專利名稱：固定站雙基地合成孔徑雷達回波模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像技術(shù)中的固定站雙基地SAR回波模擬方法。
背景技術(shù)：
SAR是一種全天時、全天候的現(xiàn)代高分辨率微波遙感成像雷達，在軍事偵察、地形測繪、植被分析、海洋及水文觀測、環(huán)境及災(zāi)害監(jiān)視、資源勘探以及地殼微變檢測等領(lǐng)域，SAR發(fā)揮了越來越重要的作用。雙基地SAR由于收發(fā)分置而有著很多突出的優(yōu)點，它能獲取目標(biāo)的非后向散射信息，具有作用距離遠(yuǎn)、隱蔽性和抗干擾性強等特點。另外，由于雙基 地SAR接收機不含大功率器件，其功耗低、體積小、重量輕，便于多種類型的飛機攜帶，造價較低。固定站雙基地SAR是指只有一個基站運動，而另一個基站幾乎靜止的雙基地SAR，由于收發(fā)雙站相對位置隨著時間而變化，導(dǎo)致相同雙基斜距和的目標(biāo)具有不同的距離單元徙動(Range Cell Migration, RCM)和不同的多普勒調(diào)頻斜率，這種問題稱為方位空變；力口之具有傳統(tǒng)單基SAR相同的距離空變，因而固定發(fā)射站雙基地斜視SAR具有二維空變，這種二維空變導(dǎo)致同一距離門內(nèi)或者同一方位向的目標(biāo)均存在不同的傳遞函數(shù)。SAR回波模擬對于設(shè)計系統(tǒng)參數(shù)、評價成像算法性能、研究散射效應(yīng)以及計劃飛行任務(wù)等都有重要的實用價值。通常SAR回波模擬方法可以分為兩類第一類方法采用時域疊加，單獨生成每個目標(biāo)點的回波，然后將所有點目標(biāo)的回波疊加起來構(gòu)成整個場景的回波，見文獻 “A. Mori and F. De Vita, A time-domain raw signal simulatorfor interferometric SARj IEEE Trans. Geosci. Remote Sens.，vol. 42，no. 9，pp. 1811 -1817，2004”和“韋立登，SAR原始回波信號生成算法的性能比較研究，電子與信息學(xué)報，vol. 27，no. 2，pp. 262-265,2005”。由于是逐點相加，這類方法需要較長的計算時間，因此只是適用于簡單的稀疏點陣目標(biāo)仿真，對于復(fù)雜的分布式目標(biāo)仿真則難以適從；第二類方法采用頻域二維FFT的方法，將回波表示成目標(biāo)散射系數(shù)的傅立葉變換，不需要單獨計算每一個目標(biāo)點的回波信號，運算量小，見文獻“G. Franceschetti, M. Migliaccio, D.Riccio,and G. Schirinzi, SARAS:A synthetic aperture radar (SAR)raw signalsimulator, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens.，vol. 30，no. 1，pp. 110-123，1992，，。對于雙基地 SAR,在文獻“X. Qiu, D. Hu, L. Zhou, and C. Ding, A bistatic SAR raw data simulatorbased on inverse Omega-k algorithm, ” IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. , vol. 48, no.3，pp. 1540-1547，2010”中，提出用頻域的方法來進行移不變雙基地SAR快速回波模擬。然而現(xiàn)有針對傳統(tǒng)單基地SAR和移不變雙基地SAR的回波頻域模擬方法都是基于方位非空變假設(shè)下的回波模擬方法，都不能用來進行固定站雙基地SAR回波頻域模擬。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)單基地SAR和現(xiàn)有移不變雙基地SAR回波頻域模擬方法無法進行固定站雙基地SAR回波模擬的問題，提出了一種固定站雙基地SAR回波頻域模擬方法。為了方便描述本發(fā)明的內(nèi)容，首先對以下術(shù)語進行解釋術(shù)語I :雙基地SAR雙基地SAR是指系統(tǒng)發(fā)射站和接收站分置于不同平臺上的SAR系統(tǒng)，其中至少有一個平臺為運動平臺。