本發(fā)明涉及基于移動(dòng)激勵(lì)源fdtd算法的高精度sar回波仿真方法，屬于回波信號(hào)的仿真技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

合成孔徑雷達(dá)sar是一種安裝在運(yùn)動(dòng)載體上的高分辨率微波成像雷達(dá)，能實(shí)現(xiàn)全天時(shí)、全天候、高分辨率、寬幅對(duì)地觀測(cè)，因此在軍事、海洋、農(nóng)業(yè)和林業(yè)等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?；夭ㄐ盘?hào)建模仿真在合成孔徑雷達(dá)的研制過(guò)程中起著十分重要的作用，它一方面能夠彌補(bǔ)由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等原因造成的sar系統(tǒng)特性驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較少的不足，另一方面還可以以用于檢測(cè)合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)性能，用來(lái)驗(yàn)證和評(píng)價(jià)各種sar成像處理算法的性能，用于典型目標(biāo)sar數(shù)據(jù)獲取以及識(shí)別檢測(cè)等。

傳統(tǒng)的sar仿真系統(tǒng)分辨率較低，在回波仿真過(guò)程中忽略了雷達(dá)散射截面積在觀測(cè)時(shí)間內(nèi)隨空間角度及信號(hào)頻率的變化，無(wú)法反映目標(biāo)在不同觀測(cè)條件下的后向散射特性差異。但是對(duì)于高分辨率sar數(shù)據(jù)，需要考慮到目標(biāo)在不同角度來(lái)波照射下后向散射特性的差異，尤其對(duì)于棱角分明的建筑物和軍事目標(biāo)。同時(shí)傳統(tǒng)的sar回波仿真方法，不考慮電磁波與目標(biāo)作用的具體過(guò)程變化，不能在根本上解決散射回波無(wú)法完全反映目標(biāo)的結(jié)構(gòu)材質(zhì)等特征的問(wèn)題，很難得到目標(biāo)精確的細(xì)節(jié)特性。因此隨著星載sar技術(shù)的發(fā)展和分辨率的提高，特別是在高分辨率成像模式下，傳統(tǒng)sar回波仿真方法已經(jīng)難以滿足sar系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和回波成像需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有sar回波仿真系統(tǒng)精度低，不能考慮電磁波與目標(biāo)作用過(guò)程的變化的問(wèn)題，提供了一種基于移動(dòng)激勵(lì)源fdtd算法的高精度sar回波仿真方法。

本發(fā)明所述基于移動(dòng)激勵(lì)源fdtd算法的高精度sar回波仿真方法，它包括以下步驟：

步驟一：設(shè)計(jì)sar系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)；

步驟二：根據(jù)步驟一中的相關(guān)參數(shù)計(jì)算fdtd仿真的相關(guān)參數(shù)；

步驟三：對(duì)移動(dòng)激勵(lì)源飛行軌跡上的所有選定采樣位置，利用時(shí)域有限差分法fdtd對(duì)目標(biāo)進(jìn)行電磁計(jì)算，得到目標(biāo)的遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)；

步驟四：在移動(dòng)激勵(lì)源處設(shè)置遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)，計(jì)算目標(biāo)上所有可視點(diǎn)元胞與遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)之間的距離，并把可視點(diǎn)分為不同的等距離帶；

步驟五：根據(jù)可視點(diǎn)所處的距離帶，對(duì)目標(biāo)的遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到移動(dòng)激勵(lì)源的飛行軌跡上所有采樣位置點(diǎn)的回波數(shù)據(jù)，對(duì)采樣位置點(diǎn)的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得目標(biāo)的sar原始回波數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明方法利用時(shí)域有限差分法(fdtd)精確計(jì)算了目標(biāo)在移動(dòng)激勵(lì)源下的電磁場(chǎng)分布狀況，并由設(shè)置在目標(biāo)可視點(diǎn)表面的惠更斯面外推出目標(biāo)局部細(xì)節(jié)的遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)值，之后根據(jù)目標(biāo)與激勵(lì)源的相對(duì)位置，將目標(biāo)點(diǎn)劃分為連續(xù)的等距離帶，對(duì)等距離帶內(nèi)點(diǎn)及帶與帶之間的遠(yuǎn)場(chǎng)值做不同的處理，最終得到目標(biāo)的sar回波數(shù)據(jù)。

