[发明专利]一种实现机载合成孔径雷达成像的仿真方法及其系统

说明书

本发明公开了一种实现机载合成孔径雷达成像的仿真方法及其系统，包括步骤：S1成像基础数据加工：成像目标的三维建模；S2通过目标三维模型的图形显示、遮挡面消隐和二次光照实时生成目标的法矢量图像；S3依据目标的法矢量图像和电磁场计算理论，并行计算目标的电磁散射场和绕射场，进而得到总散射场生成目标的后向散射系数图；S4目标的后向散射系数图先变换为距离‑方位图像，然后再经过雷达系统窗函数处理得到合成孔径雷达的目标仿真图像。本发明巧妙地避免了雷达主波束照射下目标遮挡面消隐无法实时计算以及目标三维模型栅格化后丢失法矢量信息的难题；很好地保证了聚束SAR成像仿真的实时性。

技术领域

本发明涉及机载雷达成像仿真技术领域，具体而言，涉及一种实现机载合成孔径雷达成像的仿真方法及其系统。

背景技术

现代战斗机火控雷达能够对地面和海面进行高(合成孔径雷达)、中(多普勒锐化)、低(实波束)三种不同分辨率的地图测绘。其中，合成孔径雷达(Synthetic ApertureRadar，SAR)是一种非常重要的工作方式，它能够在雷达空对地方式下实现对地面目标的高分辨率成像，大大增强了作战飞机的地面导航和武器攻击能力，对我军航空兵来讲也是一个全新的训练课题。经调研，对地/海攻击是当前部队训练的重点和难点之一，它要求飞行员能够利用雷达高分辨率成像功能，与火控武器系统做到最佳配合，在操作尽量简单快捷的情况下实现对地海目标的准确识别和有效攻击。然而，实装训练由于成本高、效率低、受空域和天气等因素的制约，实施难度大，不便于经常性、多批次开展，借助仿真雷达进行模拟训练是解决这个问题的理想途径。

国外对机载SAR成像仿真的研究比较全面，深入，软件开发技术先进，商业化程度高，应用性好，但是对我国封锁。而国内对机载SAR成像的仿真在完整性、通用性、兼容性和商品化方面与和国外的差距较大。

目前，在SAR成像仿真方法研究上可分为三类：第一类方法严格按照SAR成像过程，仿真目标空间到信号空间的回波形成过程和从信号空间到图像空间的成像过程。其仿真重点放在回波信号仿真，而后利用与实际成像相同(或相似)的成像算法得到SAR仿真图像；第二类方法将雷达看成一个信号传递系统，用后向散射系数图作为输入，与系统传递函数相卷积得到SAR仿真图像；第三类方法基于SAR图像反映的是地物后向散射特性的原理，通过仿真SAR图像的灰度特征和几何特征直接得到SAR图像。

综上所述，现有机载合成孔径雷达成像的仿真方法存在以下几个问题：

(1)国外对我国技术封锁，而国内难见可用于模拟训练的商业化产品；

(2)仿真成像算法复杂，计算量大，实时性差，需通过硬件加速，成本高；

(3)成像仿真软件各系统模块采用串行方式执行，速度慢，效率低，不能满足成像要求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种实现机载合成孔径雷达成像的仿真方法及其系统。该仿真方法及其系统可以用于不同型号的机载合成孔径雷达对不同区域的目标(包括固定目标和运动目标)进行实时仿真成像。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种实现机载合成孔径雷达成像的仿真方法，包括如下步骤：

S1成像基础数据加工：成像目标三维建模，包括固定目标和运动目标；

S2生成目标法矢量图像：通过目标三维模型的图形显示、遮挡面消隐和二次光照实时生成目标的法矢量图像；

S3并行计算目标电磁场：依据目标的法矢量图像和电磁场计算理论，并行计算成像目标的电磁散射场和绕射场，进而得到总散射场生成目标的后向散射系数图；

S4生成仿真图像及显示：目标的后向散射系数图先变换为距离-方位图像，然后再经过雷达系统窗函数处理得到合成孔径雷达的目标仿真图像。