[发明专利]一种基于动态遮挡判断的起伏地形SAR回波仿真方法

说明书

本发明属于雷达信号处理技术领域，特别涉及一种基于动态遮挡判断的起伏地形SAR回波仿真方法，包括步骤1)获取SAR仿真的基本参数，目标场景的数字高程模型；步骤2)，计算目标场景中各散射点目标的俯角矩阵水平方位角矩阵θ和水平距离矩阵R；步骤3)将各散射点目标依照其水平距离归集到多个从近到远排列的水平距离单元内；步骤4)计算下当前和一水平距离单元的分别的俯角矩阵，若则判定该方向上后一水平距离单元内的散射点目标被遮挡，如若Φ_i+1中某一元素在Φ_i中找不到对应同一水平方向角θ_j的元素，则在Φ_i中通过线性插值补充一元素；步骤5)得到经过遮挡判断的SAR回波仿真结果。本方法可用于大场景三维地形特别是起伏地形SAR回波的模拟。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，特别涉及一种基于动态遮挡判断的起伏地形SAR回波仿真方法，可用于大场景三维地形特别是起伏地形SAR回波的模拟。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)因为具有全天时、全天候的探测能力，远距离、宽测绘的工作特点及高分辨、多功能的技术优势，已经在国防和民生等方面得到了广泛应用。随着SAR理论和技术的迅速发展，SAR系统的设计和开发以及信号处理算法的验证需要大量的原始数据作为支撑。然而，真实的SAR原始数据获取代价高风险大，以机载为例，每次飞机执勤仅航空煤油花费就数以万计且复杂高程环境下的挂飞实验设计存在较大风险。但通过计算机进行SAR回波仿真，可以有效规避这一问题，进而为成像算法验证、系统方案设计提供数据来源。

SAR回波仿真方法根据目标对象的不同可以分为逆向法和正向法，其中正向法是基于原始地形结构的三维数据进行回波录取，实现了场景的重构，相比逆向法有着无法比拟的优势。但是在对三维场景进行回波仿真时，伴随着高程信息的引入，SAR波束在实际传播过程中可能存在的遮挡效应也被同步引入，造成部分待测区域为阴影，如果依然按照传统平面地形来仿真SAR回波，将会得到不准确的结果，因此，在SAR回波仿真过程中考虑遮挡判断是很有必要的。关于遮挡判断的方法有很多，如光线追踪法、基于下视角的比较法等。其中光线追踪法由光源发出的每一条光线遍历所有目标来进行判断，当场景中的点目标较多时，其算法运算效率低下；基于下视角的比较法通过比较相邻点目标的下视角大小来判断是否存在遮挡，原理简单且计算量小，但是该方法是建立在SAR发射的电磁波为平面波的假设条件下的，只考虑了距离维的遮挡，忽略了方位维的遮挡和载机运动给判断带来的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种起伏地形SAR回波仿真方法，该方法在SAR回波仿真中引入了基于俯角的遮挡判断，旨在提高SAR回波仿真在起伏地形环境下的准确率。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于动态遮挡判断的起伏地形SAR回波仿真方法，包括以下步骤：

步骤1)，获取SAR仿真的基本参数，其中载机的飞行速度为v、高度为H；

换算出仿真所涵盖的方位向时间η；

获取目标场景的数字高程模型(DEM)；

步骤2)，根据步骤1)中的基本参数计算当前方位向时间η下，目标场景中各散射点目标对于SAR的俯角水平方位角θ和水平距离R；

步骤3)，将各散射点目标依照其水平距离归集到多个从近到远排列的水平距离单元集内，每一水平距离单元集对应一水平距离阶段；

步骤4)，根据步骤3)得到的水平距离单元集，获取当前水平距离单元集下各散射点目标的俯角形成俯角矩阵Φ_i，以及水平距离较远的下一水平距离单元集下各散射点目标的俯角形成俯角矩阵Φ_i+1；