【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及信號(hào)處理，尤其是涉及基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法。
技術(shù)介紹
1、干涉合成孔徑雷達(dá)（interferometry?synthetic?aperture?radar?,insar）因其能夠獲取地形高度信息的能力，在遙感領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。近年來，隨著低空經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在小型平臺(tái)上部署雷達(dá)執(zhí)行遙感任務(wù)已成為一個(gè)熱點(diǎn)研究方向。因此，將insar與無人機(jī)等小型平臺(tái)結(jié)合具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，這些平臺(tái)為雷達(dá)系統(tǒng)提供的資源非常有限，這對(duì)回波數(shù)據(jù)的高效采集、存儲(chǔ)和傳輸提出了重大挑戰(zhàn)。尤其是，insar需要發(fā)射寬帶波形并對(duì)地面場(chǎng)景進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)，這會(huì)一過程會(huì)產(chǎn)生海量的回波數(shù)據(jù)。此外，兩個(gè)干涉通道的存在使得數(shù)據(jù)量加倍，這進(jìn)一步增加了insar系統(tǒng)與小型雷達(dá)平臺(tái)集成的難度。在1997年，g.?fornaro等人在g.?fornaro,?v.?pascazio?and?g.?schirinzi,?”syntheticaperture?radar?interferometry?using?one?bit?coded?raw?and?reference?signals,”ieee?transactions?on?geoscience?and?remote?sensing,?vol.?35,?no.?5,?pp.?1245-1253,?sep.?1997中分析了單比特量化insar的可行性，證明了盡管單比特量化會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的高度失真，但干涉相位仍保留了足夠的信息用以提取數(shù)字高程模型（digital?elevat
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的已有的單比特insar技術(shù)僅僅對(duì)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行了過采樣操作，而并未對(duì)后續(xù)頻帶內(nèi)殘余的量化噪聲進(jìn)行進(jìn)一步處理的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟：
3、步驟1、設(shè)置量化閾值，將噪聲與有用信號(hào)在頻譜中進(jìn)行分離；
4、步驟2、設(shè)計(jì)一個(gè)帶通濾波器對(duì)步驟1中的量化噪聲進(jìn)行抑制；
5、步驟3、根據(jù)雷達(dá)圖像的相鄰像素點(diǎn)的強(qiáng)相關(guān)性和殘余量化噪聲的弱相關(guān)性，對(duì)像素能量進(jìn)行相干積累，提高信噪比。
6、優(yōu)選的，步驟1中設(shè)置量化閾值，將噪聲與有用信號(hào)在頻譜中進(jìn)行分離的過程如下：
7、s11、設(shè)置量化閾值，表達(dá)式如下：
8、；
9、s12、計(jì)算雷達(dá)接收機(jī)處的sar回波信號(hào)，表達(dá)式如下：
10、；
11、s13、根據(jù)sar回波信號(hào)和量化閾值獲得量化后的信號(hào)，表達(dá)式如下：
12、；
13、s14、對(duì)s13量化后的信號(hào)進(jìn)行頻域分析，將噪聲與有用信號(hào)在頻譜中進(jìn)行分離，表達(dá)式如下：
14、；
15、式中，表示回波信號(hào)的幅度，表示指數(shù)函數(shù)，為虛數(shù)單位，為回波信號(hào)的相位，其是快時(shí)間變量的函數(shù)，表示量化閾值的幅度，表示閾值的頻率，與分別表示雷達(dá)快時(shí)間與慢時(shí)間，表示符號(hào)函數(shù)，和分別表示信號(hào)實(shí)部和虛部的提取算子，表示量化后的時(shí)域信號(hào)，表示傅里葉變換算子，是關(guān)于級(jí)數(shù)變量和的常數(shù)，為頻率變量，為原始sar回波信號(hào)的頻譜。
16、優(yōu)選的，步驟2中設(shè)計(jì)的帶通濾波器具體為：帶通濾波器的通帶寬度比信號(hào)的帶寬大，帶通濾波器的通帶寬度是信號(hào)帶寬的1.2倍-1.4倍，且?guī)V波器的中心頻率與基帶的信號(hào)成分中心頻率對(duì)齊。
17、優(yōu)選的，步驟2中通過設(shè)計(jì)的帶通濾波器對(duì)量化噪聲進(jìn)行抑制的表達(dá)式如下：
18、；
19、式中，表示通過帶通濾波器（即經(jīng)過量化噪聲抑制）后的信號(hào)頻譜，為帶通濾波器的傳遞函數(shù)。
