具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，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，都属于本发明保护的范围。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

如果发明文件中出现“第一/第二”的类似描述则增加以下的说明，在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。

下列是对本发明实施例中所涉及的一些概念所作出的解释：

方位向：指飞行器的飞行方向；

距离向：指与飞行器的飞行方向垂直的方向。

总电子含量(Total Electron Content，TEC)：每平方米上从电离层底部(约90km高度)的到电离层的顶部(大约1000km高度)的电子数量总和。TEC是描述电离层形态和结构的重要参量，有助于研究电离层对电磁波传播的影响。

回波信号：是指SAR所发射的雷达信号在到达目标对象后反射得到的信号。

图1是本发明实施例提供的L波段星载双基SAR信号处理方法的一个可选的流程示意图，将结合图1示出的步骤进行说明。

S101、获取待校正信号。

本发明实施例中，L波段星载双基SAR信号处理装置(简称信号处理装置)可以获取Bi-SAR的回波信号，以作为待校正信号。图2为本发明实施例中Bi-SAR系统的一个可选的星地几何关系示意图，如图2所示，在Bi-SAR系统中，包括了主星和辅星，其中：主星向地面上的目标对象发射雷达信号，辅星接收雷达信号反射的回波信号。由于主星发射波束和辅星接收波束会受到电离层扰动的影响，因此会带来绝对相位误差，使得成像结果出现散焦和几何偏移等问题。同时，由于主星和辅星之间存在基线B_⊥，即主星和辅星在空间位置上存在一定差异，因此主星发射波束和辅星接收波束的信号路径上的TEC存在空变性，带来了空变相位误差，会造成干涉处理结果的几何偏移问题。

需要说明的是，Bi-SAR系统的配置可以灵活多变，例如，辅星的个数可为多个，以实现“一发多收”的配置；又如，对于回波信号的接收装置，可以置于主星，也可以置于固定位置。本发明实施例中的L波段星载双基SAR信号处理方法和装置可以依照Bi-SAR系统的配置变化进行相应的调整，对此不做限制。

S102、对待校正信号进行同步相位误差校正，得到第一中间信号。

本发明实施例中，信号处理装置可以对所获取的待校正信号(即Bi-SAR回波信号)进行同步相位误差校正，从而得到第一中间信号。同步相位误差校正的具体方法，可以参考如下专利文件：

[1]中国科学院电子学研究所，基于载频信号的双基SAR相位同步信号处理方法及装置，中国，202010089336.5[P]，20200609；

[2]中国科学院电子学研究所，相位同步方法及其装置、设备、存储介质，中国，201710287459.8[P]，20171201。

S103、对第一中间信号进行脉冲压缩处理，得到第二中间信号；第二中间信号为距离频域信号。

本发明实施例中，信号处理装置可以对经过了同步相位误差校正的第一中间信号进行脉冲压缩处理，从而得到第二中间信号。其中，第二中间信号为距离频域信号。

在本发明实施例中，脉冲压缩处理可以表示如下：

其中，s(τ,η)表示第一中间信号；f_τ表示距离向频率；τ和η分别表示距离向时间和方位向时间；K_r表示距离向调频率；fft(·)表示傅里叶变换操作。

S104、对第二中间信号进行绝对相位误差校正和空变相位误差校正，得到校正后信号。

本发明实施例中，信号处理装置可以对第二中间信号进行绝对相位误差校正和空变相位误差校正，这样，便得到了校正后信号。其中，绝对相位误差校正可以校正电离层干扰而引起的绝对相位误差，空变相位误差校正可以校正主星和辅星之间的空间位置差异而引起的空变相位误差；绝对相位误差校正和空变相位误差校正可以统称为电离层效应校正。

需要说明的是，由于双基SAR的两个平台(即主星和辅星)之间存在基线，使得电离层效应对双基SAR的影响相较于单基SAR而言有所不同，即沿垂直基线方向的TEC值的变化将导致后续干涉处理的数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)结果出现沿水平和垂直方向的偏移。因此可将电离层效应对双基SAR的影响分为绝对相位误差和空变相位误差两个方面：绝对相位误差将使得成像处理出现散焦并使得SAR图像偏移；空变相位误差将使得干涉处理的DEM结果出现偏移。对于基线较短的合作式双基SAR而言，可以认为它的绝对相位误差校正方法与单基SAR是通用的。

在本发明的一些实施例中，可以通过图3示出的S201-S203来实现S104中的绝对相位误差校正，将结合各步骤进行说明。

S201、确定与待校正信号对应的TEC初始估计区间；TEC初始估计区间中包括了最优TEC估计值。

本发明实施例中，信号处理装置可以利用国际参考电离层(InternationalReference Ionosphere，IRI)模型，获取成像目标区域中的目标TEC估计值，其中，待校正信号是成像目标区域的回波，待校正信号中每个采样点的幅度值来自于成像目标区域中的后向散射系数；然后，将所获取的目标TEC估计值按照大小顺序排列，这样，便得到了TEC初始估计区间[TEC_up,0,TEC_down,0]。其中，[TEC_up,0,TEC_down,0]可以按照由大到小顺序排列，也可以按照由小到大顺序排列。