本發(fā)明充分利用了fdtd計(jì)算的精確性來(lái)計(jì)算電磁波與目標(biāo)的相互作用過(guò)程，精確地獲取目標(biāo)表面細(xì)節(jié)散射信息，并且通過(guò)設(shè)置移動(dòng)激勵(lì)源的方式模擬真實(shí)衛(wèi)星工作方式，真實(shí)的反映了目標(biāo)在不同狀態(tài)下的后向散射特性，得到了精確的sar回波數(shù)據(jù)，并能滿足各種實(shí)際應(yīng)用需求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述基于移動(dòng)激勵(lì)源fdtd算法的高精度sar回波仿真方法的流程圖；

圖2是sar系統(tǒng)空間幾何模型示意圖；

圖3是目標(biāo)可視點(diǎn)元胞等距離帶劃分示意圖；

圖4是sar回波數(shù)據(jù)塊疊加處理示意圖；

圖5是fdtd算法仿真流程圖；

圖6是fdtd算法計(jì)算區(qū)域各邊界劃分示意圖；

圖7是二面角目標(biāo)仿真得到的原始回波示意圖；

圖8是根據(jù)二面角回波計(jì)算的rcs變化曲線圖；

圖9是直升飛機(jī)模型示意圖；

圖10是直升飛機(jī)的sar回波成像結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：下面結(jié)合圖1至圖10說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于移動(dòng)激勵(lì)源fdtd算法的高精度sar回波仿真方法，它包括以下步驟：

步驟一：設(shè)計(jì)sar系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)；

步驟二：根據(jù)步驟一中的相關(guān)參數(shù)計(jì)算fdtd仿真的相關(guān)參數(shù)；

步驟三：對(duì)移動(dòng)激勵(lì)源飛行軌跡上的所有選定采樣位置，利用時(shí)域有限差分法fdtd對(duì)目標(biāo)進(jìn)行電磁計(jì)算，得到目標(biāo)的遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)；

步驟四：在移動(dòng)激勵(lì)源處設(shè)置遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)，計(jì)算目標(biāo)上所有可視點(diǎn)元胞與遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)之間的距離，并把可視點(diǎn)分為不同的等距離帶；

步驟五：根據(jù)可視點(diǎn)所處的距離帶，對(duì)目標(biāo)的遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到移動(dòng)激勵(lì)源的飛行軌跡上所有采樣位置點(diǎn)的回波數(shù)據(jù)，對(duì)采樣位置點(diǎn)的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得目標(biāo)的sar原始回波數(shù)據(jù)。

步驟一中sar系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)為：雷達(dá)距離向分辨率ρr、雷達(dá)方位向分辨率ρa(bǔ)、天線波束下視角θ、天線波束方位角雷達(dá)運(yùn)動(dòng)速度v、移動(dòng)激勵(lì)源與目標(biāo)垂直距離r0、移動(dòng)激勵(lì)源信號(hào)的中心頻率f0、調(diào)頻率μ和脈沖重復(fù)頻率fprf。

步驟二中fdtd仿真的相關(guān)參數(shù)為：移動(dòng)激勵(lì)源原始信號(hào)表達(dá)式ein(t)、移動(dòng)激勵(lì)源的位置、遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)位置和能接收到移動(dòng)激勵(lì)源照射的可視點(diǎn)位置pvisual的坐標(biāo)；同時(shí)設(shè)計(jì)相應(yīng)的仿真總時(shí)間、仿真時(shí)間步長(zhǎng)δt和剖分網(wǎng)格大小。

步驟三中得到目標(biāo)的遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)的具體方法為：針對(duì)移動(dòng)激勵(lì)源的某個(gè)采樣位置，計(jì)算移動(dòng)激勵(lì)源原始信號(hào)表達(dá)式；利用fdtd方法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行仿真，得到所有可視點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)值數(shù)據(jù)efarfield，遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)值數(shù)據(jù)efarfield為m×n的矩陣，m行表示遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)值在時(shí)間上以aδt為間隔采樣m次，其中a為采樣時(shí)間步數(shù)，n列表示遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)處的目標(biāo)可視點(diǎn)pvisual是n個(gè)。這些數(shù)據(jù)包含了目標(biāo)被照射區(qū)域的細(xì)節(jié)信息。

