專利名稱：一種雙基地sar回波模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙基地合成孔徑雷達(dá)(SyntheticAperture Radar, SAR)回波模擬方法。
背景技術(shù)：
雙基地合成孔徑雷達(dá)(Bistatic SAR, BiSAR)是一種收發(fā)分置的新型成像雷達(dá)，與 常規(guī)單基地SAR相比，具有獲取信息豐富、抗電子干擾、抗摧毀、抗截獲等優(yōu)點(diǎn)。雙基地SAR系統(tǒng)由于本身的復(fù)雜性以及面臨空時(shí)頻同步等技術(shù)難題，獲取實(shí)際的雙基地SAR回波數(shù)據(jù)十分困難。因此采用模擬的方法獲取回波數(shù)據(jù)是一種有效的手段，并且回波模擬在系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、滿足用戶需求、檢驗(yàn)成像算法以及SAR圖像應(yīng)用等諸多方面具有積極而重要的作用，是SAR系統(tǒng)研制和發(fā)展過(guò)程中極為重要的一環(huán)。借鑒單基地SAR回波模擬方法，雙基地SAR回波模擬方法主要有距離時(shí)域疊加法、基于一維FFT法、波數(shù)域成像逆處理法。距離時(shí)域疊加法在算法精度上是最優(yōu)的，但運(yùn)算量很大，尤其是在目標(biāo)很多，場(chǎng)景很大的情況下，是雙基SAR系統(tǒng)工程無(wú)法忍受的。基于一維FFT的方法比時(shí)域疊加法運(yùn)算效率有所提高，但其只在快時(shí)間維進(jìn)行了 FFT運(yùn)算，效率提升仍然不足。文獻(xiàn) “A Bistatic SAR Raw Data Simulator Based on Inverseomegak Algorithm. Xiaolan Qiu, Donghui Hu,Liangjiang Zhou, Chibiao Ding. IEEETransactions on Geoscience and Remote Sensing2010, 48(3) : I54O-I547,,提出的波數(shù)域成像逆處理方法通過(guò)逆成像處理將圖像數(shù)據(jù)變換到信號(hào)空間，得到模擬的SAR回波信號(hào)，雖然該方法的運(yùn)算效率很高，但其只適用于非移變模式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的雙基地SAR回波模擬方法存在的上述問(wèn)題，提出了一種雙基地SAR回波模擬方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種雙基地SAR回波模擬方法，具體包括如下步驟SI.方位向傅立葉變換對(duì)輸入的圖像數(shù)據(jù)沿方位向作傅立葉變換，將其變換到方位頻域；S2.與方位向參考函數(shù)相乘對(duì)變換到方位頻域后的圖像數(shù)據(jù)與方位向參考函數(shù)相乘；S3.距離向傅立葉變換對(duì)經(jīng)步驟S2處理后的數(shù)據(jù)沿距離向作快速傅立葉變換，變換到二維頻域；S4.引入距離徙動(dòng)對(duì)經(jīng)步驟S3處理后的數(shù)據(jù)與距離徙動(dòng)函數(shù)相乘，在距離頻域方位頻域引入距離徙動(dòng)；S5.與距離向參考函數(shù)相乘將步驟S4處理后的數(shù)據(jù)與距離向參考函數(shù)相乘；S6. 二維傅立葉反變換將步驟S5處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行二維傅立葉反變換，得到模擬的雙基地SAR回波數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的回波模擬方法通過(guò)距離向和方位向的逆匹配處理產(chǎn)生SAR回波，運(yùn)算速度只與距離向和方位向的處理粒度有關(guān)，而與模擬的目標(biāo)個(gè)數(shù)無(wú)關(guān)，與距離時(shí)域疊加法和基于一維FFT法相比，這種方法的運(yùn)算效率明顯提高，且可以適用于移變模式；本發(fā)明的方法將圖像數(shù)據(jù)變換到信號(hào)空間，避免了回波信號(hào)建模、逐點(diǎn)計(jì)算的復(fù)雜過(guò)程，利用傅立葉變換和對(duì)應(yīng)的頻域參考函數(shù)對(duì)輸入的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行了二維逆匹配處理，算法簡(jiǎn)單易行，運(yùn)算速度極快。


圖I為本發(fā)明的回波模擬方法流程示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中產(chǎn)生的點(diǎn)目標(biāo)回波的菲涅爾衍射圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例中與距離時(shí)域疊加法產(chǎn)生的回波實(shí)部圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例中自然場(chǎng)景回波成像驗(yàn)證結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。需要說(shuō)明的是實(shí)施例中的參數(shù)并不影響本發(fā)明的一般性。本實(shí)施例以星機(jī)雙SAR模型為例,但本方法同樣適用于其他構(gòu)型的雙SAR系統(tǒng),如前視雙基地SAR系統(tǒng)。本例首先產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的回波信號(hào)，點(diǎn)目標(biāo)設(shè)置在場(chǎng)景中心，坐標(biāo)為(432140，O，O)。之后產(chǎn)生了一副場(chǎng)景大小為512 X 512的自然場(chǎng)景的回波，并進(jìn)行了成像驗(yàn)證。雷達(dá)參數(shù)為發(fā)射機(jī)(衛(wèi)星)高度515Km、接收機(jī)(飛機(jī))高度3Km、發(fā)射機(jī)速度7. 6Km/