需要说明的是，IRI模型是根据大量的地面观测资料和多年累积的电离层研究成果建立起来的，是目前国际上应用最广的经验电离层模型，以统计预报的模式反映了电离层的平均状态。利用IRI模型可以获取成像目标区域的TEC分布情况，得到TEC的初始估计区间[TEC_up,0,TEC_down,0]，最优TEC估计值便在该区间内。

S202、确定TEC初始估计区间内的最优TEC估计值。

本发明实施例中，信号处理装置在确定了TEC初始估计区间[TEC_up,0,TEC_down,0]后，可以按照如下步骤来确定最优TEC估计值：

步骤一、将TEC初始估计区间按初始区间中值划分为第一TEC子区间和第二TEC子区间。

信号处理装置可以按照初始区间中值TEC_mid,0＝(TEC_up,0+TEC_down,0)/2将TEC初始估计区间[TEC_up,0,TEC_down,0]划分为第一TEC子区间[TEC_up,1,TEC_down，1]和第二TEC子区间[TEC_up,2,TEC_down,2]。其中，对[TEC_up,1,TEC_down，1]，有TEC_up,1＝TEC_up,0和TEC_down，1＝TEC_mid,0；对[TEC_up,2,TEC_down,2]，有TEC_up,2＝TEC_mid,0和TEC_down,2＝TEC_down,0。

也就是说，将TEC初始估计区间按初始区间中值一分为二，左半部分为第一TEC子区间，右半部分为第二TEC子区间。

需要说明的是，由于在用IRI模型确定初始估计区间时，无法精确保证最优TEC估计值就在初始估计区间的中值附近，所以可能发生由于最优TEC估计值偏离区间中值过远而无法被搜索到的情况。因此对初始估计区间进行子区间划分，对两个子区间分别进行“类二分法”搜索，可以最大概率的保证最优TEC估计值能够被搜索到。

步骤二、分别计算第一TEC子区间的区间中值/第二TEC子区间的区间中值。

信号处理装置可以分别计算出第一TEC子区间的第一区间中值TEC_mid,1＝(TEC_up,1+TEC_down，1)/2和第二TEC子区间的第二区间中值TEC_mid,2＝(TEC_up,2+TEC_down，2)/2。

步骤三、分别计算出第一TEC子区间的两个端点值和区间中值/第二TEC子区间的两个端点值和区间中值对应的第一图像熵/第二图像熵。

信号处理装置可以利用两个TEC子区间的区间端点值和区间中值，分别对第二中间信号进行相位误差补偿，以得到补偿后的距离频域信号。

以第一TEC子区间为例，绝对相位补偿表达式为：

其中，f_c表示载频；K表示标准电子参数，其值为40.28m³/s²。

需要说明的是，由于对于基线较短的合作式双基SAR而言，可以认为它的绝对相位误差校正方法与单基SAR是通用的，因此，绝对相位补偿表达式(2)中将主星发射波束与辅星接收波束对应的TEC都近似为同一个TEC，即

首先，信号处理装置可以利用绝对相位补偿表达式(2)，令分别为TEC_up，1、TEC_down，1和TEC_mid，1，求得对应的中间补偿系数。然后将中间补偿系数分别补偿回第二中间信号中，得到补偿后中间频域信号：

而后，信号处理装置可以将补偿后中间频域信号变换为时域，得到补偿后中间时域信号：

其中，ifft(·)表示傅里叶逆变换操作。

类似的，对第二TEC子区间，可以采取相同方法以获得s_{com_up，2}(τ,η)、s_{com_down，2}(τ,η)和s_{com_mid，2}(τ,η)。

最后，基于补偿后中间时域信号，计算两个TEC子区间的三种TEC值下的图像熵E_up，1、E_down，1和E_mid，1。

图像熵可以通过以下表达式进行计算：

其中，I表示待计算的图像，与补偿后中间时域信号相对应；na,nr为信号矩阵中的行列标号，Na,Nr为信号矩阵中的行列总个数；|·|表示取幅度操作。根据计算式(5)可以计算出第一TEC子区间的两个端点值和区间中值的三种补偿情况下，第一TEC子区间的第一图像熵E_up，1、E_down，1和E_mid，1。

类似的，对第二TEC子区间，可以采取相同方法以获得第二图像熵E_up，2、E_down，2和E_mid，2。

步骤四、基于图像最小熵准则，用“类二分法”分别逼近两个TEC子区间内的最小图像熵，从而分别得到两个TEC子区间中的第一候选TEC估计值/第二候选TEC估计值。

对于第一TEC区间，首先，如果E_up，1≥E_down，1，则有ΔE₁＝|E_mid，1-E_down，1|，并令TEC_up，1＝TEC_mid，1；如果E_up，1≤E_down，1，则有ΔE₁＝|E_mid，1-E_up，1|，并令TEC_down，1＝TEC_mid，1。