步驟五中目標(biāo)的sar原始回波數(shù)據(jù)的獲得方法為：根據(jù)每個(gè)采樣位置點(diǎn)與目標(biāo)中心的斜距r(t)，計(jì)算回波延遲時(shí)間；對(duì)所有采樣位置點(diǎn)的回波數(shù)據(jù)做時(shí)間延遲r(t)/2c后，并行排列為一個(gè)二維矩陣，即得到目標(biāo)的sar原始回波數(shù)據(jù)其中c為電磁波在真空中傳播速度。

計(jì)算fdtd仿真的相關(guān)參數(shù)的具體方法為：

根據(jù)雷達(dá)距離向分辨率ρr要求計(jì)算出移動(dòng)激勵(lì)源原始信號(hào)的帶寬b及脈沖寬度τ：

移動(dòng)激勵(lì)源原始信號(hào)ein(t)的表達(dá)式為：

式中a為信號(hào)幅度，rect(·)為矩形函數(shù)，τ是矩形函數(shù)寬度；

根據(jù)雷達(dá)方位向分辨率ρa(bǔ)的要求計(jì)算出sar的合成孔徑長(zhǎng)度lmax：

在移動(dòng)激勵(lì)源運(yùn)行軌跡上以fprf的頻率進(jìn)行采樣，得到的采樣點(diǎn)作為sar回波數(shù)據(jù)獲取點(diǎn)，結(jié)合移動(dòng)激勵(lì)源與目標(biāo)的幾何模型計(jì)算出所有采樣點(diǎn)的位置；

根據(jù)sar系統(tǒng)空間幾何模型，各采樣點(diǎn)天線波束方位角變化范圍為：

公式(4)中的三項(xiàng)分別表示天線波束方位角的初始角度、相鄰兩點(diǎn)角度間隔和終止角度；

球坐標(biāo)系中，每個(gè)采樣點(diǎn)處移動(dòng)激勵(lì)源點(diǎn)的球坐標(biāo)為轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的直角坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)為(xin,yin,zin)，具體表達(dá)式如下：

把目標(biāo)剖分成立方體元胞形式，根據(jù)遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)與目標(biāo)之間的幾何關(guān)系計(jì)算出所有可視點(diǎn)元胞pvisual(n)的坐標(biāo)[xvisual(n),yvisual(n),zvisual(n)]；

根據(jù)數(shù)值穩(wěn)定性條件，移動(dòng)激勵(lì)源信號(hào)的中心波長(zhǎng)λ0＝c/f0，fdtd計(jì)算中，元胞的大小限制為：

其中δx、δy、δz分別為立方體元胞的三個(gè)邊長(zhǎng)，δ為設(shè)定邊長(zhǎng)，根據(jù)fdtd計(jì)算量與元胞體積成反比，設(shè)置

fdtd計(jì)算時(shí)間步數(shù)為其中仿真時(shí)間步長(zhǎng)δt根據(jù)courant穩(wěn)定性條件計(jì)算得計(jì)算得到時(shí)間步數(shù)num為：

步驟三中得到目標(biāo)的遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)的具體方法為：

a.讀取剖分后的目標(biāo)結(jié)構(gòu)及材質(zhì)信息，建立空間坐標(biāo)系使目標(biāo)位于第一象限，此空間坐標(biāo)系與sar系統(tǒng)空間幾何模型坐標(biāo)系一致，根據(jù)時(shí)域有限差分算法，求得空間每一個(gè)元胞上的離散電場(chǎng)值與磁場(chǎng)值

式和中表示位于處第n個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)z方向的電場(chǎng)值，其中(i,j,k)表示該位置與坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為(iδx,jδy,kδz)，式中迭代系數(shù)ca(m)、cb(m)、cp(m)、cq(m)是隨著計(jì)算的場(chǎng)值坐標(biāo)變化而變化的與場(chǎng)值大小無(wú)關(guān)的量，m表示的是電磁場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，如式(10)所示：

