专利名称：固定站双基地合成孔径雷达回波模拟方法
技术领域：
本发明属于雷达技术领域,具体涉及合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像技术中的固定站双基地SAR回波模拟方法。
背景技术：
SAR是一种全天时、全天候的现代高分辨率微波遥感成像雷达，在军事侦察、地形测绘、植被分析、海洋及水文观测、环境及灾害监视、资源勘探以及地壳微变检测等领域，SAR发挥了越来越重要的作用。双基地SAR由于收发分置而有着很多突出的优点，它能获取目标的非后向散射信息，具有作用距离远、隐蔽性和抗干扰性强等特点。另外，由于双基 地SAR接收机不含大功率器件，其功耗低、体积小、重量轻，便于多种类型的飞机携带，造价较低。固定站双基地SAR是指只有一个基站运动，而另一个基站几乎静止的双基地SAR，由于收发双站相对位置随着时间而变化，导致相同双基斜距和的目标具有不同的距离单元徙动(Range Cell Migration, RCM)和不同的多普勒调频斜率，这种问题称为方位空变；力口之具有传统单基SAR相同的距离空变，因而固定发射站双基地斜视SAR具有二维空变，这种二维空变导致同一距离门内或者同一方位向的目标均存在不同的传递函数。SAR回波模拟对于设计系统参数、评价成像算法性能、研究散射效应以及计划飞行任务等都有重要的实用价值。通常SAR回波模拟方法可以分为两类第一类方法采用时域叠加，单独生成每个目标点的回波，然后将所有点目标的回波叠加起来构成整个场景的回波，见文献 “A. Mori and F. De Vita, A time-domain raw signal simulatorfor interferometric SARj IEEE Trans. Geosci. Remote Sens.，vol. 42，no. 9，pp. 1811 -1817，2004”和“韦立登，SAR原始回波信号生成算法的性能比较研究，电子与信息学报，vol. 27，no. 2，pp. 262-265,2005”。由于是逐点相加，这类方法需要较长的计算时间，因此只是适用于简单的稀疏点阵目标仿真，对于复杂的分布式目标仿真则难以适从；第二类方法采用频域二维FFT的方法，将回波表示成目标散射系数的傅立叶变换，不需要单独计算每一个目标点的回波信号，运算量小，见文献“G. Franceschetti, M. Migliaccio, D.Riccio,and G. Schirinzi, SARAS:A synthetic aperture radar (SAR)raw signalsimulator, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens.，vol. 30，no. 1，pp. 110-123，1992，，。对于双基地 SAR,在文献“X. Qiu, D. Hu, L. Zhou, and C. Ding, A bistatic SAR raw data simulatorbased on inverse Omega-k algorithm, ” IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. , vol. 48, no.3，pp. 1540-1547，2010”中，提出用频域的方法来进行移不变双基地SAR快速回波模拟。然而现有针对传统单基地SAR和移不变双基地SAR的回波频域模拟方法都是基于方位非空变假设下的回波模拟方法，都不能用来进行固定站双基地SAR回波频域模拟。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统单基地SAR和现有移不变双基地SAR回波频域模拟方法无法进行固定站双基地SAR回波模拟的问题，提出了一种固定站双基地SAR回波频域模拟方法。为了方便描述本发明的内容，首先对以下术语进行解释术语I :双基地SAR双基地SAR是指系统发射站和接收站分置于不同平台上的SAR系统，其中至少有一个平台为运动平台。术语2 固定站双基地SAR固定站双基地SAR是双基地SAR的一种，其中一个站固定，另一个站运动。术语3:二维空变对于固定站双基地SAR’由于收发双站相对位置随着时间而变化,导致相同双基斜距和的目标具有不同的距离单元徙动和不同的多普勒调频斜率，这种问题称之为方位空变；加之与单基SAR相同的距离空变、方位空变和距离空变统称为二维空变。本发明的技术方案为一种固定站双基地SAR回波频域模拟方法，具体包括如下步骤步骤一生成地面场景的散射系数矩阵σ (X，y)，其中，X表示距离向坐标，y表示方位向坐标；步骤二 将步骤一得到的散射系数矩阵σ (x，y)投影到(rK，y)平面，其中，rK为接收站最近斜距，得到σ Ov y)，投影关系式为
权利要求
1.一种固定站双基地SAR回波频域模拟方法，具体包括如下步骤 步骤一生成地面场景的散射系数矩阵σ (X，y)，其中，X表示距离向坐标，y表示方位向坐标； 步骤二 将步骤一得到的散射系数矩阵σ (x，y)投影到Ov y平面，其中，!^为接收站最近斜距，得到σ (rK，y)，投影关系式为=+/φ其中，知和比为接收站的X轴坐标和高度； 步骤三引入空变的幅度因子V^i，得到的结果记为;</)； 步骤四对步骤三得到的数据矩阵λ/^^(γλ,I/)进行方位向傅立叶变换，并引入随距离空变的方位频域窗函数(_2二3废^2_)’其中，Wa( ·)表示矩形窗函数，η为延y方向的傅立叶变换后的变量，且nd。为Η的中心，其中，yK为初始时刻接收站的y轴坐标，λ为波长，Ba为方位向带宽，得到结果 SdrR. η) = J R-^e-f2w,mdyWu (1二:|^)); 步骤五将步骤四得到的结果进行距离向傅立叶变换，并完成距离频率变换，变换后的结果记为S 2 (f> rI); 步骤六将步骤五得到的结果S’2(f，η)进行方位向逆傅立叶变换，并完成方位向频率变换； 方位向逆傅立叶变换后得到S3(f，y) =/ s’2(f，n)cJ2"nMn ； 所述方位向频率变换具体为:7 =办(PA)+!,其中，f为距离频率，ft为方位频率，f0c V为系统载频，V为运动平台的速度，c为光速；b 为发射站距离= ^{y'r% - + Xr %,) + {y Ur)2 + 在 rE = rE0,y=y0处对y的一阶偏导数 —OllfirH. //) ^ _-X" —胸—y'v H:f.(rmh '!-Ιο) 所述频率变换通过在(f，y)域进行相位因子相乘的方式来实现，该相位因子为 # “/, V) = exp—■::極 I 即可得到方位向频率变换后的结果为S4(f，t)。
步骤七方位向傅立叶变换，引入空不变相位因子Htl (f，ft ；rE0, %)，从而可以得到回波的二维频域表达式-MfJl) = JS4f J)<j2771,1 dt X HoifJtirm.m) 其中，
2.根据权利要求1所述的固定站双基地SAR回波频域模拟方法，其特征在于，步骤五中所述的距离频率变换的具体过程如下
全文摘要
本发明公开了一种固定站双基地SAR回波频域模拟方法，本发明的方法采用接收站与目标点最短斜距rR和y将成像场景回波二维频谱进行线性化，导出二维频率变换，分别引入距离向和方位向的空变效应，从而实现固定站双基地SAR的回波频域模拟，解决了现有单基地SAR和移不变双基地SAR回波频域模拟方法不能应用于该模式的问题；与采用时域累加进行回波仿真的方法相比，本发明的方法计算量小、运算速度快，同时计算精度较高，能够满足固定站双基地SAR系统仿真和研究的要求。
文档编号G01S7/40GK102890270SQ20121034766
公开日2013年1月23日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者武俊杰, 李中余, 黄钰林, 杨建宇, 杨海光 申请人:电子科技大学