而后，将所得到的ΔE₁与预设精度阈值进行比较，如果ΔE₁大于或等于预设精度阈值，则重复步骤二至步骤四，直到ΔE₁小于预设精度阈值时，结束迭代，得到E_mid，1作为第一TEC区间的第一最小图像熵，将与E_mid，1所对应的TEC_mid，1作为第一候选TEC估计值。考虑搜索次数和逼近精度的要求，预设精度阈值可以设置为1e^-16，如需要更高精度的TEC估计值，可以进一步减小预设精度阈值的数量级。

类似的，对于第二TEC子区间，可以采取相同方法以获得第二TEC区间的第二最小图像熵和第二候选TEC估计值。

需要说明的是，本发明实施例中所采用的“类二分法”通过不断将最优TEC估计值所在的区间一分为二，使区间的两个端点逐步逼近最优值，进而得到最优TEC估计值。这借助了求函数零点近似值的二分法的思想，因此称为“类二分法”。

步骤五、比较第一最小图像熵和第二最小图像熵，若第一最小图像熵小于或等于第二最小图像熵，则将第一候选TEC估计值作为最优TEC估计值；否则，将第二候选TEC估计值作为最优TEC估计值。

即最优TEC估计值为：

需要说明的是，对于SAR图像而言，聚焦程度越好，图像熵越小。因此基于图像最小熵准则可知，对于估计区间内的所有TEC值，用最优TEC估计值补偿后的图像将具有最小图像熵。

可以理解的是，由于在用IRI模型确定初始估计区间时，无法精确保证最优TEC估计值就在初始估计区间的中值附近，所以可能发生由于最优TEC估计值偏离区间中值过远而无法被搜索到的情况。因此对初始估计区间进行子区间划分，对两个子区间分别进行类二分法搜索，从而最大概率的保证最优TEC估计值能够被搜索到。

S203、将最优TEC估计值补偿回第二中间信号中，从而完成绝对相位误差校正。

本发明实施例中，信号处理装置在得到了最优TEC估计值后，可以将最优TEC估计值补偿回经过脉冲压缩处理的距离频域信号(即第二中间信号)中。具体的，将最优TEC估计值代入绝对相位补偿表达式(2)中，求得对应的绝对相位补偿系数，然后，将第二中间信号与绝对相位补偿系数相乘，从而完成绝对相位误差校正：

可以理解的是，经过绝对相位误差校正，求得图像熵最小的最优TEC估计值，并利用相位补偿表达式，将最优TEC估计值补偿回距离频域信号中。这样，解决了最终成像结果所出现的散焦和几何偏移等问题。

在本发明的一些实施例中，可以通过图4示出的S301-S303来实现上述S104中的空变相位误差校正，将结合各步骤进行说明。

S301、利用空间直线方程，计算得到目标交点坐标；目标交点坐标为雷达波束与电离层的交点坐标。

本发明实施例中，信号处理装置还可以进行空变相位误差校正。首先，信号处理装置可以利用空间直线方程，计算得到目标交点坐标，其中，目标交点坐标包括主星发射波束与电离层的第一交点坐标，以及辅星接收波束与电离层的第二交点坐标。

具体的，星载双基SAR编队卫星的主星发射、辅星接收、星地几何关系如图2所示，信号处理装置可以设在方位η_n时刻的地球固定坐标系下，主星的坐标为辅星的坐标为电离层高度为z_i；目标点坐标P_tar为(x₀,y₀,z₀)；主星发射波束与电离层的第一交点坐标P_Tcro为辅星接收波束与电离层的第二交点坐标P_Rcro为

然后，代入空间直线方程：

分别求解式(8)和式(9)，可以计算得到方位向η_n时刻的第一交点坐标/第二交点坐标：

这样，便求得了目标交点坐标。

S302、基于目标交点坐标，计算沿垂直基线方向的目标TEC梯度值；基线为星载双基SAR的主星与辅星之间的连线。

本发明实施例中，信号处理装置在求得目标交点坐标后，可以计算沿垂直基线方向的目标TEC梯度值，其中，基线为星载双基SAR的主星与辅星之间的连线。

具体的，信号处理装置可以首先利用国际参考电离层模型，分别得到第一交点坐标P_Tcro对应的第一交点TEC：以及第二交点坐标P_Rcro对应的第二交点TEC：

然后，信号处理装置可以分别计算第一交点TEC/第二交点TEC沿垂直基线方向的第一TEC投影量/第二TEC投影量：

最后，信号处理装置可以基于第一TEC投影量/第二TEC投影量，求得目标TEC梯度值为：

S303、将目标TEC梯度值补偿回第二中间信号中，从而完成空变相位误差校正。

本发明实施例中，信号处理装置在得到了目标TEC梯度值后，可以对先目标TEC梯度值进行虚指数运算，得到空变相位补偿系数，然后将空变相位补偿系数与第二中间信号相乘。这样，便将目标TEC梯度值补偿回第二中间信号中，完成了空变相位误差校正：