式(10)中ε(m)為節(jié)點(diǎn)m處材質(zhì)的介電常數(shù)，σ(m)為節(jié)點(diǎn)m處材質(zhì)的電導(dǎo)率；

b.如圖2所示，移動(dòng)激勵(lì)源與目標(biāo)距離最近點(diǎn)記為b處，此時(shí)移動(dòng)激勵(lì)源表達(dá)式ebin(t)＝ein(t)，移動(dòng)激勵(lì)源傳播方向?yàn)樯渚€co，指向目標(biāo)中心，當(dāng)移動(dòng)激勵(lì)源位于運(yùn)動(dòng)軌跡上某一個(gè)采樣點(diǎn)c處，根據(jù)移動(dòng)激勵(lì)源的初始位置和移動(dòng)之后的相對(duì)位置可以求得移動(dòng)激勵(lì)源位于c點(diǎn)處相對(duì)于b點(diǎn)發(fā)射信號(hào)的時(shí)間延遲tc，如式(11)所示：

tc＝f(tb,rb,δt)\*mergeformat(11)

其中f(·)是個(gè)根據(jù)位置求得的已知函數(shù)，tb為移動(dòng)激勵(lì)源在b點(diǎn)發(fā)射電磁波的時(shí)刻，rb是激勵(lì)源在b點(diǎn)處于目標(biāo)的距離，δt是移動(dòng)激勵(lì)源從b移動(dòng)到c處電磁波作用在目標(biāo)上的時(shí)間；

進(jìn)而求得移動(dòng)激勵(lì)源位于c點(diǎn)處激勵(lì)源ecin(t)的表達(dá)式，如式(12)所示：

c.在fdtd計(jì)算區(qū)域的總場(chǎng)-散射場(chǎng)邊界引入式的移動(dòng)激勵(lì)源，并在目標(biāo)邊界設(shè)置卷積完善匹配層cpml吸收電磁波，限制計(jì)算區(qū)域大小，然后根據(jù)式和代表的電磁場(chǎng)迭代公式在時(shí)間域迭代計(jì)算空間各節(jié)點(diǎn)處的離散電磁場(chǎng)值；迭代計(jì)算num次；

d.在每個(gè)可視點(diǎn)元胞表面設(shè)置惠更斯面，根據(jù)等效原理計(jì)算惠更斯面上的表面電流，然后根據(jù)電磁流的輻射公式計(jì)算遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)處的場(chǎng)值，由此近遠(yuǎn)場(chǎng)外推方法計(jì)算的電場(chǎng)如式(13)所示：

其中eθ,為球坐標(biāo)系下θ,方向上的點(diǎn)場(chǎng)分量，為計(jì)算過(guò)程中間矢量，是遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)在目標(biāo)坐標(biāo)系下的位置矢量，分別表示位置矢量為的點(diǎn)在t時(shí)刻的電流密度和磁流密度，為方向是的電位電場(chǎng)矢量；

以aδt為時(shí)間間隔對(duì)得到的遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)值在時(shí)間上采樣，得到m＝numa個(gè)采樣值，采樣電場(chǎng)值如式(14)所示：

其中δ[t]為單位脈沖函數(shù)；可視點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)值數(shù)據(jù)efarfield包含了目標(biāo)被照射區(qū)域的細(xì)節(jié)電磁散射信息。

把n個(gè)可視點(diǎn)電場(chǎng)值序列并行排列得到大小m×n的電場(chǎng)值矩陣efarfield，該數(shù)據(jù)矩陣記錄了目標(biāo)局部電場(chǎng)變化情況及電磁散射信息。

步驟四計(jì)算所有可視點(diǎn)與遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)的距離，并把可視點(diǎn)分為不同的等距離帶，具體包括以下幾個(gè)步驟：

a.取遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)位置與移動(dòng)激勵(lì)源所在位置相同，計(jì)算可視點(diǎn)與遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)的距離：

b.根據(jù)rvisual(n)值的大小，把可視點(diǎn)元胞劃分為不同的等距離帶，每個(gè)等距離帶寬為(aδt)·c，按照與遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)的距離從近到遠(yuǎn)對(duì)等距離帶編號(hào)為1,2,3,...,k，同一個(gè)等距離帶內(nèi)的可視點(diǎn)元胞，其在移動(dòng)激勵(lì)源作用下的回波同時(shí)到達(dá)遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)，不同等距離帶內(nèi)可視點(diǎn)的回波間隔2k·(aδt)抵達(dá)遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn)。