20、優(yōu)選的，步驟3中根據(jù)雷達(dá)圖像的相鄰像素點(diǎn)的強(qiáng)相關(guān)性和殘余量化噪聲的弱相關(guān)性，對(duì)像素能量進(jìn)行相干積累的具體過程為：對(duì)步驟2中獲得的進(jìn)行傅里葉逆變換，得到濾波后的時(shí)域信號(hào)，分別在干涉合成孔徑雷達(dá)自帶的兩個(gè)接收通道中對(duì)該濾波后的信號(hào)進(jìn)行二維脈沖壓縮成像處理，獲得兩幅雷達(dá)圖像；根據(jù)雷達(dá)圖像的相鄰像素點(diǎn)的強(qiáng)相關(guān)性和殘余量化噪聲的弱相關(guān)性，對(duì)相鄰的雷達(dá)圖像像素點(diǎn)以數(shù)字波束形成的形式進(jìn)行像素能量相干積累。
21、優(yōu)選的，對(duì)相鄰的雷達(dá)圖像像素點(diǎn)以數(shù)字波束形成的形式進(jìn)行像素能量相干積累的過程如下：
22、從某幅雷達(dá)圖像中任意挑選一個(gè)像素點(diǎn)，在距離向提取出其周圍的個(gè)像素點(diǎn)（一般取值為3到7），利用這些像素點(diǎn)間的相關(guān)性，構(gòu)造加權(quán)向量實(shí)現(xiàn)能量相干疊加，表達(dá)式如下：
23、；
24、式中，為數(shù)字波束形成所使用的加權(quán)向量，加權(quán)向量可以根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)或雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)，采用自適應(yīng)或者非自適應(yīng)的方式靈活構(gòu)造，構(gòu)造的原則一般是像素點(diǎn)的最大信噪比；進(jìn)行上述能量相干積累后，圖像的信噪比得到有效提升，所以提取的像素點(diǎn)相位與真實(shí)的回波信號(hào)相位更為接近。
25、優(yōu)選的，信噪比snr的計(jì)算表達(dá)式如下：
26、；
27、式中，和分別表示反映信號(hào)和噪聲能量的2范數(shù)。
28、因此，本專利技術(shù)采用上述基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，具有以下有益效果：
29、（1）通過時(shí)變量化閾值可以有效分離量化噪聲與有用信號(hào)，緩解圖像失真并抑制量化噪聲，從而提高高程圖像精度；
30、（2）通過設(shè)計(jì)頻率帶通濾波器，可以有效抑制量化噪聲，減少對(duì)后續(xù)處理的干擾；
31、（3）通過對(duì)像素能量進(jìn)行相干積累，提升了雷達(dá)圖像的信噪比與相位估計(jì)精度，進(jìn)而提高最終數(shù)字高程圖像質(zhì)量。
32、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，步驟1中設(shè)置量化閾值，將噪聲與有用信號(hào)在頻譜中進(jìn)行分離的過程如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，步驟2中設(shè)計(jì)的帶通濾波器具體為：帶通濾波器的通帶寬度比信號(hào)的帶寬大，帶通濾波器的通帶寬度是信號(hào)帶寬的1.2倍-1.4倍，且?guī)V波器的中心頻率與基帶的信號(hào)成分中心頻率對(duì)齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，步驟2中通過設(shè)計(jì)的帶通濾波器對(duì)量化噪聲進(jìn)行抑制的表達(dá)式如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：步驟3中根據(jù)雷達(dá)圖像的相鄰像素點(diǎn)的強(qiáng)相關(guān)性和殘余量化噪聲的弱相關(guān)性，對(duì)像素能量進(jìn)行相干積累的具體過程為：對(duì)步驟2中獲得的進(jìn)行傅里葉逆變換，得到濾波后的時(shí)域信號(hào)，分別在干涉合成孔徑雷達(dá)自帶
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：對(duì)相鄰的雷達(dá)圖像像素點(diǎn)以數(shù)字波束形成的形式進(jìn)行像素能量相干積累的過程如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，信噪比SNR的計(jì)算表達(dá)式如下：
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，步驟1中設(shè)置量化閾值，將噪聲與有用信號(hào)在頻譜中進(jìn)行分離的過程如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，步驟2中設(shè)計(jì)的帶通濾波器具體為：帶通濾波器的通帶寬度比信號(hào)的帶寬大，帶通濾波器的通帶寬度是信號(hào)帶寬的1.2倍-1.4倍，且?guī)V波器的中心頻率與基帶的信號(hào)成分中心頻率對(duì)齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于聯(lián)合通道變閾值的單比特干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，步驟2中通過設(shè)計(jì)的帶通濾波器對(duì)量化噪聲進(jìn)行抑制的表達(dá)式如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于聯(lián)合通道變閾...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：聶國(guó)籬，趙博，黃磊，廖桂生，李軍，周亮，謝俊好，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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