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申请/专利权人：北京空间飞行器总体设计部

摘要：本发明涉及一种多极化SAR载荷内定标模式设计及数据分析方法，包括步骤如下：步骤一、设计多极化SAR卫星内定标模式及信号通路；多极化SAR卫星内定标模式包括噪声定标、全阵面定标以及单TR通道定标；步骤二、基于设定的内定标模式及信号通路进行内定标数据的记录及下传；步骤三、分析内定标数据，从内定标数据中计算系统增益、获取天线方向图、构造收发通道的参考函数、获取收发通道的延时、噪声功率。本发明中多极化SAR卫星通过定标模式及信号通路的设计可以覆盖整个收发链路，通过定标数据可以得到系统真实的线性调频信号、系统增益标定、天线方向图及增益监测。

主权项：1.一种多极化SAR载荷内定标模式设计及数据分析方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤一、设计多极化SAR卫星内定标模式及信号通路；多极化SAR卫星内定标模式包括噪声定标、全阵面定标以及单TR通道定标；噪声定标模式下，天线不发射信号，天线接收外部噪声信号，噪声定标数据为天线不发射信号条件下的系统噪声和干扰信号，包括：系统热噪声、工作频段内地面的背景散射信号和干扰信号；噪声信号的处理方法是基于统计分析和频谱分析的方法；在没有地面同频段内干扰信号条件下，噪声定标信号的来源是系统热噪声；通过统计分析的方法，计算出噪声信号的能量和分布特性并计算出系统的噪声电平；在轨测试阶段利用噪声信号计算出系统的等效噪声散射系数；步骤二、基于设定的内定标模式及信号通路进行内定标数据的记录及下传；步骤二中，内定标数据获取过程如下：通过综合电子分系统发送内定标指令包，SAR载荷雷达计算机解析指令包后按设定的内定标模式完成定标数据的记录，并经数传通道下传，数传通道下传数据后恢复载荷数据，具体为：步骤2.1、将下变频后的信号输入解调器，进行SQPSK解调，并通过解调器判断是否比特同步，检测AOS同步头，判断是否帧同步；步骤2.2、将解调后的数据，除同步头外均按照LDPC编码的规律进行地面解码，并对误码进行判断和纠正；步骤2.3、根据AOS格式，从解扰后数据中提取工作模式、航天器标识，并按虚拟信号标识和VCDU计数器将不同虚拟信道基带数据进行分离；步骤三、分析内定标数据，从内定标数据中计算系统增益、获取天线方向图、构造收发通道的参考函数、获取收发通道的延时、噪声功率；步骤三中，构造收发通道的参考函数的方法如下：步骤3.3.1、获得雷达正常收发信号的复制信号如下： 其中，Sreplicaf为雷达收发复制信号的频域，SinnerCalf为收发定标信号的频域，Hwaveguidef为波导频域传输特性，Hscalorf为定标器的频域传输特性，HscalorNetf为内定标网络的频域传输特性，f为频率；步骤3.3.2、利用雷达收发复制信号构造参考函数如下： 其中，Sstandf为标准Chirp信号的频域模型；Af为复制信号幅频特性模型；A0为模型Af的一阶系数；Φf为复制信号非理想相频特性模型；步骤三中，系统收发通路的时延T的计算公式如下：T＝T1-T3-T2-T4+T5；其中，T1为系统全阵面收发定标通路收到的信号时延；T2为标定定标通路收到的信号时延；T3为参考定标通路收到的信号时延；T4为系统定标网络和内定标器收发通路的固定时延；T5为天线波束扫描设置的延迟组件最大时延；步骤三中，系统增益的计算方法为：步骤3.1.1、对内定标数据进行脉冲压缩，得到各路、各衰减档的信号幅度值At、Ar、Ao1、Ao2、Atr，选取在线性范围内变化的数据进行内定标计算；步骤3.1.2、把幅度值At、Ar、Ao1、Ao2、Atr换算成电平值pt、pr、po1、po2、ptr；同时记录各pt、pr、po1、po2、ptr对应的kat、kar、ka1、ka2、katr衰减值；其中，pt表示发射回路定标时接收机的输出功率；pr表示接收回路定标时接收机的输出功率；po1表示延时参考回路定标时接收机的输出功率；po2表示非延时标定回路定标时接收机的输出功率；ptr表示收发回路定标时接收机的输出功率；kat表示发射回路定标时内定标的衰减倍数；kar表示接收回路定标时内定标的衰减倍数；ka1表示延时参考回路定标时内定标的衰减倍数；ka2表示非延时标定回路定标时内定标的衰减倍数；katr表示收发回路定标时内定标的衰减倍数；步骤3.1.3、用下式计算发射通道与接收通道的总增益： 其中，kt表示发射通道的放大倍数；kr1表示接收通道的放大倍数；步骤3.1.4、用下式计算SAR系统的总增益： 其中，pi表示调频信号源输出功率；kr2表示雷达接收机的放大倍数；步骤三中，获取天线方向图的方法为：步骤3.2.1、选择合适的脉宽带宽占空比，逐一测量阵面单TR接收发射信号并记录；步骤3.2.2、对脉冲信号进行脉冲压缩处理，得到阵面每个TR通道接收发射模式下的幅相分布；步骤3.2.3、将TR通道接收发射模式下的幅相分布扣除定标网络单通道误差矩阵后，得到波导线阵的真实激励系数；步骤3.2.4、对不同位置处的波导子阵方向图插值求解指定方向的场分布，通过远场叠加原理，插值求解接收发射模式下指定方向的场分布，进而获得远场二维方向图；二维远场方向图为： 其中，u＝sinA,v＝sinRcosA，A,R为天线坐标中的二维指向角；xmn、ymn是波导子阵中心在天线阵面坐标系中的坐标；m＝1,2,3,…,M；n＝1,2,3,…,N；M、N分别为正整数，M为天线行数，N为天线列数；步骤三中，噪声功率的获得方法为：噪声定标数据的噪声功率为PN1，噪声定标使用的MGC值为MGC1，成像时刻使用的MGC值为MGC2，在成像时相对于回波信号的噪声功率为PN2：PN2＝PN1-MGC2-MGC1。

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