[發明專利]基于FFBP逆向處理的SAR回波信號快速仿真方法

有效

• 申請號: 202010127691.7
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111352108B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 周松;楊磊;包敏
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/295
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發明屬于雷達成像技術領域，公開了一種基于FFBP逆向處理的SAR回波信號快速仿真方法，建立信號模型，得到極坐標系下的SAR復圖像；將SAR復圖像變換至二維頻域；按照上一級的子孔徑大小，在二維頻域對該圖像沿方位頻域進行分割，得到兩部分頻域信號；再對這兩部分信號分別進行方位IFFT，得到兩個低分辨的SAR復圖像；對兩個低分辨的SAR復圖像投影至各自的極坐標系，得到低一級方位分辨率的SAR復圖像；循環步驟不斷獲得方位分辨率逐級降低的SAR復圖像，直到獲得每一個發射脈沖下的SAR回波信號，結束循環。本發明節省大量人力物力，用于評估SAR系統的各項性能指標，并用于改進和優化實時成像處理硬件系統。

技術領域

本發明屬于雷達成像技術領域，尤其涉及一種基于快速分解后向投影(fastfactorized back projection，FFBP)逆向處理的合成孔徑雷達(synthetic apertureradar，SAR)回波信號快速仿真方法。

背景技術

雷達具有全天候、全天時和遠距離作用的特點，在導彈制導、對地觀測、災害監控和環境保護等軍用和民用領域有著廣泛的應用，高效、精確、適用性廣的雷達回波信號快速仿真技術也是開發SAR系統的重要環節。雷達回波信號快速仿真技術可以在節省大量人力物力的條件下，模擬飛行器在各種復雜應用條件下的SAR回波信號，用于評估SAR系統的各項性能指標，并用于改進和優化實時成像處理硬件系統。

現有的回波信號仿真方法主要包括基于同心圓的時域生成方法和基于方位頻域處理的數據生成方法。基于同心圓的時域處理方法具有較高的精度和較廣的適用性，但是在場景較大仿真點數較多的情況下其運算效率低下；而基于方位頻域處理的方法通常需要滿足或近似滿足回波信號方位不變的假設，然而在很多非勻速直線軌跡，幾何構型較為復雜的SAR應用模式，回波信號不再滿足方位不變的假設，這給基于方位頻域處理的仿真方法引入難點。為了在節省大量成本的條件下進一步推動SAR技術的工程化應用，同時克服上述兩種數據生成方法的不足，需要研究新的基于時域快速處理的高效、精確、適用性廣的SAR數據仿真方法，使之能夠用于開發和評估任意估計任意構型應用下的SAR成像系統。

SAR回波信號仿真可以看做SAR成像處理的逆問題。SAR成像處理是將雷達系統接收到的回波信號，經過處理得到照射場景的SAR復圖像，而SAR回波信號仿真則是根據場景SAR復圖像還原雷達接收到的回波信號。因此，需要先選擇一種高效、精確、適用性廣的SAR成像處理算法，然后對該算法進行逆向開發，并以此研究高效、精確、適用性廣的SAR數據仿真方法。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

(1)現有的基于同心圓的時域處理方法具有較高的精度和較廣的適用性，但是在場景較大仿真點數較多的情況下其運算效率低，難以快速高效地生成SAR回波信號。

(2)基于方位頻域處理的方法通常需要滿足或近似滿足回波信號方位不變的假設，然而在很多非勻速直線軌跡，幾何構型較為復雜的SAR應用模式，回波信號不再滿足方位不變的假設，這導致回波信號不能夠變換到頻域進行統一的快速處理，使得現有的基于方位頻域處理的回波信號生成方法無法使用。

解決以上問題及缺陷的難度為：如何選擇高效、精確、適用性廣的SAR成像處理算法方法，如何對該算法進行逆向開發，并以此研究高效、精確、適用性廣的SAR回波信號快速仿真方法。

解決以上問題及缺陷的意義為：

(1)本發明提供高精度高效率的SAR雷達回波信號快速仿真方法，該方法可以在節省大量人力物力的條件下，模擬飛行器在各種復雜應用條件下的SAR回波信號，用于評估SAR系統的各項性能指標，并用于改進和優化實時成像處理硬件系統；