确定高分辨率sar参考目标rcs对定标影响的方法及补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种确定高分辨率SAR参考目标RCS对 定标影响的方法。
【背景技术】
[0002] 对于窄带和窄方位波束SAR(Synthetic Aperture Radar)系统，认为定标参考点 目标的RCS(Radar Cross-Section，雷达散射截面）在工作带宽和方位波束内近似恒定。 然而，随着遥感应用中对图像分辨率要求的提高，产生了很多高分辨率SAR(频带范围大于 2GHz和/或方位波束宽度大于20°的SAR -般被认为是高分辨率SAR)系统，相对带宽可 以超过10 %甚至达到100 %，且方位入射角范围可以从几度增加到几十度甚至360° (圆迹 SAR)。在现代高分辨率SAR系统大距离向带宽和宽方位向波束的特点下，用中心频率和方 位角处的RCS近似表示参考目标的后向散射特性，已不能达到福射定标的精度要求，参考 目标RCS的频带或方位角相关性必需加以考虑。在计算机存储容量和运算速度飞速发展的 情况下，也为精细地雷达系统仿真提供了保障。
[0003] 目前传统的RCS计算多基于高频近似理论公式模型，且SAR回波仿真多基于恒定 RCS的假设，这种技术方法存在下面的不足：
[0004] (I)RCS计算模型不准确：理论的公式模型，经过多步近似处理获得，然而实际RCS 测量时将目标与背景环境分离，并提供充分的远场条件都是一个挑战，不能用理想的解析 公式来表示。
[0005] (2) SAR回波仿真中忽略RCS的频带和方位角相关性：高分辨率SAR系统由于其大 距离向带宽和宽方位向波束的特点会额外产生多种误差，其中就包括参考点目标辐射特性 误差。
[0006] (3)未进行全面定量分析评估：当前进行高分辨率SAR系统仿真时，并未同时考虑 RCS的频带和方位角相关性的影响，且对最终结果的质量评估指标不够全面。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，本发明提供了一种确定高分辨率SAR参考目标RCS对定标影响的方法， 可以获得参考目标RCS对定标影响的数据；同时，本发明还提供了一种基于该定标影响对 回波补偿的方法，可以依据定标影响的方法中获得的积分能量差值，判断是否对回波进行 补偿，由此可保证高精度SAR -定的探测精度。
[0008] -种确定高分辨率SAR参考目标RCS对定标影响的方法，包括如下步骤：
[0009] 步骤1、针对现有的具有不同中心频率和/或频带范围的高分辨SAR，分别应用 FEKO软件构建参考目标的电磁散射仿真几何模型，然后在FEKO软件中选择多层快速多极 子方法分别获取每个高分辨SAR对应的参考目标RCS随频带以及随方位角变化的数据，每 个高分辨SAR对应的数据均具有两个维度，第一维度为该高分辨SAR在波束宽度内参考目 标RCS随方位角变化的数据，第二维度为该高分辨SAR在距离带宽内参考目标RCS随频率 变化的数据；
[0010] 步骤2、针对每个高分辨SAR，分别建立原始回波信号仿真模型，并对原始回波信 号在距离向做傅里叶变换，得到距离向的频域信号；针对每个高分辨SAR，在波束宽度内， 将回波信号数据中方位向时域信号的各采样点与步骤1获得参考目标RCS随方位角变化的 数据按方位角进行对齐后相乘，获得引入了参考目标RCS影响的方位向时域信号数据；在 距离带宽内，将回波信号数据中距离向频域信号各个采样点与步骤1获得的参考目标RCS 随频率变化的数据按频率点对齐后相乘，获得引入了参考目标RCS影响的距离向频域信号 数据；
[0011] 步骤3、针对每个高分辨SAR，对步骤2获得的引入了参考目标RCS影响的距离向 频域和方位向时域二维数据进行距离压缩和方位压缩，获得引入了参考目标RCS影响的回 波信号SAR复图像；对所述原始回波二维数据进行距离压缩和方位压缩，获得原始信号的 SAR复图像；针对引入了参考目标RCS影响的回波信号SAR复图像和原始信号的SAR复图 像，分别对该两幅SAR复图像的点目标峰值能量、积分能量、峰值旁瓣比和积分旁瓣比求差 值，获得参考目标RCS与频带和/或方位角的相关性对成像质量的影响，由此确定各针对的 每个高分辨SAR的参考目标RCS与频带和/或方位角的变化对定标的影响。
[0012] 较佳的，所述步骤1中，在FEKO软件中设置频率带宽的步长为20MHz，设置方位波 束的角度步长为0.2°。
[0013] 较佳的，针对步骤1得到的二维数据，采用三次样条插值法进行插值，使得参考目 标RCS随方位角变化的数据与步骤2中的回波信号中方位向时域信号的数据点一致，使得 参考目标RCS随频率变化的数据点与步骤2中回波信号数据中距离向频域信号数据点一 致。
[0014] 本发明的一种基于上述定标影响对回波的补偿方法，在步骤3找到与实际使用的 高分辨率SAR对应的积分能量差值数据，并获得该实际使用高分辨率SAR的带宽内的积分 能量差值的最大值和方位波束宽度内积分能量差值的最大值，判断该两个最大值是否满足 至少有一个大于或等于〇. 2dB，如果满足：对所述实际应用的高分辨SAR的实际回波信号进 行补偿；如果不满足，不需要对实际回波信号进行补偿；
[0015] 所述补偿方法为：对所述实际回波信号在距离向做傅里叶变换，得到距离向的频 域信号；在所述步骤1中得到的各高精度SAR对应的参考目标RCS随频带以及随方位角 变化的二维数据中，找到与实际应用的高精度SAR对应的二维数据，将该二维数据各数据 点分别求倒数；将实际回波信号数据中方位向时域信号的各采样点与求倒数后的参考目标 RCS随方位角变化的数据按方位角进行对齐后相乘，获得补偿后的方位向时域信号数据； 将实际回波信号数据中距离向频域信号各个采样点与求倒数后的参考目标RCS随频率变 化的数据按频率点对齐后相乘，获得补偿后的距离向频域信号数据。
[0016] 本发明具有如下有益效果：
[0017] (1)本发明的一种确定高分辨率SAR参考目标RCS对定标影响的方法，与现有技术 相比，优点在于：基于FEKO三维电磁仿真结果，采用多层快速多极子方法（MLFMM)获取参考 目标RCS随频带或方位角变化数据，然后将该参考目标RCS引入到SAR回波信号仿真中，由 此可全面定量分析评估参考目标RCS随