需要说明的是，绝对相位误差校正和空变相位误差校正没有先后次序的要求，可以先分别求出绝对相位补偿系数和空变相位补偿系数，然后将第二中间信号乘以绝对相位补偿系数和空变相位补偿系数。这样便完成了对第二中间信号进行绝对相位误差校正和空变相位误差校正，从而得到最终的校正后信号。

可以理解的是，经过空变相位误差校正，求得沿垂直基线方向的TEC梯度值，并将TEC梯度值补偿回距离频域信号中。这样，消除了TEC空变性的影响，解决了干涉处理结果的几何偏移问题。

在本发明的一些实施例中，可以通过图5示出的S401-S403来实现图3示出的S202，将结合各步骤进行说明。

S401、将TEC初始估计区间按初始区间中值划分为第一TEC子区间和第二TEC子区间。

本发明实施例中，信号处理装置可以按照初始区间中值TEC_mid,0将TEC初始估计区间[TEC_up,0,TEC_down,0]划分为第一TEC子区间[TEC_up,1,TEC_down，1]和第二TEC子区间[TEC_up,2,TEC_down,2]。

S402、分别确定第一TEC子区间/第二TEC子区间中的第一候选TEC估计值/第二候选TEC估计值；第一候选TEC估计值/第二候选TEC估计值分别对应第一最小图像熵/第二最小图像熵；第一最小图像熵/第二最小图像熵表示在第一TEC子区间/第二TEC子区间中补偿第一候选TEC估计值/第二候选TEC估计值之后，所得图像的熵是最小的。

本发明实施例中，信号处理装置可以分别确定第一TEC子区间[TEC_up,1,TEC_down，1]和第二TEC子区间[TEC_up,2,TEC_down,2]中的第一候选TEC估计值和第二候选TEC估计值。其中，第一候选TEC估计值对应第一最小图像熵，第一最小图像熵表示在第一TEC子区间中补偿第一候选TEC估计值之后，所得图像的熵是最小的；第二候选TEC估计值对应第二最小图像熵，第二最小图像熵表示在第二TEC子区间中补偿第二候选TEC估计值之后，所得图像的熵是最小的。

S403、若第一最小图像熵小于或等于第二最小图像熵，则将第一候选TEC估计值作为最优TEC估计值；或者，若第一最小图像熵大于第二最小图像熵，则将第二候选TEC估计值作为最优TEC估计值。

本发明实施例中，信号处理装置可以在第一候选TEC估计值和第二候选TEC估计值中确定最优TEC估计值，若第一最小图像熵小于或等于第二最小图像熵，则将第一候选TEC估计值作为最优TEC估计值；若第一最小图像熵大于第二最小图像熵，则将第二候选TEC估计值作为最优TEC估计值。

在本发明的一些实施例中，可以通过图6示出的S4021-S4023来实现上述图5示出的S402，将结合各步骤进行说明。

S4021、分别计算第一TEC子区间的区间中值/第二TEC子区间的区间中值。

本发明实施例中，信号处理装置在确定了第一TEC子区间[TEC_up,1,TEC_down，1]和第二TEC子区间[TEC_up,2,TEC_down,2]后，可以分别计算两个TEC子区间的区间中值。

S4022、分别计算出第一TEC子区间的两个端点值和区间中值/第二TEC子区间的两个端点值和区间中值对应的第一图像熵/第二图像熵。

本发明实施例中，信号处理装置可以分别计算出第一TEC子区间的端点值和区间中值对应的第一图像熵E_up，1、E_down，1和E_mid，1；以及，第一TEC子区间的端点值和区间中值对应的第一图像熵E_up，2、E_down，2和E_mid，2。

S4023、基于第一图像熵/第二图像熵，分别逼近第一最小图像熵/第二最小图像熵，从而得到与第一最小图像熵/第二最小图像熵对应的第一候选TEC估计值/第二候选TEC估计值。

本发明实施例中，信号处理装置基于图像最小熵准则，用“类二分法”分别逼近第一TEC子区间内的第一最小图像熵，和第二TEC子区间内的第二最小图像熵；从而可以得到与第一TEC子区间对应的第一候选TEC估计值，以及与第二TEC子区间对应的第二候选TEC估计值。

在本发明的一些实施例中，可以通过S4024-S4027来实现上述图6示出的S4022，将结合各步骤进行说明。

S4024、将第一TEC子区间的端点值和区间中值/第二TEC子区间的端点值和区间中值分别代入绝对相位补偿表达式中，求得对应的中间补偿系数。

本发明实施例中，信号处理装置可以分别将第一TEC子区间的端点值和区间中值/第二TEC子区间的端点值和区间中值分别代入绝对相位补偿表达式(2)中，以求得对应的中间补偿系数。

