[发明专利]一种SAR回波快速时域生成方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及SAR成像技术中的回波时域生成方法。

背景技术

SAR是一种全天时、全天候的现代高分辨率微波遥感成像雷达，它利用雷达天线和目标区域间的相对运动来获得距离向的高分辨率，利用脉冲压缩获得距离向高分辨率。在军事侦察、地形测绘、植被分析、海洋及水文观测、环境及灾害监视等领域，合成孔径雷达发挥了越来越重要的作用。

SAR回波生成技术是指通过建立模型，用计算机仿真的方式来再现合成孔径雷达的工作过程，获得模拟的回波数据。因为SAR数据处理及成像处理设备庞大、成本昂贵,成像和误差校正处理具有很大的难度和复杂度,所以通过仿真方法获得所需要的原始回波信号是一个重要的解决手段，SAR回波仿真对于系统参数设计、成像算法性能评价、散射效应研究等SAR领域重要工作中具有重要的实用价值。

对于SAR回波生成算法国内外开展了大量的研究，SAR回波生成算法具体可以分为时域叠加法和二维频域算法。时域叠加法更能真实反应回波生成，物理概念清晰，可移植性较强，易于引入运动误差模型，缺点是计算复杂性高，对于面目标仿真要耗费大量的时间，因此常用于点目标的仿真。在文献：“Digital computer simulation of synthetic aperture systems and images.”Camporeale,Galati G.European Transactions on Telecommunications,1991,2(3):343-352.和文献“A time-domain raw signal simulator for interferometric SAR”Mori A and Vita F D.IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2004,42(9):1811-1817.中研究了时域叠加法，它通过模拟出不同方位向时刻获得各个目标的原始回波数据，最终得到二维SAR原始回波数据，然而计算量大的劣势仍然无法避免。

在文献“An efficient ocean SAR raw signal simulation by employing fast Fourier transform”Zhao Y W,Zhang M,Chen H.Journal of Electromagnetic Waves and Applications,2010,24(16):2273-2284.和文献“SARAS:A synthetic aperture radar(SAR)raw signal simulator”Franceschetti G,Migliaccio M,Riccio D,et al..Geoscience and Remote Sensing,IEEE Transactions on,1992,30(1):110-123.中，运用了二维频域算法，大大缩短了运算时间，并且减小了计算误差。然而频域回波生成方法都基于方位空不变假设，只能应用于匀速直线运动的单基SAR模式及移不变双基SAR模式，对于弯曲轨迹单基SAR和移变双基SAR，二位频域分析法模拟的回波是不精确的。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提出一种SAR回波快速时域生成方法，本发明的方法与时域叠加法相比，不用遍历逐个方位采样点和逐个点目标，减少了回波生成的计算冗余，大大减少了运算量。

本发明的技术方案为：一种SAR回波快速时域生成方法，包括：

S1、成像系统参数初始化，包括：SAR平台初始时刻位置坐标记为(x_R,y_R,h_R)，其中,x_R、y_R和h_R分别为平台的x轴、y轴和z轴坐标；SAR平台速度记为V；飞行方向沿y轴正方向；方位慢时间为η；设方位向采样点为N个；面目标包括M×M个目标点，且这M×M个目标点分布在原点(0,0,0)周围；点目标编号记为k_0xy＝(k_0x,k_0y)，其中，k_0x表示从x轴负半轴至正半轴编号，且第M/2+1个点目标坐标在y轴上；k_0y表示从y轴负半轴至正半轴编号，且第M/2+1个点目标坐标在x轴上，设x轴每两个相邻点目标之间距离为a米，y轴每两个相邻点目标之间距离为b米。