[发明专利]固定站双基地合成孔径雷达回波模拟方法

说明书

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；加之具有传统单基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 simulator for interferometric SAR,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 signal simulator,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 simulator based 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1：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；