S4025、将中间补偿系数分别与第二中间信号相乘，得到对应的补偿后中间频域信号。

本发明实施例中，信号处理装置在求得中间补偿系数后，可以将中间补偿系数分别与第二中间信号相乘，以得到对应的补偿后中间频域信号。

S4026、对补偿后中间频域信号分别进行傅里叶逆变换，得到补偿后中间时域信号。

本发明实施例中，信号处理装置在得到补偿后中间频域信号后，可以对补偿后中间频域信号分别进行傅里叶逆变换，以得到补偿后中间时域信号。

S4027、基于补偿后中间时域信号，利用图像熵计算表达式，分别计算出第一图像熵/第二图像熵。

本发明实施例中，信号处理装置可以基于补偿后中间时域信号，利用图像熵计算表达式(5)，分别计算出第一图像熵/第二图像熵。

在本发明的一些实施例中，可以通过S4028-S4029来实现上述图6示出的S4023，将结合各步骤进行说明。

S4028、如果第一图像熵/第二图像熵满足E_up≥E_down，则有ΔE＝|E_mid-E_down|，并令TEC_up＝TEC_mid；如果第一图像熵/第二图像熵满足E_up≤E_down，则有ΔE＝|E_mid-E_up|，并令TEC_down＝TEC_mid；其中，TEC_up、TEC_mid和TEC_down分别为第一TEC子区间的左端点值、区间中值和右端点值/第二TEC子区间的左端点值、区间中值和右端点值；E_up、E_mid和E_down分别为与TEC_up、TEC_mid和TEC_down对应的第一图像熵/第二图像熵。

本发明实施例中，信号处理装置可以按照“类二分法”，将E_up和E_down的大小比较设置为判定条件，求得相对应的ΔE，并对TEC_mid进行赋值，以为后续迭代做准备。

S4029、如果ΔE大于或等于预设精度阈值，则重复分别确定第一TEC子区间/第二TEC子区间中的第一候选TEC估计值/第二候选TEC估计值，直到ΔE小于预设精度阈值时，结束迭代，得到E_mid作为第一最小图像熵/第二最小图像熵，将与E_mid对应的TEC_mid作为第一候选TEC估计值/第二候选TEC估计值。

本发明实施例中，信号处理装置可以按照“类二分法”，在ΔE大于或等于预设精度阈值时，从取第一TEC子区间的区间中值/第二TEC子区间的区间中值的步骤处重新进行，如此迭代，直到ΔE小于预设精度阈值时，结束迭代，将最终的E_mid作为第一最小图像熵/第二最小图像熵，并将与E_mid对应的TEC_mid作为第一候选TEC估计值/第二候选TEC估计值。

在本发明的一些实施例中，可以通过S4031-S4032来实现上述图5示出的S403，将结合各步骤进行说明。

S4031、将最优TEC估计值代入绝对相位补偿表达式中，求得对应的绝对相位补偿系数。

本发明实施例中，信号处理装置在得到最优TEC估计值，可以将最优TEC估计值代入绝对相位补偿表达式(2)中，以求得对应的绝对相位补偿系数。

S4032、将第二中间信号与绝对相位补偿系数相乘，从而完成绝对相位误差校正。

本发明实施例中，信号处理装置可以将第二中间信号与求得的绝对相位补偿系数相乘，从而完成绝对相位误差校正。

在本发明的一些实施例中，可以通过S4011-S4012来实现上述图5示出的S401，将结合各步骤进行说明。

S4011、利用国际参考电离层模型，获取成像目标区域中的目标TEC估计值；待校正信号是成像目标区域的回波。

本发明实施例中，信号处理装置可以利用国际参考电离层模型，获取成像目标区域中的目标TEC估计值。其中，待校正信号是成像目标区域的回波，待校正信号中每个采样点的幅度值来自于成像目标区域中的后向散射系数。

S4012、将目标TEC估计值按照大小顺序排列，从而得到了TEC初始估计区间。

本发明实施例中，信号处理装置在获得了所有目标TEC估计值后，可以将目标TEC估计值按照大小顺序排列，从而得到了TEC初始估计区间。最优TEC估计值便在TEC初始估计区间内。

在本发明的一些实施例中，可以通过图7示出的S3021-S3023来实现上述图4示出的S302，将结合各步骤进行说明。

S3021、利用国际参考电离层模型，分别得到第一交点坐标/第二交点坐标对应的第一交点TEC/第二交点TEC。

本发明实施例中，信号处理装置在确定了主星发射波束与电离层的第一交点坐标、以及辅星接收波束与电离层的第二交点坐标之后，可以利用国际参考电离层模型，分别得到第一交点坐标/第二交点坐标对应的第一交点TEC/第二交点TEC。

S3022、分别计算第一交点TEC/第二交点TEC沿垂直基线方向的第一TEC投影量/第二TEC投影量。

本发明实施例中，信号处理装置在获得了第一交点TEC/第二交点TEC后，可以分别计算第一交点TEC/第二交点TEC沿垂直基线方向的第一TEC投影量/第二TEC投影量。