步驟五獲得目標(biāo)的sar原始回波數(shù)據(jù)的具體方法為：

a.對(duì)編號(hào)為k的等距離帶內(nèi)的nk個(gè)可視點(diǎn)，他們的遠(yuǎn)場(chǎng)值數(shù)據(jù)是一個(gè)m×nk的矩陣，等距離帶內(nèi)可視點(diǎn)回波同時(shí)抵達(dá)移動(dòng)激勵(lì)源，把這些可視點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)值對(duì)應(yīng)相加即矩陣每一行相加，得到大小為m×1的矩陣記作mk，將mk看作是等距離帶k內(nèi)目標(biāo)的回波數(shù)據(jù)；

b.對(duì)編號(hào)為k+1的等距離帶處理得到另一個(gè)m×1的矩陣mk+1，相比于等距離帶k，等距離帶k+1上的可視點(diǎn)的回波抵達(dá)觀察點(diǎn)的時(shí)間延遲了2×(aδt)，把mk+1的第m行數(shù)據(jù)與mk的第m+2行數(shù)據(jù)相加，即在mk+1第一行前插兩個(gè)0構(gòu)成大小為(m+2)×1新的矩陣m′k+1，然后再與mk從第一行開(kāi)始對(duì)應(yīng)相加，mk矩陣元素為空時(shí)補(bǔ)零，得到編號(hào)為k、k+1的等距離帶內(nèi)可視點(diǎn)回波數(shù)據(jù)；

c.同理對(duì)編號(hào)為k+l的等距離帶處理，計(jì)算得到大小為m×1的矩陣mk+l，在mk+l第一行前插2l個(gè)0構(gòu)成大小為(m+2l)×1的新矩陣m′k+l，然后再與mk、m′k+1、...、m′k+l-1、m′k+l從第一行開(kāi)始對(duì)應(yīng)相加，矩陣元素為空時(shí)補(bǔ)零，得到編號(hào)為k、k+1、...、k+l-1、k+l的等距離帶內(nèi)可視點(diǎn)回波數(shù)據(jù)；

d.計(jì)算出所有等距離帶的回波數(shù)據(jù)m1,m2,m3,...,mk，然后計(jì)算出他們插零之后的回波矩陣m1,m′2,m′3,...,m′k，對(duì)插零后的矩陣從第一行開(kāi)始對(duì)應(yīng)相加，矩陣元素為空時(shí)補(bǔ)零，最終得到在該采樣點(diǎn)處的回波數(shù)據(jù)secho(t)。

本發(fā)明方法中，對(duì)于選定的所有采樣點(diǎn)位置，分別進(jìn)行計(jì)算，獲得所有軌道采樣點(diǎn)處回波數(shù)據(jù)根據(jù)每個(gè)采樣點(diǎn)處雷達(dá)與目標(biāo)中心的斜距r(t)，確定回波延遲時(shí)間，對(duì)回波做時(shí)間延遲r(t)/2c后，并行排列為一個(gè)二維矩陣如圖4下半部分所示，即得到目標(biāo)在移動(dòng)激勵(lì)源下的sar原始回波數(shù)據(jù)

步驟一中，首先對(duì)sar系統(tǒng)空間幾何關(guān)系建模，如圖2所示，

以目標(biāo)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立空間坐標(biāo)系，雷達(dá)沿著直線ac朝x軸正方向飛行，雷達(dá)與目標(biāo)垂直距離ob為r0，在b點(diǎn)處雷達(dá)天線波束下視角為θ，雷達(dá)運(yùn)動(dòng)速度為v，激勵(lì)源為線性調(diào)頻信號(hào)，其中心頻率是f0、調(diào)頻率為μ，雷達(dá)信號(hào)脈沖重復(fù)頻率為fprf，為了得到高分辨率數(shù)據(jù)設(shè)置雷達(dá)距離向分辨率ρr、雷達(dá)方位向分辨率ρa(bǔ)。

