[发明专利]一种基于近场竖直向SAR成像的目标与环境耦合分析方法

说明书

本发明公开了一种基于近场竖直向SAR成像的目标与环境耦合分析方法，该方法包括以下步骤：S1、目标与环境竖直向SAR成像参数设置；S2、目标与环境竖直向SAR成像测量；S3、回波数据近场竖直向SAR成像处理；S4、基于竖直向SAR成像的目标与环境耦合散射分析。本发明将成像平面由传统的方位向变为俯仰向，实现目标、环境、以及耦合等不同部分的图像分离，能够准确识别与环境存在强耦合的目标主要部件，并分析耦合形成机理，为复杂环境中目标探测、识别、跟踪等提供理论依据和技术支撑。

技术领域

本发明涉及目标与环境特性的技术领域，具体涉及一种基于近场竖直向SAR成像的目标与环境耦合分析方法。

背景技术

目标与地海环境间存在较为丰富的多次散射机制，耦合机理复杂，探索与分析目标与地海环境间的耦合作用机理，能够为复杂环境中目标探测、识别、跟踪等提供理论依据和技术支撑。因此，研究目标与地海环境间耦合特性具有重要意义。采用成像的方式分析目标与环境散射特性，具有直观的特点，有助于准确分析耦合散射形成的机理。

现有技术采用弹跳射线法(SBR)和截断增量长度绕射系数(TW-ILDCs)仿真了粗糙面上目标的SAR图像，通过分析散射中心位置和强度的变化，研究粗糙面和目标间的耦合作用。虽然通过仿真获取的SAR图像已经具有一定置信度，但仿真图像仍与实测图像存在差异，可能会造成目标与环境耦合机理分析不全甚至错误。

现有技术从射线的角度分析了典型结构的多径效应机制，提出SAR图像中多径散射会产生偏移、延展、分割和模糊效应，并结合Terra-SAR图像分析了桥梁、建筑和油罐的多径散射。但该方法研究的主要对象是规模较大的建筑，对于超低空目标等是否适用仍需深入研究。

现有技术通过记录射线追踪建模方法中每根射线的反射路径，将判断为有效射线所对应的目标表面区域作为散射中心的散射来源，得到的散射来源诊断信息可直接与目标网格模型相关，诊断结果更为完整与直观。但是该方法仅诊断了目标的散射中心来源，并未考虑目标与环境的耦合作用，且通过射线追踪的方式并不能保证遍历所有可能的耦合路径。

现有技术根据超低空目标-环境耦合散射机理，采用四路径电磁散射模型，计算获取不同环境下超低空目标的镜像耦合散射。但该方法主要考虑了由目标与环境三次散射形成的镜像耦合，耦合机理考虑不全面。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于近场竖直向SAR成像的目标与环境耦合分析方法，通过收发天线在竖直方向运动形成有效合成孔径，获取测量对象竖直向高分辨，实现目标、环境、以及耦合等不同部分的图像分离，用于目标与环境耦合机理分析，以及耦合散射中心空间分布规律研究。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于近场竖直向SAR成像的目标与环境耦合分析方法，其包括以下步骤：

S1、目标与环境竖直向SAR成像参数设置；

S2、目标与环境竖直向SAR成像测量；

S3、回波数据近场竖直向SAR成像处理；

S4、基于竖直向SAR成像的目标与环境耦合散射分析。

上述的基于近场竖直向SAR成像的目标与环境耦合分析方法，其中，所述的S1中，扫频范围根据研究频段进行设置，扫频间隔Δf、竖直向移动间隔Δz、按照如下公式进行设置：

其中，c为电磁波在真空中的传播速度，d_max为目标最大几何尺度，D₁＝4d_max为目标在距离方向最大可成像长度，h为目标高度，D₂＝4h为竖直向最大可成像长度，λ为电磁波波长，R为测试距离。

上述的基于近场竖直向SAR成像的目标与环境耦合分析方法，其中，所述的S2中，具体包含以下步骤，