[发明专利]基于电磁与统计混合模型的海面SAR图像杂波生成方法

权利要求书

1.一种基于电磁与统计混合模型的海面SAR图像杂波生成方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1：确定粗糙面的功率谱密度函数，构建海洋粗糙面模型；

S2：将所述功率谱密度函数进行截断，并计算每个面元内部的斜率概率密度函数；所述S2具体为：

对海表面斜率概率密度函数依照面元尺寸进行截断，截断尺度为k_cl＝2π/Δx，在截断尺度基础上，对面元内部谱函数进行积分，获得斜率沿两个方向的均方根，分别为ν_ul和ν_cl，得到面元内部的斜率概率密度函数，其表达式为：

（1）；其中，P_L(z_x，z_y)为面元内部的斜率概率密度，F(z_x，z_y)为海表面斜率概率密度，ν_ul和ν_cl分别为斜率沿两个方向的均方根，π为圆周率，z_x和z_y分别为沿x与y方向的海面斜率；

S3：基于几何光学与微扰模型，计算每个面元的散射截面；所述S3具体为：

S31：利用几何光学解中的斜率概率密度函数对式(1)进行修正，可获得每个面元的镜向散射截面，表达式为：

其中，为每个面元的镜向散射截面，M为x方向离散点数，N为y方向离散点数，i为面元对应的x方向编号，j为面元对应的y方向编号，矢量q＝k_s-k_i，k_i和k_s分别为入射和散射矢量，q_ij为第(i,j)个面元局部坐标系中对应q值，U_pq,ij为极化因子；

S32：非镜向部分的散射截面通过微扰法(SPM)获得，总的散射截面σ_pq则为镜向散射截面与非镜向散射截面之和，其表达式为：

其中，为镜向散射截面，为非镜向散射截面，p和q分别表示接收与发射电磁波的极化方式；

S4：计算每个面元的杂波数据；

S41：确定面元内部的散射统计模型参数，并根据面元的几何信息与雷达散射截面确定瑞利分布的参数；

S42：根据确定的统计模型，产生服从该统计模型的随机序列，作为分辨单元内的随机散射点，获得某一分辨单元的SAR图像杂波数据；

S5：将所有面元的杂波数据进行叠加，得到最终环境SAR图像。

2.根据权利要求1所述的基于电磁与统计混合模型的海面SAR图像杂波生成方法，其特征在于，所述步骤1具体为：

S11：选择Elfouhaily谱函数作为功率谱密度函数；

S12：根据雷达分辨率与入射角确定粗糙面离散面元尺寸为Δx；

S13：确定海面风速，并借助蒙特卡洛法生成尺寸为L_x×L_y(m×m)、面元数为N_x×N_y的海洋粗糙面；

S14：确定海水相对介电常数，构建几何与电磁参数相结合的海洋粗糙面模型。

3.根据权利要求1所述的基于电磁与统计混合模型的海面SAR图像杂波生成方法，其特征在于，所述最终环境SAR图像为所有面元的叠加，其表达式为：

其中，M为x方向离散点数，N为y方向离散点数，S为所有面元的叠加，S_mn为每个面元的杂波数据。

4.根据权利要求1所述的基于电磁与统计混合模型的海面SAR图像杂波生成方法，其特征在于，

所述瑞利分布参数为所述统计模型的随机序列为N个符合瑞利分布的复数序列

其中，α为瑞利分布的形状参数,σ为分辨单元内的雷达散射截面积,和为组成符合瑞利分布的复数序列的复数。

5.根据权利要求1所述的基于电磁与统计混合模型的海面SAR图像杂波生成方法，其特征在于，

所述每个面元的杂波数据的表达式为：

其中，S_mn为每个面元的杂波数据，为复数序列中的复数，r_mn为面元(m，n)的中点位置。