[發明專利]基于移動激勵源FDTD算法的高精度SAR回波仿真方法

有效

• 申請號: 201710608975.6
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107271977B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 鄒斌;陸健;張臘梅;史慶武
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

基于移動激勵源FDTD算法的高精度SAR回波仿真方法，屬于回波信號的仿真技術領域。本發明是為了解決現有SAR回波仿真系統精度低，不能考慮電磁波與目標作用過程的變化的問題。它包括以下步驟：設計SAR系統的相關參數；計算FDTD仿真的相關參數；對選定采樣位置，利用時域有限差分法FDTD對目標進行電磁計算，得到目標的遠場電場數據；設置遠場觀察點，計算目標上所有可視點元胞與遠場觀察點之間的距離，并把可視點分為不同的等距離帶；對目標的遠場電場數據進行處理，得到移動激勵源的飛行軌跡上所有采樣位置點的回波數據，對采樣位置點的回波數據進行處理獲得目標的SAR原始回波數據。本發明用于SAR的回波仿真。

技術領域

本發明涉及基于移動激勵源FDTD算法的高精度SAR回波仿真方法，屬于回波信號的仿真技術領域。

背景技術

合成孔徑雷達SAR是一種安裝在運動載體上的高分辨率微波成像雷達，能實現全天時、全天候、高分辨率、寬幅對地觀測，因此在軍事、海洋、農業和林業等諸多領域具有廣闊的應用前景。回波信號建模仿真在合成孔徑雷達的研制過程中起著十分重要的作用，它一方面能夠彌補由于技術和經濟等原因造成的SAR系統特性驗證性實驗較少的不足，另一方面還可以以用于檢測合成孔徑雷達系統性能，用來驗證和評價各種SAR成像處理算法的性能，用于典型目標SAR數據獲取以及識別檢測等。

傳統的SAR仿真系統分辨率較低，在回波仿真過程中忽略了雷達散射截面積在觀測時間內隨空間角度及信號頻率的變化，無法反映目標在不同觀測條件下的后向散射特性差異。但是對于高分辨率SAR數據，需要考慮到目標在不同角度來波照射下后向散射特性的差異，尤其對于棱角分明的建筑物和軍事目標。同時傳統的SAR回波仿真方法，不考慮電磁波與目標作用的具體過程變化，不能在根本上解決散射回波無法完全反映目標的結構材質等特征的問題，很難得到目標精確的細節特性。因此隨著星載SAR技術的發展和分辨率的提高，特別是在高分辨率成像模式下，傳統SAR回波仿真方法已經難以滿足SAR系統的設計和回波成像需求。

發明內容

本發明目的是為了解決現有SAR回波仿真系統精度低，不能考慮電磁波與目標作用過程的變化的問題，提供了一種基于移動激勵源FDTD算法的高精度SAR回波仿真方法。

本發明所述基于移動激勵源FDTD算法的高精度SAR回波仿真方法，它包括以下步驟：

步驟一：設計SAR系統的相關參數；

步驟二：根據步驟一中的相關參數計算FDTD仿真的相關參數；

步驟三：對移動激勵源飛行軌跡上的所有選定采樣位置，利用時域有限差分法FDTD對目標進行電磁計算，得到目標的遠場電場數據；

步驟四：在移動激勵源處設置遠場觀察點，計算目標上所有可視點元胞與遠場觀察點之間的距離，并把可視點分為不同的等距離帶；

步驟五：根據可視點所處的距離帶，對目標的遠場電場數據進行處理，得到移動激勵源的飛行軌跡上所有采樣位置點的回波數據，對采樣位置點的回波數據進行處理獲得目標的SAR原始回波數據。

本發明的優點：本發明方法利用時域有限差分法(FDTD)精確計算了目標在移動激勵源下的電磁場分布狀況，并由設置在目標可視點表面的惠更斯面外推出目標局部細節的遠場電場值，之后根據目標與激勵源的相對位置，將目標點劃分為連續的等距離帶，對等距離帶內點及帶與帶之間的遠場值做不同的處理，最終得到目標的SAR回波數據。

本發明充分利用了FDTD計算的精確性來計算電磁波與目標的相互作用過程，精確地獲取目標表面細節散射信息，并且通過設置移動激勵源的方式模擬真實衛星工作方式，真實的反映了目標在不同狀態下的后向散射特性，得到了精確的SAR回波數據，并能滿足各種實際應用需求。

附圖說明

圖1是本發明所述基于移動激勵源FDTD算法的高精度SAR回波仿真方法的流程圖；