步驟二中，由于合成孔徑的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于一般目標(biāo)的尺寸，所以在sar系統(tǒng)模型中，雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)度一般選擇為lmax，其運(yùn)動(dòng)軌跡為直線，方向平行于sar系統(tǒng)空間幾何模型坐標(biāo)系的x軸。

步驟三中，設(shè)置雷達(dá)與目標(biāo)距離最近點(diǎn)b處激勵(lì)源表達(dá)式ebin(t)＝ein(t)，經(jīng)過(guò)tc時(shí)間雷達(dá)從b運(yùn)行到c點(diǎn)，此時(shí)與目標(biāo)的距離是rc為：

相對(duì)于目標(biāo)來(lái)說(shuō)，b、c兩點(diǎn)發(fā)射的電磁波間隔δt到達(dá)目標(biāo)，如此可以得到tc的方程如下所示：

其中rb＝r0，δt可以從fdtd仿真時(shí)間中獲得，從而求得雷達(dá)位于c點(diǎn)處相對(duì)于b點(diǎn)的時(shí)間延遲tc。

按照?qǐng)D6所示劃分fdtd計(jì)算區(qū)域的各個(gè)邊界，fdtd計(jì)算流程如圖5所示。

式(13)中，

步驟四中，如圖3所示，根據(jù)rvisual(n)值的大小，把可視點(diǎn)元胞劃分為不同的等距離帶。

步驟五中，根據(jù)可視點(diǎn)所處的距離帶，對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)電場(chǎng)值數(shù)據(jù)處理，如圖4所示，得到雷達(dá)位于某個(gè)采樣點(diǎn)處的回波數(shù)據(jù)

具體實(shí)施例：為了說(shuō)明本發(fā)明的有效性，進(jìn)行典型目標(biāo)仿真實(shí)驗(yàn)，仿真參數(shù)為：雷達(dá)距離向分辨ρr＝1m，方位向分辨率ρa(bǔ)＝1m，雷達(dá)與目標(biāo)垂直距離r0＝600km，天線波束下視角θ＝33°，雷達(dá)運(yùn)動(dòng)速度v＝7000m/s，激勵(lì)源信號(hào)中心頻率f0＝1.3×10⁹hz，線性調(diào)頻信號(hào)調(diào)頻率μ＝10¹⁴s^-2，脈沖重復(fù)頻率fprf＝1500hz，由此計(jì)算得到信號(hào)帶寬b＝1.79×10⁸，脈沖寬度τ＝1.79μs，sar的合成孔徑長(zhǎng)度lmax＝6.9×10⁴m，方位角變化范圍[-3.3°:(4.46×10^-4)°:3.3°]，yee元胞邊長(zhǎng)δ＝1.9×10^-2m，時(shí)間步長(zhǎng)δt＝3.7×10^-11s，迭代時(shí)間步數(shù)為num＝4.8×10⁴。

選取一個(gè)垂直于xy平面的二面角作為仿真目標(biāo)，二面角每個(gè)面大小為0.5m*0.5m，材質(zhì)為金屬，兩面之間夾角為90°，雷達(dá)垂直于二面角角平分面方向飛行，得到的回波信號(hào)幅值量化之后的結(jié)果如圖7所示；在0°到360°變化的方位角上，每隔5°做一次sar回波仿真并計(jì)算該方位角下的目標(biāo)rcs，得到如圖8所示的二面角rcs變化圖，這與實(shí)際二面角的rcs變化曲線一致。為了進(jìn)一步驗(yàn)證得到的sar回波，通過(guò)本方法對(duì)圖9所示的直升飛機(jī)模型做回波仿真，然后根據(jù)rd成像算法得到如圖10所示的成像結(jié)果，可以清晰看出直升飛機(jī)的輪廓信息。

從仿真結(jié)果可得，本發(fā)明充分利用了fdtd計(jì)算的精確性，真實(shí)的反映了目標(biāo)不同狀態(tài)下后向散射特性，得到了精確的sar回波數(shù)據(jù)，初步的成像結(jié)果表明本發(fā)明不僅可以滿足sar系統(tǒng)特性驗(yàn)證，還可以滿足sar高分辨率成像模式等不同實(shí)際應(yīng)用對(duì)高精度仿真信號(hào)的需求。