S3023、基于第一TEC投影量/第二TEC投影量，求得目标TEC梯度值。

本发明实施例中，信号处理装置在求得了第一TEC投影量/第二TEC投影量之后，可以基于第一TEC投影量/第二TEC投影量，求得目标TEC梯度值。

在本发明的一些实施例中，可以通过S3031-S3032来实现上述图4示出的S303，将结合各步骤进行说明。

S3031、对目标TEC梯度值进行虚指数运算，得到空变相位补偿系数。

本发明实施例中，信号校正装置在求得目标TEC梯度值之后，可以对目标TEC梯度值进行虚指数运算，得到空变相位补偿系数。

S3032、将第二中间信号与空变相位补偿系数相乘，从而完成空变相位误差校正。

本发明实施例中，信号处理装置在求得空变相位补偿系数之后，可以将第二中间信号与空变相位补偿系数相乘，从而完成空变相位误差校正。

在本发明的一些实施例中，上述图1示出的S104之后还包括S105，将结合各步骤进行说明。

S105、基于校正后信号进行成像处理，得到精聚焦图像。

本发明实施例中，完成空变相位误差校正装置在得到了校正后信号后，可以基于校正后信号进行成像处理，得到精聚焦图像。精聚焦图像相比于没有经过电离层效应校正的图像，具有更好的聚焦性，图像质量更高。

图8是本发明实施例提供的L波段星载双基SAR信号处理方法的一个可选的流程示意图，将结合图8示出的步骤进行说明。

S501、对Bi-SAR回波进行同步相位误差校正，得到第一中间信号。

本发明实施例中，信号处理装置可以首先对Bi-SAR回波进行同步相位误差校正，以获得第一中间信号。

S502、对第一中间信号进行距离向脉冲压缩，得到第二中间信号。

本发明实施例中，信号处理装置可以对第一中间信号(即经过同步相位误差校正的Bi-SAR回波)进行距离向脉冲压缩，得到第二中间信号。

S503、对第二中间信号进行绝对相位误差校正和空变相位误差校正，得到校正后信号。

本发明实施例中，信号处理装置可以利用IRI模型、轨道参数和DEM，对第二中间信号(即经过距离向脉冲压缩之后的距离频域信号)进行绝对相位误差校正和空变相位误差校正，以得到校正后信号。其中，绝对相位误差校正和空变相位误差校正可以统称为电离层效应校正。

S504、对校正后信号进行成像处理，得到精聚焦图像。

本发明实施例中，信号处理装置可以对经过同步相位误差校正和电离层效应校正的校正后信号进行成像处理，得到精聚焦图像。

在本发明的一些实施例中，可以用图9示出的S601-S609来实现图8示出的S503，将结合各步骤进行说明。

S601、确定TEC初始估计区间，划分TEC子区间，并确定子区间中值。

本发明实施例中，信号处理装置可以利用IRI模型，获取成像目标区域中的所有目标TEC估计值，以确定TEC初始估计区间[TEC_up,0,TEC_down,0]。并求出初始上限TEC_up,0、初始下限TEC_down,0和初始中值TEC_mid,0，以此确定子区间一[TEC_up,1,TEC_down，1]和子区间二[TEC_up,2,TEC_down,2]，其中，对子区间一，有TEC_up,1＝TEC_up,0和TEC_down，1＝TEC_mid,0；对子区间二，有TEC_up,2＝TEC_mid,0和TEC_down,2＝TEC_down,0。而后，求得子区间一中值和子区间二中值。

S602、利用子区间上限、子区间下限和子区间中值分别对第二中间信号进行相位误差补偿。

本发明实施例中，信号处理装置可以分别利用子区间一和子区间二的三个TEC值(即子区间上限、子区间下限和子区间中值)，对距离向FFT(即第二中间信号)来进行相位误差补偿。

S603、对补偿后的第二中间信号进行距离向IFFT操作，得到第二中间信号的时域信号，再分别计算第一图像熵/第二图像熵。

本发明实施例中，信号处理装置可以进行距离向IFFT操作，得到第二中间信号的时域信号，再分别计算子区间一和子区间二中的三个补偿信号对应的图像熵。即第一图像熵：E_up，1、E_down，1、E_mid，1，以及第二图像熵：E_up，2、E_down，2、E_mid，2。

S604、基于第一图像熵/第二图像熵，逼近第一最小图像熵/第二最小图像熵。

本发明实施例中，信号处理装置可以利用所求得的图像熵，用“类二分法”进行迭代，逼近子区间一中的第一最小图像熵和子区间二中的第二最小图像熵。

具体的，设j＝1或2，分别对应子区间一和子区间二。如果E_up，j≥E_down，j，则有ΔE_j＝|E_mid，j-E_down，j|，并令TEC_up，j＝TEC_mid，j；如果E_up，j≤E_down，j，则有ΔE_j＝|E_mid，j-E_up，j|，并令TEC_down，j＝TEC_mid，j。而后，将所得到的与预设精度阈值进行比较，如果ΔE_j大于或等于预设精度阈值，则重复开始取子区间中值，并重复进行S602-S604，直到ΔE_j小于预设精度阈值时，结束迭代，得到最小图像熵E_mid，1和E_mid，2。

