[发明专利]SAR扩展场景原始数据混合域仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于合成孔径雷达原始数据仿真领域，涉及到机载合成孔径雷达扩展场景原始数据的混合域仿真方法，适合于任意航迹偏移下的机载合成孔径雷达系统。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)在现代雷达中具有非常重要的作用。它不受天气与气候的影响，对载体的要求不高，具有穿透一定覆盖物的特性，SAR技术在遥感探测领域有非常大的作用。在对SAR技术研究的过程中，找到一种稳定、快速、准确的SAR原始数据仿真方法或是在原有方法的基础上对算法的计算量进一步缩减，是合成孔径雷达原始数据仿真中急需解决的问题之一。对于机载SAR，在原始数据仿真中，考虑非理想航迹与理想直线之间的偏移是非常重要的。航迹的偏移在成像处理中，往往通过一些运动补偿方法来进行矫正。为了验证这些运动补偿方法的有效性，包含航迹偏移的SAR原始数据仿真是必要的。此外，航迹偏移情况下的扩展场景原始数据模拟，可以在SAR信号处理任务设计中与系统参数选择上提供很好的帮助。

目前，国内外很多SAR实验室在进行SAR系统研究过程中提出了很多有效的原始数据仿真算法，大致分为三类。第一类为时域处理方法，可以很精确的仿真出任意飞行路径下的平台运动误差。但是，时域处理方法具有较低的计算效率，受到扩展场景目标中散射单元数目的限制。第二类方法为频域处理方法，主要是通过对SAR系统传递函数中的距离模型的近似，消除其距离方位向的耦合特性，进而在二维频域上进行处理，这种方法大大提高了执行效率，但是无法对任意航迹偏移情况下的SAR原始数据进行仿真。第三类为混合域仿真方法，这种方法在对扩展场景原始数据仿真时，既具有时域方法的准确与灵活性，又具有频域方法的高效性，但是不能精确的描述包括速度误差在内的任意航迹偏移。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对理想航迹情况和包括速度误差在内的任意航迹偏移情况，分别给出混合域仿真方法。在理想航迹情况下，推导出SAR原始数据精确的二维频谱表达式，提出了一种没有任何近似的混合域仿真方案。在航迹偏移情况下，考虑到航迹偏移是关于方位向变化的变量，本文首先给出了任意航迹偏移下的精确的天线到目标的距离模型。之后在对距离模型的近似的基础上，该方法通过距离向频域、方位向时域的计算，较为精确的仿真出任意航迹偏移情况下的扩展场景原始数据。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明SAR扩展场景目标原始数据混合域仿真方法，包括理想航迹下和非理想航迹的SAR扩展场景目标原始数据混合域仿真方法，其中理想航迹下的SAR扩展场景目标原始数据混合域仿真方法如下：方位向采用快速傅立叶变换和复数乘法运算进行快速处理，距离向上采用时域积分计算，得到SAR扩展场景目标原始数据二维频谱的表达式，最后对表达式进行二维傅立叶反变换得到扩展场景目标原始数据；非理想航迹下的SAR扩展场景目标原始数据混合域仿真方法如下：首先构建任意航迹偏移下的天线到目标的距离模型，然后在对距离模型的近似基础上，通过距离向频域、方位向时域的计算，仿真出任意航迹偏移情况下的扩展场景目标原始数据。

优选地，理想航迹下所述获取SAR扩展场景目标原始数据二维频谱的表达式的方法如下：对扩展场景的后向散射系数γ(x，r)方位向傅立叶变换得目标原始数据的一维频谱函数：

Γ(ξ，r)＝∫γ(x，r)exp(-jξx)dx      (1)

其中，ξ为方位向上频域变量，j是虚数单位，x、r分别为扩展场景中散射单元的方位向与距离向坐标；

将(1)式与进行复数乘法运算，得到：