[发明专利]基于移动激励源FDTD算法的高精度SAR回波仿真方法

说明书

基于移动激励源FDTD算法的高精度SAR回波仿真方法，属于回波信号的仿真技术领域。本发明是为了解决现有SAR回波仿真系统精度低，不能考虑电磁波与目标作用过程的变化的问题。它包括以下步骤：设计SAR系统的相关参数；计算FDTD仿真的相关参数；对选定采样位置，利用时域有限差分法FDTD对目标进行电磁计算，得到目标的远场电场数据；设置远场观察点，计算目标上所有可视点元胞与远场观察点之间的距离，并把可视点分为不同的等距离带；对目标的远场电场数据进行处理，得到移动激励源的飞行轨迹上所有采样位置点的回波数据，对采样位置点的回波数据进行处理获得目标的SAR原始回波数据。本发明用于SAR的回波仿真。

技术领域

本发明涉及基于移动激励源FDTD算法的高精度SAR回波仿真方法，属于回波信号的仿真技术领域。

背景技术

合成孔径雷达SAR是一种安装在运动载体上的高分辨率微波成像雷达，能实现全天时、全天候、高分辨率、宽幅对地观测，因此在军事、海洋、农业和林业等诸多领域具有广阔的应用前景。回波信号建模仿真在合成孔径雷达的研制过程中起着十分重要的作用，它一方面能够弥补由于技术和经济等原因造成的SAR系统特性验证性实验较少的不足，另一方面还可以以用于检测合成孔径雷达系统性能，用来验证和评价各种SAR成像处理算法的性能，用于典型目标SAR数据获取以及识别检测等。

传统的SAR仿真系统分辨率较低，在回波仿真过程中忽略了雷达散射截面积在观测时间内随空间角度及信号频率的变化，无法反映目标在不同观测条件下的后向散射特性差异。但是对于高分辨率SAR数据，需要考虑到目标在不同角度来波照射下后向散射特性的差异，尤其对于棱角分明的建筑物和军事目标。同时传统的SAR回波仿真方法，不考虑电磁波与目标作用的具体过程变化，不能在根本上解决散射回波无法完全反映目标的结构材质等特征的问题，很难得到目标精确的细节特性。因此随着星载SAR技术的发展和分辨率的提高，特别是在高分辨率成像模式下，传统SAR回波仿真方法已经难以满足SAR系统的设计和回波成像需求。

发明内容

本发明目的是为了解决现有SAR回波仿真系统精度低，不能考虑电磁波与目标作用过程的变化的问题，提供了一种基于移动激励源FDTD算法的高精度SAR回波仿真方法。

本发明所述基于移动激励源FDTD算法的高精度SAR回波仿真方法，它包括以下步骤：

步骤一：设计SAR系统的相关参数；

步骤二：根据步骤一中的相关参数计算FDTD仿真的相关参数；

步骤三：对移动激励源飞行轨迹上的所有选定采样位置，利用时域有限差分法FDTD对目标进行电磁计算，得到目标的远场电场数据；

步骤四：在移动激励源处设置远场观察点，计算目标上所有可视点元胞与远场观察点之间的距离，并把可视点分为不同的等距离带；

步骤五：根据可视点所处的距离带，对目标的远场电场数据进行处理，得到移动激励源的飞行轨迹上所有采样位置点的回波数据，对采样位置点的回波数据进行处理获得目标的SAR原始回波数据。

本发明的优点：本发明方法利用时域有限差分法(FDTD)精确计算了目标在移动激励源下的电磁场分布状况，并由设置在目标可视点表面的惠更斯面外推出目标局部细节的远场电场值，之后根据目标与激励源的相对位置，将目标点划分为连续的等距离带，对等距离带内点及带与带之间的远场值做不同的处理，最终得到目标的SAR回波数据。

本发明充分利用了FDTD计算的精确性来计算电磁波与目标的相互作用过程，精确地获取目标表面细节散射信息，并且通过设置移动激励源的方式模拟真实卫星工作方式，真实的反映了目标在不同状态下的后向散射特性，得到了精确的SAR回波数据，并能满足各种实际应用需求。

附图说明

图1是本发明所述基于移动激励源FDTD算法的高精度SAR回波仿真方法的流程图；