[发明专利]一种基于地形背景目标的SAR回波模拟方法

说明书

公开了一种基于地形背景目标的SAR回波模拟方法，所述方法包括以下步骤：三维地形建模步骤，在MPD算法的迭代过程中，设定由随机中点位移算法进行的一次或者多次迭代生成的矩阵，然后进行进一步迭代，以实现三维地形建模；建立地形背景目标的后向散射系数模型步骤，根据三维地形建模步骤中建立的三维地形高程数据和雷达仿真参数计算出对应地形单元点的后向散射系数图；建立SAR点目标回波模型步骤，根据雷达仿真信号的波形参数和雷达姿态数据完成点目标回波信号的数学模型；以及将所述点目标回波信号的数学模型与所述后向散射系数进行卷积操作以获得地形背景目标的回波信号模拟。

技术领域

本发明属于雷达信息处理技术，涉及一种基于地形背景目标的SAR回波模拟方法。

背景技术

地形是自然界最复杂的景物之一，对地形的仿真一直是计算机图形学的重要研究内容。伴随现代数学、计算机图形学、计算机科学等理论和技术的不断发展，该领域已经历了线划二维地形图、模拟灰度三维地形图、高度真实感三维地形图等几个发展阶段。在计算机图形学技术发展初期，由于计算机处理速度、存贮空间、颜色数、显示器分辨率等限制，人们只能绘制以线划符号表示的二维线划图，其内容单调、信息贫乏、真实感差。20世纪60年代以来，人们通过引用光照模型，绘制具有表而明暗灰长连续变化的地形实体地形图，这种立体图，立体效果更强，有一定真实感，但信自变量仍不足，实用性不强。随着计算机图形显示设备性能的改进，真实感图形的生成算法的不断完善，使地形的三维显示技术进入了高度真实感立体绘制的发展时期。

三维地景是虚拟自然环境中不可缺少的因素，也是虚拟仿真领域中视景系统的重要组成部分。由于三维地形通常与虚拟环境中物体的运动直接有关，更由于它的数据量庞大，因此在建模和实时显示两个方面都有较高的要求。人们在不断提升硬件处理能力的同时，也努力研究如何通过软件算法和技术来降低处理的数据量，以实现虚拟效果和硬件能力之间的平衡。

随着SAR在民用和军事上的广泛应用，关于SAR系统的研究也越来越多，其中SAR回波模拟技术有助于SAR系统的分析设计和验证、辅助SAR处理流程改进、SAR图像处理算法验证等，具有重要的理论意义和实用价值。由于SAR系统在设计分析、成像算法处理与图像识别算法改进中都需要大量的地形回波数据，如果进行实际采集不仅周期长还需要投入大量的资金和人力成本，因此采用计算机对SAR系统及其成像过程进行模拟而生成模拟的回波数据，已成为SAR研究一种经济而重要的方法。

传统的SAR回波模拟方法均采用点目标仿真，存在以下缺点与不足

(1)场景简单、目标类型单一，无法完成复杂地形背景目标回波的模拟，从而无法为整个SAR系统提供多场景下图像处理算法功能、性能验证。

(2)当需要模拟分布目标回波时，只能通过对点目标的回波进行相干叠加，过程计算量大，仿真实时性效率低，更不具有工程实用性。

发明内容

针对传统的SAR回波模拟方法存在的缺点与不足，提出一种基于地形背景目标的SAR回波模拟方法。本方法要解决传统模拟方法的缺点与不足例如包括：

(1)解决点目标仿真场景简单、目标类型单一，无法完成SAR系统多场景下成像处理算法功能、性能验证的目的。

(2)解决分布目标仿真运算量大、仿真效率低，无法工程应用的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于地形背景目标的SAR回波模拟方法，所述方法包括以下步骤：

三维地形建模步骤，在MPD算法的迭代过程中，设定由随机中点位移算法进行的一次或者多次迭代生成的矩阵，然后进行进一步迭代，以实现三维地形建模；

建立地形背景目标的后向散射系数模型步骤，根据三维地形建模步骤中建立的三维地形高程数据和雷达仿真参数计算出对应地形单元点的后向散射系数图；