[发明专利]机载下视阵列三维合成孔径雷达分布式三维场景仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达仿真、成像和信号处理技术领域，特别是机载下视阵列三维合成孔径雷达分布式三维场景仿真方法。

背景技术

常规侧视合成孔径雷达由于掠地角较小及地形起伏的影响，在获取的二维合成孔径雷达图像中会存在叠掩、阴影等问题，在进行二维合成孔径雷达分布式场景仿真时，需要利用光线跟踪法对方位相同的场景高度曲线进行研究。这种方法无法推广到下视三维观测模式，并且三维场景数据量极大，需要研究更快速准确的仿真方法。

W.G.Kropatsch.The Generation of SAR Layover and Shadow Maps From Digital Elevation Models.IEEE Trans.Geoscience and Remote Sensing，28(1)：98-107，1990.

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种机载下视阵列三维合成孔径雷达分布式三维场景仿真方法。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种机载下视阵列三维合成孔径雷达分布式三维场景仿真方法。该方法包括：

步骤A：将阵列天线阵元位置数据、观测区域分布式三维场景数字表面模型和观测区域分布式三维场景对应的正射合成孔径雷达投影图像输入到中央处理器；

步骤B：在中央处理器中设定雷达工作参数；

步骤C：利用中央处理器将雷达工作参数、观测区域分布式三维场景数字表面模型和观测区域分布式三维场景正射合成孔径雷达图像传输到图形处理器中，用于为中央处理器、图形处理器仿真提供仿真输入；

步骤D：根据选择的回波生成法，在图形处理器生成机载下视阵列三维合成孔径雷达三维回波信号，将所述回波信号从图形处理器中的显存传递到中央处理器控制的内存，选择与所述回波信号的数据格式并将所述回波信号的数据保存到硬盘；以及

步骤E：利用三维成像算法，对机载下视阵列三维合成孔径雷达三维回波信号在图形处理器进行成像处理，输出观测区域分布式三维场景三维图像和正射投影图像。

(三)有益效果

从上述方法可以看出，本发明机载下视阵列三维合成孔径雷达分布式三维场景仿真方法具有以下有益效果：

本发明方法用于机载下视阵列三维合成孔径雷达机底区域观测模式，本发明能够克服常规侧视合成孔径雷达中存在的叠掩、阴影等问题，并且能够获得观测区域场景的三维散射信息，在民用和军用方面都有巨大的应用潜力。目前尚无公开可用或可购买的机载下视阵列三维合成孔径雷达数据，为推动机载下视阵列三维合成孔径雷达系统研制过程中的关键技术验证，需要开展机载下视阵列三维合成孔径雷达分布式三维场景仿真技术，本发明提出的方法仿真速度快，仿真精度高，符合大数据量三维仿真实用性要求。

(1)本发明用于支撑目前尚无实际机载下视阵列三维合成孔径雷达数据情况下系统关键技术验证；

(2)本发明方法以三维数字表面模型和正射合成孔径雷达图像作为分布式三维仿真场景输入，在完成仿真参数、回波生成方法以及成像方法设置后，能够灵活添加天线相位中心运动误差和系统噪声，完成对分布式三维场景回波生成和三维成像处理；

(3)将中央处理器逻辑处理能力与图形处理器数据运算能力相结合，实现异构并行仿真，极大提高仿真效率。

(4)能够对不同的阵列构型、工作时序、成像算法进行验证，对于系统研制起到很好的推动作用。

附图说明

图1为机载下视阵列三维合成孔径雷达成像几何模型；

图2为本发明实施例异构仿真系统结构图；

图3为本发明机载下视阵列三维合成孔径雷达分布式三维场景仿真流程图；

图4A为观测场景三维数字表面模型；

图4B为观测场景机载圆迹合成孔径雷达正射图像。

图5A为逆极坐标算法三维重建结果；

图5B为逆极坐标算法正射投影结果。

图6A为极坐标和L1正则化相结合算法三维重建结果；

图6B为极坐标和L1正则化相结合算法正射投影结果。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。