S、接收機(jī)速度100m/S、載波頻率9. 65GHz、脈沖寬度45us、信號(hào)帶寬50MHz、合成孔徑時(shí)間
O.5095s。本發(fā)明方法的思路是利用二維駐定相位原理法推導(dǎo)點(diǎn)目標(biāo)的二維頻譜，結(jié)合RD成像逆處理來(lái)產(chǎn)生模擬回波。首先，利用二維駐定相位原理推導(dǎo)點(diǎn)目標(biāo)的二維頻譜。雷達(dá)接收到的基帶回波信號(hào)可表示為
權(quán)利要求
1.一種雙基地SAR回波模擬方法，具體包括如下步驟 51.方位向傅立葉變換對(duì)輸入的圖像數(shù)據(jù)沿方位向作傅立葉變換，將其變換到方位頻域； 52.與方位向參考函數(shù)相乘對(duì)變換到方位頻域后的圖像數(shù)據(jù)與方位向參考函數(shù)相乘； 53.距離向傅立葉變換對(duì)經(jīng)步驟S2處理后的數(shù)據(jù)沿距離向作快速傅立葉變換，變換到二維頻域； 54.引入距離徙動(dòng)對(duì)經(jīng)步驟S3處理后的數(shù)據(jù)與距離徙動(dòng)函數(shù)相乘，在距離頻域方位頻域引入距離徙動(dòng)； 55.與距離向參考函數(shù)相乘將步驟S4處理后的數(shù)據(jù)與距離向參考函數(shù)相乘； 56.二維傅立葉反變換將步驟S5處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行二維傅立葉反變換，得到模擬的雙基地SAR回波數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙基地SAR回波模擬方法，其特征在于，步驟S2所述的方位向參考函數(shù)的相位為0AC；(fa，Rc*)，具體表達(dá)形式為 Ow ^AfM = ^[^RDR+DTR,T]^{pw+puR,R)kTfa 其中，= ji-/in2 < f，. , . a、 I,-，U =—\k f -U λ (krvxsm0sx—kRvrsm0sr)dr=r] vr [kTh μΛ 凡=-1-, fKvR (f + /o){cOS^}3 κ-^ " [-=-t~c- ^ KaR+KaT IK0BC . Ir — KaT_ Vr (/ + /o) {cos ^sr} ! TT I YaTD r 、ivOi 卞八 aT tixOTc eSK、0ST分別是接收機(jī)和發(fā)射機(jī)斜視角，&是載波頻率，c是光速常量，λ是載波波長(zhǎng)，H是圓周率，VK、VT分別是接收機(jī)速度和發(fā)射機(jī)速度。RK(T)，RT(T)分別是目標(biāo)到接收機(jī)、發(fā)射機(jī)的瞬時(shí)斜距，f、fa分別是距離向頻率變量和方位向頻率變量，Re*、R0T分別為接收機(jī)和發(fā)射機(jī)到場(chǎng)景中心的零多普勒斜距，Pl0> P11是雙線性擬合參數(shù)，即利用雙線性擬合的方法將τ 0Τ表示為(τ 0R, Ror)的函數(shù)，具體為τ 0T=p10+pnR0E+p12 τ 0Ε, τ 0Ε> τ 0Τ分別為接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的零多普勒時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙基地SAR回波模擬方法，其特征在于，步驟S4中所述的距離徙動(dòng)函數(shù)的相位為Φκα(( ·，fa, Roe)，具體表達(dá)形式為φ if f IL ) = — ^oe_ + ^2L· f ^RCM \ J yJa^^OR /r\ r\ ^ c Dr Dt
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的雙基地SAR回波模擬方法，其特征在于，步驟S5中所述的距離向參考函數(shù)的相位為fa)，具體表達(dá)形式為if ,fa) 二π~~+ Φτ,,-d (/,/,) k^SRC其中，K是距離向調(diào)頻斜率
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙基地SAR回波模擬方法，首先對(duì)輸入的圖像數(shù)據(jù)沿方位向作快速傅立葉變換，將其變換到方位頻域；然后與方位向參考函數(shù)相乘；接著沿距離向作快速傅立葉變換，將圖像數(shù)據(jù)變換到二維頻域；在變換到二維頻域后與距離徙動(dòng)函數(shù)相乘，引入距離徙動(dòng)；然后對(duì)引入距離徙動(dòng)后的數(shù)據(jù)與距離向參考函數(shù)相乘；最后利用二維快速傅立葉反變換得到模擬的雙基地SAR回波數(shù)據(jù)。本發(fā)明的回波模擬方法通過(guò)距離向和方位向的逆匹配處理產(chǎn)生SAR回波，運(yùn)算速度只與距離向和方位向的處理粒度有關(guān)，而與模擬的目標(biāo)個(gè)數(shù)無(wú)關(guān)，與距離時(shí)域疊加法和基于一維FFT法相比，這種方法的運(yùn)算效率明顯提高，且可以適用于移變模式。
文檔編號(hào)G01S7/40GK102830390SQ20121030379
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者張順生, 陸逸, 曹建蜀, 謝瀟瀟, 尤丹丹 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)