[發明專利]一站固定雙基地SAR回波信號快速生成方法

在審

• 申請號: 202011307790.X
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112698279A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 謝洪途;陳凱鵬;王國倩;梁康;胡俊;姜新橋;李金堂;林奕全
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

本發明提供一種一站固定雙基地SAR回波信號快速生成方法，該方法首先產生雷達發射信號并計算其FFT；其次，將運動站合成孔徑劃分為若干個子孔徑，并將場景劃分為若干個等距橢圓環域和橢圓極子場景；然后，先計算運動站子孔徑中心位置對應橢圓極子場景的等效散射系數，接著利用FFT操作同時計算所有子孔徑位置對應等距橢圓環域的散射系數，并計算所有子孔徑對應的系統脈沖響應函數和其FFT；最后，將雷達發射信號的FFT和系統脈沖響應函數的FFT相乘，接著利用IFFT操作將乘積變換到時域獲得子孔徑回波信號，再根據子孔徑的順序重復前面的操作，最終獲得場景的回波信號本發明方案適用于一站固定雙基地SAR回波信號生成。

技術領域

本發明涉及雷達技術領域，更具體地，涉及一種一站固定雙基地SAR回波 信號快速生成方法。

背景技術

合成孔徑雷達(SAR)回波信號模擬技術是SAR系統研究和發展的關鍵技 術之一，主要用于系統參數驗證，處理算法(包括成像算法、運動補償算法和目 標檢測算法等)測試，散射特性研究，等等。為確保所設計SAR系統的性能滿 足實際需求，在研制SAR系統之前應該實現回波信號模擬和成像處理。為確保 模擬的回波信號更接近實際的回波信號，在回波信號模擬中需考慮實際航跡影響 (如雷達運動誤差)和實際場景(如擴展場景)。一般來說，對于包含大量散射 點的擴展場景，回波信號模擬主要包括兩個方面：擴展場景散射特性仿真和快速 回波信號生成。許多學者對SAR模型和擴展場景散射特性進行了深入的研究， 并成功擴展應用于雙基地SAR系統。此外，還可以根據特殊的頻率、極化等參 數通過SAR實驗獲得擴展場景的散射系數。本發明重點研究雙基地SAR快速回 波信號生成方法，而沒有考慮擴展場景散射特性仿真，這意味著場景散射系數是 已知的。

SAR回波信號生成方法主要包括時域逐脈沖逐點(TBT)算法，一維快速傅 立葉(1DFFT)算法，二維快速傅立葉(2DFFT)算法和逆成像處理(IMIP)算 法。時域TBT算法是根據SAR成像構型，采用逐點逐脈沖方式來生成SAR回 波信號。TBT算法能生成高精度的SAR回波信號，但是它具有很大的計算量。 因此，TBT算法只適用于少數離散點目標的SAR回波信號生成。G.Franceschetti 首先提出2DFFT算法，發展成一系列的SAR回波信號仿真器，并擴展應用于雙 基地SAR回波信號生成。2DFFT算法將場景散射特性的二維頻譜和系統傳輸函數的二維頻譜相乘，然后通過二維逆快速傅立葉(IFFT)獲得SAR回波信號。 與時域TBT算法相比，2DFFT算法的生成效率有較大提高，但是它難以考慮雷 達的運動軌跡。IMIP方法是通過逆處理將圖像數據變換到信號空間來獲得SAR 回波信號數據，該算法的生成效率高于TBT算法，但是同樣難以考慮雷達的運 動軌跡。1DFFT算法利用FFT操作來計算發射信號和SAR系統傳輸函數的卷積， 以獲得SAR回波信號。該算法仍然是逐脈沖地生成SAR回波信號，所以它的生 成效率高于TBT算法，但是比2DFFT算法和IMIP算法的生成效率低。為了進 一步提高SAR回波信號生成效率，子孔徑技術被引入到SAR回波信號生成，并 提出了基于等效散射體和子孔徑處理的SAR回波信號快速生成方法，能保持高 精度回波信號生成的同時提高生成效率。然而，該算法主要是針對單基地SAR 回波信號生成提出的，并不適用于一站固定雙基地SAR回波信號的快速生成。 因此，如何解決適用于一站固定雙基地SAR回波信號生成的快速方法正是一個 亟待解決的技術問題。

申請號為201811078709.8公開了一種適用于任意平臺軌跡的高效雙基SAR 回波生成方法，該方法首先對復雜幾何模式下的雙基地SAR點、面目標回波建 模，再對其進行多普勒特性分析、多普勒相位空間分布特性分析及波數域分析， 得到適應復雜幾何模式的雙基地SAR面目標回波生成方法，最終實現雙基地 SAR的高效回波生成。然而，該專利無法實現本申請的能夠保持回波信號高精 度生成的同時提高生成效率。

發明內容

本發明提供一種一站固定雙基地SAR回波信號快速生成方法，該方法能夠 保持回波信號高精度生成的同時提高生成效率。

為了達到上述技術效果，本發明的技術方案如下：