S605、从第一最小图像熵/第二最小图像熵中确定最优TEC估计值。

本发明实施例中，信号处理装置可以取最小图像熵E_mid，1和E_mid，2中更小的一个，然后将对应的TEC值确定为最优TEC估计值TEC_esti。

S606、计算波束与电离层的交点坐标。

本发明实施例中，信号处理装置可以利用IRI模型、轨道参数和DEM分别计算主星发射波束与电离层的第一交点坐标，以及辅星接收波束与电离层的第二交点坐标。

S607、基于交点坐标，计算每个方位时刻的TECx。

本发明实施例中，信号处理装置可以基于交点坐标，计算每个方位时刻交点坐标处TEC沿垂直基线方向的投影量TECx。

S608、基于每个方位时刻的TECx，计算每个方位时刻的ΔTECx。

本发明实施例中，信号处理装置可以基于TECx，计算每个方位时刻沿垂直基线方向的TEC梯度值ΔTECx。

S609、基于最优TEC估计值和每个方位时刻的ΔTECx，进行相位误差补偿。

本发明实施例中，信号处理装置在获得了最优TEC估计值TEC_esti和每个方位时刻沿垂直基线方向的TEC梯度值ΔTECx之后，可以基于TEC_esti和ΔTECx对第二中间信号进行相位误差补偿，这样，便完成了电离层效应校正。

图10至图14为采用本发明实施例中的L波段星载双基SAR信号处理方法后的效果示意图，将结合各图示对本发明实施例的效果进行说明。

图10为某一具体参数下星载双基SAR点目标的仿真场景，如图10所示，对场景边缘点P进行成像质量评估，得到点P的等高线轮廓图和二维剖面图。

图11为未采用本发明实施例中的L波段星载双基SAR信号处理方法进行电离层效应校正时，场景边缘点P的成像结果图；图12A和图12B为与图11对应的场景边缘点P的二维剖面图。如图11、图12A和图12B所示，未进行电离层效应校正时，成像结果出现了明显的散焦，影响了成像质量。

图13为采用了本发明实施例中的L波段星载双基SAR信号处理方法进行电离层效应校正后，场景边缘点P的成像结果图；图14A和图14B为与图13对应的场景边缘点P的二维剖面图。如图13、图14A和图14B所示，进行了电离层效应校正后，成像结果的聚焦性得到了明显的改善，成像质量显著提高。

图15为本发明实施例提供的L波段星载双基SAR信号处理装置的一个可选的结构示意图。如图15所示，本发明实施例还提供了一种信号处理装置800，包括：获取单元804、同步相位误差校正单元805、脉冲压缩处理单元806、电离层效应校正单元807，其中：

获取单元804，用于获取待校正信号；

同步相位误差校正单元805，用于对所述待校正信号进行同步相位误差校正，得到第一中间信号；

脉冲压缩处理单元806，用于对所述第一中间信号进行脉冲压缩处理，得到第二中间信号；所述第二中间信号为距离频域信号；

电离层效应校正单元807，用于对所述第二中间信号进行绝对相位误差校正和空变相位误差校正，得到校正后信号。

在本发明的一些实施例中，所述电离层效应校正单元807还包括：确定子单元808和补偿子单元809，其中：

所述确定子单元808，用于确定与所述待校正信号对应的TEC初始估计区间；所述TEC初始估计区间中包括了最优TEC估计值；以及，确定所述TEC初始估计区间内的所述最优TEC估计值；

所述补偿子单元809，用于将所述最优TEC估计值补偿回所述第二中间信号中，从而完成所述绝对相位误差校正。

在本发明的一些实施例中，所述确定子单元808，还用于将所述TEC初始估计区间按初始区间中值划分为第一TEC子区间和第二TEC子区间；以及，分别确定所述第一TEC子区间/第二TEC子区间中的第一第二候选TEC估计值/第二候选TEC估计值；所述第一候选TEC估计值/第二候选TEC估计值分别对应第一最小图像熵/第二最小图像熵；所述第一最小图像熵/第二最小图像熵表示在所述第一TEC子区间/第二TEC子区间中补偿所述第一候选TEC估计值/第二候选TEC估计值之后，所得图像的熵是最小的；以及，若所述第一最小图像熵小于或等于所述第二最小图像熵，则将所述第一候选TEC估计值作为所述最优TEC估计值；若所述第一最小图像熵大于所述第二最小图像熵，则将所述第二候选TEC估计值作为所述最优TEC估计值。

在本发明的一些实施例中，所述确定子单元808，还用于分别计算所述第一TEC子区间的区间中值/第二TEC子区间的区间中值；以及，基于所述第一TEC子区间的两个端点值和区间中值/第二TEC子区间的两个端点值和区间中值，分别计算出第一图像熵/第二图像熵；所述第一图像熵包括所述第一TEC子区间的两个端点值和区间中值分别对应的图像熵；所述第二图像熵包括所述第二TEC子区间的两个端点值和区间中值分别对应的图像熵；以及，基于所述第一图像熵/第二图像熵，分别逼近所述第一最小图像熵/第二最小图像熵，从而得到与所述第一最小图像熵/第二最小图像熵对应的所述第一候选TEC估计值/第二候选TEC估计值。

