[發明專利]一種基于傳統高頻電磁散射理論的GNSS-SAR成像仿真方法

有效

• 申請號: 201810851424.7
• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN109917377B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 請求不公布姓名
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S19/14
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;施磊

本發明公布了一種基于傳統高頻電磁散射理論的GNSS?SAR成像仿真模型，具有很強的適用性。該模型結合物理光學法及傳統復合電磁散射計算模型中的“四路徑”方法，以GNSS信號為信號源，對成像場景的電磁散射數據進行了計算。在計算電磁散射數據的基礎上，利用合成孔徑雷達成像算法中的后向投影算法，對海面場景進行了成像仿真。

技術領域

本發明公布了一種基于傳統高頻電磁散射理論的GNSS-R信號SAR海面目標成像仿真方法。具體說是提供了一種考慮多因素散射效應后，利用GNSS信號為信號源，對任意場景進行SAR成像的仿真方法。該方法通過對GNSS信號散射數據的計算，準確的對各種場景下的目標進行SAR成像的仿真，屬于電磁和微波成像技術領域。

背景技術

遙感技術可以準確并且全面的監測目標空間環境的變化，具有很高的研究價值，一直受到各國的高度重視。SAR作為是一種高分辨率微波成像雷達，能夠不受惡劣天氣影響，具有全天時，全天候的觀測能力，給遙感技術提供了一種良好的技術手段。隨著雙基SAR技術的日益成熟，推動了以外輻射源作為機會信號源的被動SAR發展。目前，已經開發出了多種基于合成孔徑雷達的雙基SAR系統，例如：DVB-T，GSM，GNSS等。

基于GNSS的SAR系統主要具有以下優勢：1.系統能夠不受成像區域限制的提供數據采集工作，系統的整體部署難度和成本低。2.GNSS導航信號具有最佳遙感同步特性。3.由GNSS導航信號作為輻射源，隱蔽性好。4.GNSS信號能夠全天候，晝夜連續的工作。目前，在該領域的研究中，已經驗證了利用GNSS-R信號能夠進行SAR成像的可行性，但是由于GNSS信號與傳統SAR信號體制的不同，成像效果一直不太理想，需要從散射機理上給SAR成像更多的支持，得到更加準確的仿真效果，為GNSS-SAR在遙感領域的應用及觀測實驗提供理論基礎。

基于此，本模型提出了結合傳統電磁散射模型，對成像場景的電磁散射數據進行計算，從而得到準確成像仿真效果的方法。

發明內容

本發明的目的在于：利用傳統的高頻散射理論，以GNSS為輻射源，對成像場景進行SAR成像仿真，從而獲得準確的成像仿真效果，為GNSS-SAR在遙感領域的應用及觀測實驗提供理論基礎。

本發明的技術方案是：

基于以GNSS信號為信號源的SAR成像系統，本發明提出了一種成像仿真方法。即將高頻散射理論引入到GNSS-SAR的成像仿真方法中。首先，利用犀牛等圖像處理軟件生成像場景的面元文件；其次，獲取直射信號反射信號中的數據，通過直射獲得經過探測區域時刻的GNSS衛星分布圖，根據衛星的方位角、高度角、前后向散射關系，選取合適的成像衛星；最后，結合所計算出的電磁散射數據，利用傳統SAR成像算法中后向投影算法，完成GNSS-SAR成像的仿真。

本發明的優點在于：

1.該模型結合物理光學法及傳統復合電磁散射計算模型中的“四路徑”方法，準確的計算了復合場景的電磁散射數據。

2.將電磁散射數據考慮進GNSS-SAR成像仿真中，提高了成像仿真的真實性。

3.該模型利用GNSS衛星的位置信息可以通行過的導航電文或相關導航軟件進行提取，無需建立信號源的數據庫。

4.該模型支持任意場景下的GNSS-SAR成像仿真工作，具有良好的適用性。

附圖說明

圖1基于“四路徑”的GNSS-R雙基SAR成像場景示意圖

圖2?GNSS信號成像框架

圖3?GNSS-R?SAR成像仿真流程

圖中符號、代號說明如下：

GNSS：GNSS?Global?Navigation?Satellite?System全球衛星導航系統