[发明专利]一种高精度全链路星载SAR辐射定标仿真方法

权利要求书

1.一种高精度全链路星载SAR辐射定标仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、读入符合定标场要求的场景的真实雷达卫星数据；

S2、根据步骤S1中读入的雷达卫星数据，选取距离向和方位向点数大小符合要求的面目标作为辐射定标的仿真数据源；

S3、对步骤S2中选取的面目标仿真数据源，通过在场景中心位置加入已知雷达散射截面积的定标器，构造布设定标器的面目标仿真数据源；

S4、将步骤S3中布设定标器的面目标分解为多个点目标，计算每个点目标的回波并叠加，获得回波仿真信号；

S5、对步骤S4中获得的回波仿真信号进行成像处理，得到包含定标器的场景雷达图像；

S6、根据步骤S5中得到的场景雷达图像计算辐射定标系数，结合雷达图像对全场景的雷达散射截面积完成定标处理；

其中，所述步骤S1中读入的场景在足够大的范围内匀质分布，且后向散射强度不超过阈值，使得布设定标器后满足高信杂比的要求；

所述步骤S2中选取距离向和方位向点数不少于512的面目标作为辐射定标的仿真数据源；

所述步骤S5中进行成像处理时，将回波仿真信号与一个具有相关调频率的线性调频信号因子相乘，将所有距离徙动曲线补偿到相同形状，然后再通过整体性的补偿处理完成回波仿真信号的距离压缩处理、距离徙动定标和方位压缩处理；

所述步骤S5包括：

S5-1、读入步骤S4中获得的二维原始回波仿真信号S₀以及相应的成像参数；其中，S₀是一个二维复数数据组，大小为N_a×N_r，成像参数包括：方位向采样点数N_a，距离向采样点数N_r，信号采样率f_s，信号带宽Bw，调频斜率k，脉冲重复频率PRF，参考斜距R_ref，多普勒中心频率f_d0，多普勒调频率f_r0，卫星平台速度V_P，信号波长λ，信号方位向带宽B_a，光速c；

S5-2、将原始复数据S₀(i，j)沿每个距离向进行快速傅里叶变换，得到方位频域复数据S₁(i，j)，表达式为：

S₁(：，j)＝FFT(S₀(：，j))；

其中，S₁(：，j)表示S₁的第j列，S₀(：，j)表示S₀的第j列，FFT(·)表示对一维数组进行快速傅里叶变换；

S5-3、构造两个一维序列i，j，其中i代表方位向序列，j代表距离向序列，表达式为：

i＝[1，2，…，N_a]，j＝[1，2，…，N_r]；

获取方位频域复数据S₁(i，j)各行对应的方位频率f_a(i)和各列对应的距离向时刻τ(j)，表达式为：

由成像参数计算等效速度V_ref和等效斜视角φ_ref，表达式为：

获取具有相关调频率的线性调频信号因子Ψ₁(f_a(i)，τ(j))，表达式为：

Ψ₁(f_a(i)，τ(j))＝exp{-jπk_rC_s[τ(j)-τ_ref(f_a(i))]²}；

其中：

a＝λf_a(i)/2V_ref；

将方位频域复数据S₁(i，j)与线性调频信号因子Ψ₁(f_a(i)，τ(j))相乘，得到复数据S₂(i，j)，表达式为：

S₂(i，j)＝S₁(i，j)·Ψ₁(f_a(i)，τ(j))；

S5-4、将复数据S₂(i，j)沿每个方位向进行距离向快速傅里叶变换，得到二维频域复数据S₃(i，j)，表达式为：

S₃(i，：)＝FFT(S₂(i，：))；

其中，S₂(i，：)表示S₂的第i行，S₃(i，：)表示S₃的第i行；

S5-5、获取二维频域复数据S₃(i，j)每行对应的方位频率f′_a(i)和每列对应的距离频率f_τ(j)，表达式为：

距离补偿因子Ψ₂(f′_a(i)，f_τ(j))表达式为：

将复数据S₃(i，j)同距离补偿因子Ψ₂(f′_a(i)，f_τ(j))相乘，得到距离压缩后的二维复数据S₄(i，j)，表达式为：

S₄(i，j)＝S₃(i，j)·Ψ₂(f′_a(i)，f_τ(j))；

S5-6、将得到的二维复数据S₄(i，j)沿每个方位向进行快速傅里叶逆变换，得到方位频域复数据S₅(i，j)，表达式为：

S₅(i，：)＝IFFT(S₄(i，：))；

其中，S₄(i，：)表示S₄的第i行，S₅(i，：)表示S₅的第i行，IFFT(·)表示对一维数组进行快速傅里叶逆变换；

S5-7、方位补偿因子Ψ₃(f_a(i)，τ(j))表达式为：

其中，

将复数据S₅(i，j)与方位补偿因子Ψ₃(f_a(i)，τ(j))相乘，得到复数据S₆(i，j)，表达式为：

S₆(i，j)＝S₅(i，j)·Ψ₃(f_a(i)，τ(j))；

S5-8、将得到的复数据S₆(i，j)沿每个距离向进行快速傅里叶逆变换，得到最终的成像结果S₇(i，j)，表达式为：

S₇(：，j)＝IFFT(S₆(：，j))；

所述步骤S6中采用峰值法或积分法提取定标器在步骤S5中得到的定标器所在区域场景雷达图像域的功率值P_c，结合定标器的雷达散射截面积σ_p，计算辐射定标系数

所述步骤S6中，对应全场景的雷达散射截面积通过雷达图像和辐射定标系数完成定标处理，星载SAR系统辐射定标图像数据表达式如下：

其中，P_I为未经过定标的图像功率，为计算所得辐射定标系数，为对应全场景的雷达散射截面积。