈沖對應(yīng)的協(xié)方差矩陣cm＝hmhmh，n即為協(xié)方差矩陣的維度，通常在實際處理中根據(jù)情況設(shè)置為16至128；由構(gòu)建的協(xié)方差矩陣，對其進行特征值分解處理，取分解得到的最大特征值；逐脈沖進行上述處理，即可得本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法，其特征在于，在步驟S101包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法，其特征在于，所述的步驟S102包括如下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法，其特征在于，所述的步驟S103具體包括如下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法，其特征在于，所述的步驟S105具體包括如下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法，其特征在于，所述的步驟S106具體包括如下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法，其特征在于，所述的步驟S107具體包括如下步驟：
8.一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制
9.一種存儲介質(zhì)，其中存儲有多條程序，其特征在于，所述程序應(yīng)用由處理器加載并執(zhí)行以實現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一所述的一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法。
10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括存儲介質(zhì)、處理器；處理器，適用于執(zhí)行各條程序；存儲器，是用于存儲多條程序；其特征在于，所述存儲器執(zhí)行所述處理器上的程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-7任一所述的一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法，其特征在于，在步驟s101包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法，其特征在于，所述的步驟s102包括如下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法，其特征在于，所述的步驟s103具體包括如下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑制方法，其特征在于，所述的步驟s105具體包括如下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于匹配濾波的星載合成孔徑雷達散射波互干擾抑...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李寧，胡興旺，毋琳，舒高峰，趙建輝，黃亞博，
申請(專利權(quán))人：河南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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