術(shù)語2 固定站雙基地SAR固定站雙基地SAR是雙基地SAR的一種，其中一個站固定，另一個站運動。術(shù)語3:二維空變對于固定站雙基地SAR’由于收發(fā)雙站相對位置隨著時間而變化,導(dǎo)致相同雙基斜距和的目標(biāo)具有不同的距離單元徙動和不同的多普勒調(diào)頻斜率，這種問題稱之為方位空變；加之與單基SAR相同的距離空變、方位空變和距離空變統(tǒng)稱為二維空變。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種固定站雙基地SAR回波頻域模擬方法，具體包括如下步驟步驟一生成地面場景的散射系數(shù)矩陣σ (X，y)，其中，X表示距離向坐標(biāo)，y表示方位向坐標(biāo)；步驟二 將步驟一得到的散射系數(shù)矩陣σ (x，y)投影到(rK，y)平面，其中，rK為接收站最近斜距，得到σ Ov y)，投影關(guān)系式為
權(quán)利要求
1.一種固定站雙基地SAR回波頻域模擬方法，具體包括如下步驟 步驟一生成地面場景的散射系數(shù)矩陣σ (X，y)，其中，X表示距離向坐標(biāo)，y表示方位向坐標(biāo)； 步驟二 將步驟一得到的散射系數(shù)矩陣σ (x，y)投影到Ov y平面，其中，!^為接收站最近斜距，得到σ (rK，y)，投影關(guān)系式為=+/φ其中，知和比為接收站的X軸坐標(biāo)和高度； 步驟三引入空變的幅度因子V^i，得到的結(jié)果記為;</)； 步驟四對步驟三得到的數(shù)據(jù)矩陣λ/^^(γλ,I/)進行方位向傅立葉變換，并引入隨距離空變的方位頻域窗函數(shù)(_2二3廢^2_)’其中，Wa( ·)表示矩形窗函數(shù)，η為延y方向的傅立葉變換后的變量，且nd。為Η的中心，其中，yK為初始時刻接收站的y軸坐標(biāo)，λ為波長，Ba為方位向帶寬，得到結(jié)果 SdrR. η) = J R-^e-f2w,mdyWu (1二:|^)); 步驟五將步驟四得到的結(jié)果進行距離向傅立葉變換，并完成距離頻率變換，變換后的結(jié)果記為S 2 (f> rI); 步驟六將步驟五得到的結(jié)果S’2(f，η)進行方位向逆傅立葉變換，并完成方位向頻率變換； 方位向逆傅立葉變換后得到S3(f，y) =/ s’2(f，n)cJ2"nMn ； 所述方位向頻率變換具體為:7 =辦(PA)+!,其中，f為距離頻率，ft為方位頻率，f0c V為系統(tǒng)載頻，V為運動平臺的速度，c為光速；b 為發(fā)射站距離= ^{y'r% - + Xr %,) + {y Ur)2 + 在 rE = rE0,y=y0處對y的一階偏導(dǎo)數(shù) —OllfirH. //) ^ _-X" —胸—y'v H:f.(rmh '!-Ιο) 所述頻率變換通過在(f，y)域進行相位因子相乘的方式來實現(xiàn)，該相位因子為 # “/, V) = exp—■::極 I 即可得到方位向頻率變換后的結(jié)果為S4(f，t)。
步驟七方位向傅立葉變換，引入空不變相位因子Htl (f，ft ；rE0, %)，從而可以得到回波的二維頻域表達式-MfJl) = JS4f J)<j2771,1 dt X HoifJtirm.m) 其中，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定站雙基地SAR回波頻域模擬方法，其特征在于，步驟五中所述的距離頻率變換的具體過程如下
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固定站雙基地SAR回波頻域模擬方法，本發(fā)明的方法采用接收站與目標(biāo)點最短斜距rR和y將成像場景回波二維頻譜進行線性化，導(dǎo)出二維頻率變換，分別引入距離向和方位向的空變效應(yīng)，從而實現(xiàn)固定站雙基地SAR的回波頻域模擬，解決了現(xiàn)有單基地SAR和移不變雙基地SAR回波頻域模擬方法不能應(yīng)用于該模式的問題；與采用時域累加進行回波仿真的方法相比，本發(fā)明的方法計算量小、運算速度快，同時計算精度較高，能夠滿足固定站雙基地SAR系統(tǒng)仿真和研究的要求。
文檔編號G01S7/40GK102890270SQ20121034766
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者武俊杰, 李中余, 黃鈺林, 楊建宇, 楊海光 申請人:電子科技大學(xué)