[发明专利]针对金属球目标的SAR图像仿真方法

说明书

本发明提供了针对金属球目标的SAR图像仿真方法，包括：根据SAR成像几何和散射理论，忽略金属球散射强度随频率的变化，计算金属球SAR回波信号；以及根据SAR成像原理和金属球SAR回波信号，获得仿真SAR图像。根据金属球目标的散射解析公式和散射机理，忽略其散射强度随频率的变化，重点计算其与SAR相互作用过程中距离历程的变化对图像特征的影响，能有效模拟方位向金属球目标散射中心距离历程变化导致的图像特征的变化，使得仿真后的图像够表征金属球SAR图像的主要特征，克服了现有仿真手段无法有效获得金属球的散射特征、计算量大、仿真速度慢的缺点。

技术领域

本发明属于合成孔径雷达成像和散射机理领域，涉及一种针对金属球目标的SAR图像仿真方法。

背景技术

近年来，遥感领域飞速发展，高分辨率星载和机载合成孔径雷达(SyntheticAperture Radar，SAR)成像系统不断涌现，SAR成为对地观测的重要手段之一，为了有效利用SAR图像，对SAR图像理解和仿真问题的研究成为一大热点。SAR图像仿真是建立在SAR图像散射机理之上对目标特征进行模拟预测的一个手段，也成为后续识别应用的关键技术之一，因此理解SAR图像的散射机理，从SAR图像中准确的获取目标参数，进而建立SAR图像特征和目标相关参数之间的关系是图像建模仿真的关键。

传统的SAR图像仿真方法采用计算二维频域散射系数的方法，需要根据SAR成像几何和观测条件对目标进行二维散射计算，这样的仿真过程基本符合SAR回波的形成过程，可以有效实现目标的仿真，但是上述方法对于所有的目标都适用却不具有针对性，计算量巨大，仿真速度慢；在后续的研究中发展了很多提高仿真速度的方法，大部分基于投影的思想，认为目标的散射不随角度和频率发生变化，以目标在SAR波束中心时刻的散射代替整个合成孔径时间的散射，从而简化仿真过程；然而针对金属球目标，以上方法仍然存在如下技术问题：

传统的仿真方法和基于投影思想的方法均将目标表面统一的离散化为统一量级的面元，这对金属球目标来说，散射计算存在大量计算冗余，仿真速度慢；金属球目标表面光滑，对应滑动散射中心结构，基于投影思想的仿真方法不能反映SAR图像成像过程对图像特征的影响，且计算误差会在图像上随机产生虚假散射中心，导致仿真结果误差较大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种针对金属球目标的SAR图像仿真方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种针对金属球目标的SAR图像仿真方法，包括：根据SAR成像几何和散射理论，忽略金属球散射强度随频率的变化，计算金属球SAR回波信号；以及根据SAR成像原理和金属球SAR回波信号，获得仿真SAR图像。

在本发明的一实施例中，金属球SAR回波信号的表达式如下：

sig(τ，η)＝σ(τ，η)exp^jφ(τ，η)

其中，sig(τ，η)表示SAR回波信号，σ(τ，η)表示复数散射强度，φ(τ，η) 表示相位，τ表示距离向时间，η表示方位向时间。

在本发明的一实施例中，根据SAR成像原理和金属球SAR回波信号，获得仿真SAR图像包括：根据金属球SAR回波信号计算距离向相位匹配滤波处理获得的回波信号sig₁(τ，η)；对处理获得的回波信号sig₁(τ，η)进一步进行距离徙动校正，获得距离徙动校正后的回波信号sig₂(τ，f_η)；以及对回波信号sig₂(τ，f_η)进行方位向匹配滤波处理，获得回波信号sig₃(τ，η)，其对应的图像即为最终仿真图像。

在本发明的一实施例中，相位φ(τ，η)的表达式如下：