一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种SAR海面成像全链路仿真方法及系统


[0001]本专利技术涉及
SAR
图像仿真领域，尤其涉及一种
SAR
海面成像全链路仿真方法及系统
。

技术介绍

[0002]随着卫星遥感技术的发展，合成孔径雷达
(SAR)
已成为全球海面观测的重要手段
。SAR
对海面波的成像仿真是近年来许多海洋遥感研究的主题
。
尽管这一领域已经研究了
40
多年，但全面准确地解释
SAR
图像上的海浪仍然极具挑战性
。
这主要是因为运动波的散射是各种复杂机制的综合，而
SAR
成像又是一种独特的非线性映射关系
。
这些都给
SAR
海面仿真的发展带来了困难，目前的仿真结果精度较低
。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种
SAR
海面成像全链路仿真方法及系统，该仿真方法近似较小
、
精度高，且仿真结果能体现
SAR
海浪成像的主要调制机理
。
[0004]本专利技术所采用的第一技术方案是：一种
SAR
海面成像全链路仿真方法，包括以下步骤：
[0005]设置环境参数并获取输入数据；
[0006]基于全链路仿真器
、
环境参数和输入数据，考虑海面运动
、
海面后向散射和海面去相干效应进行回波仿真，输出回波文件；
[0007]根据回波文件进行成像处理，得到仿真
SAR
图像
。
[0008]进一步，所述基于全链路仿真器和输入数据，考虑海面运动
、
海面后向散射和海面去相干效应进行回波仿真，输出回波文件这一步，其具体包括：
[0009]基于全链路仿真器读取输入数据；
[0010]采用分段线性化插值方法近似速度的变化，进行动态海面仿真，得到第一仿真数据；
[0011]进行海面后向散射仿真，得到第二仿真数据，所述海面后向散射仿真包括平均后向散射强度仿真
、
后向散射调制纹理仿真和后向散射强度变化仿真；
[0012]基于平稳随机过程模型和使用零记忆非线性进行海面去相干效应仿真，得到第三仿真数据；
[0013]基于第一仿真数据
、
第二仿真数据和第三仿真数据构建回波仿真模型进行回波仿真，输出回波文件
。
[0014]进一步，还包括：
[0015]基于回波同距离门累加对回波仿真模型进行简化
。
[0016]进一步，在动态海面仿真中，
X、Y
和
Z
方向的海面时变位置分别表示为：
[0017]D
X
(x,t)
＝
∫V
X
(x,t)dt+x
[0018]D
Y
(x,t)
＝
∫V
Y
(x,t)dt+y
[0019]D
z
(x,t)
＝
∫V
z
(x,t)dt
[0020][0021]上式中，
D
X
(x,t)
表示
X
轴方向的海面时变位置，
D
Y
(x,t)
表示
Y
轴方向的海面时变位置，
D
z
(x,t)
表示
Z
轴方向的海面时变位置，
V(t)
可以代表
V
X
(x,t)
，
V
Y
(x,t)
或者
V
z
(x,t)
，表示三个方向的速度，
t
n
表示第
n
个时刻，
t
表示合成孔径时间内的任意时刻
。
[0022]进一步，采用分段线性化插值方法来模拟海面后向散射强度的变化，所述后向散射强度变化仿真的公式表示如下：
[0023][0024]上式中，
σ
(t)
表示后向散射强度
。
[0025]进一步，采用平稳随机过程模型描述海面去相干效应公式表示如下：
[0026][0027]上式中，
r(x,t)
表示去相干因子，
τ
c
表示海面相干时间，
Δ
t
表示时间的差值
。
[0028]进一步，海面去相干效应仿真建模表示如下：
[0029][0030]上式中，
n(t)
表示功率为1的复高斯白噪声，表示卷积，
h(t)
表示系统点响应函数
。
[0031]进一步，所述回波仿真模型的公式表示如下：
[0032][0033]上式中，
t
a
表示方位向时间，
t
r
表示距离向时间，
x
表示目标位置矢量，
S
表示波束覆盖区域，
G(x,t
a
)
表示天线双程方向图，
R(x,t
a
)
表示从目标到平台的斜距，
σ
(x,t
a
)
表示时变的归一化雷达截面，
p(t
r
)
表示雷达发射的脉冲信号，表示随机相位
。
[0034]本专利技术所采用的第二技术方案是：一种
SAR
海面成像全链路仿真系统，包括：
[0035]参数模块，用于设置环境参数并获取输入数据；
[0036]仿真模块，基于全链路仿真器
、
环境参数和输入数据，考虑海面运动
、
海面后向散射和海面去相干效应进行回波仿真，输出回波文件；
[0037]成像模块，用于根据回波文件进行成像处理，得到仿真
SAR
图像
。
[0038]本专利技术方法及系统的有益效果是：本专利技术提出了一种将
SAR
海浪成像中涉及到的电磁散射
、
海面运动
、
平台运动
、
脉冲回波生成和采集
、
成像处理等各个环节都包含在内的全链路仿真方法，通过将每个散射单元内的波浪速度物理地引入
SAR
原始信号的距离方程来反映速度聚束效应，通过直接计算体现在原始
SAR
回波中的去相干因子来仿真去相干效应，并且考虑了后向散射强度和速度在合成孔径时间内的变化，该仿真方法近似较小，精度高，仿真结果能体现
SAR
海浪成像的主要调制机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
SAR
海面成像全链路仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：设置环境参数并获取输入数据；基于全链路仿真器
、
环境参数和输入数据，考虑海面运动
、
海面后向散射和海面去相干效应进行回波仿真，输出回波文件；根据回波文件进行成像处理，得到仿真
SAR
图像
。2.
根据权利要求1所述一种
SAR
海面成像全链路仿真方法，其特征在于，所述基于全链路仿真器
、
环境参数和输入数据，考虑海面运动
、
海面后向散射和海面去相干效应进行回波仿真，输出回波文件这一步，其具体包括：基于全链路仿真器读取输入数据；采用分段线性化插值方法近似速度的变化，进行动态海面仿真，得到第一仿真数据；进行海面后向散射仿真，得到第二仿真数据，所述海面后向散射仿真包括平均后向散射强度仿真
、
后向散射调制纹理仿真和后向散射强度变化仿真；基于平稳随机过程模型和使用零记忆非线性进行海面去相干效应仿真，得到第三仿真数据；基于第一仿真数据
、
第二仿真数据和第三仿真数据构建回波仿真模型进行回波仿真，输出回波文件
。3.
根据权利要求2所述一种
SAR
海面成像全链路仿真方法，其特征在于，还包括：基于回波同距离门累加对回波仿真模型进行简化
。4.
根据权利要求2所述一种
SAR
海面成像全链路仿真方法，其特征在于，在动态海面仿真中，
X、Y
和
Z
方向的海面时变位置分别表示为：
D
X
(x,t)
＝
∫V
X
(x,t)dt+xD
Y
(x,t)
＝
∫V
Y
(x,t)dt+yD
z
(x,t)
＝
∫V
z
(x,t)dt
上式中，
D
X
(x,t)
表示
X
轴方向的海面时变位置，
D
Y
(x,t)
表示
Y
轴方向的海面时变位置，
D
z
(x,t)
表示
Z
轴方向的海面时变位置，
V(t)
可以代表
V
X
(x,t)
，
V
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小青，王安琪，黄海风，王志斌，何长珊，陆翔，吕争，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：