在本发明的一些实施例中，所述确定子单元808，还用于将所述第一TEC子区间的两个端点值和区间中值/第二TEC子区间的端点值和区间中值分别代入绝对相位补偿表达式中，求得对应的中间补偿系数；以及，将所述中间补偿系数分别与所述第二中间信号相乘，得到对应的补偿后中间频域信号；以及，对所述补偿后中间频域信号分别进行傅里叶逆变换，得到补偿后中间时域信号；以及，基于所述补偿后中间时域信号，利用图像熵计算表达式，分别计算出所述第一图像熵/第二图像熵。

在本发明的一些实施例中，所述确定子单元808，还用于如果所述第一图像熵/第二图像熵满足E_up≥E_down，则有ΔE＝|E_mid-E_down|，并令TEC_up＝TEC_mid；如果所述第一图像熵/第二图像熵满足E_up≤E_down，则有ΔE＝|E_mid-E_up|，并令TEC_down＝TEC_mid；其中，所述TEC_up、TEC_mid和TEC_down分别为所述第一TEC子区间的左端点值、区间中值和右端点值/第二TEC子区间的左端点值、区间中值和右端点值；所述E_up、E_mid和E_down分别为与所述TEC_up、TEC_mid和TEC_down对应的所述第一图像熵/第二图像熵；以及，如果所述ΔE大于或等于预设精度阈值，则重复所述分别确定所述第一TEC子区间/第二TEC子区间中的第一候选TEC估计值/第二候选TEC估计值，直到ΔE小于所述预设精度阈值时，结束迭代，得到所述E_mid作为所述第一最小图像熵/第二最小图像熵，将与所述E_mid对应的所述TEC_mid作为所述第一候选TEC估计值/第二候选TEC估计值。

在本发明的一些实施例中，所述补偿子单元809，还用于将所述最优TEC估计值代入所述绝对相位补偿表达式中，求得对应的绝对相位补偿系数；以及，将所述第二中间信号与所述绝对相位补偿系数相乘，从而完成所述绝对相位误差校正。

在本发明的一些实施例中，所述确定子单元808，还用于利用国际参考电离层模型，获取成像目标区域中的目标TEC估计值；所述待校正信号是所述成像目标区域的回波；以及，将所述目标TEC估计值按照大小顺序排列，从而得到了所述TEC初始估计区间。

在本发明的一些实施例中，所述确定子单元808，还用于利用空间直线方程，计算得到目标交点坐标；所述目标交点坐标为雷达波束与电离层的交点坐标；以及，基于所述目标交点坐标，计算沿垂直基线方向的目标TEC梯度值；所述基线为星载双基SAR的主星与辅星之间的连线；

所述补偿子单元809，还用于将所述目标TEC梯度值补偿回所述第二中间信号中，从而完成所述空变相位误差校正。

在本发明的一些实施例中，所述确定子单元808，还用于利用国际参考电离层模型，分别得到所述第一交点坐标/第二交点坐标对应的第一交点TEC/第二交点TEC；以及，分别计算所述第一交点TEC/第二交点TEC沿垂直基线方向的第一TEC投影量/第二TEC投影量；以及，基于所述第一TEC投影量/第二TEC投影量，求得所述目标TEC梯度值。

在本发明的一些实施例中，所述补偿子单元809，还用于对所述目标TEC梯度值进行虚指数运算，得到空变相位补偿系数；以及，将所述第二中间信号与所述空变相位补偿系数相乘，从而完成所述空变相位误差校正。

在本发明的一些实施例中，所述信号处理装置800还包括：成像处理单元810，其中：

所述成像处理单元810，用于基于所述校正后信号进行成像处理，得到精聚焦图像。

需要说明的是，图16为本发明实施例提供的校正装置的一个可选的结构示意图，如图16所示，信号处理装置800的硬件实体包括：处理器801、通信接口802和存储器803，其中：

处理器801通常控制信号处理装置800的总体操作。

通信接口802可以使信号处理装置800通过网络与其他装置或设备通信。

存储器803配置为存储由处理器801可执行的指令和应用，还可以缓存待处理器801以及信号处理装置800中各模块待处理或已经处理的数据(例如，图像数据、音频数据、语音通信数据和视频通信数据)，可以通过闪存(FLASH)或随机访问存储器(Random AccessMemory，RAM)实现。

需要说明的是，本发明实施例中，如果以软件功能模块的形式实现上述的检测恶意行为的方法，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得信号处理装置800(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

对应地，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述L波段星载双基SAR信号处理装置对应的方法中的步骤。

这里需要指出的是：以上存储介质和设备实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本发明存储介质和设备实施例中未披露的技术细节，请参照本发明方法实施例的描述而理解。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上所述，仅为本发明的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。