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专利名称：一种双基地sar回波模拟方法
技术领域：
本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种双基地合成孔径雷达(SyntheticAperture Radar, SAR)回波模拟方法。
背景技术：
双基地合成孔径雷达(Bistatic SAR, BiSAR)是一种收发分置的新型成像雷达，与 常规单基地SAR相比，具有获取信息丰富、抗电子干扰、抗摧毁、抗截获等优点。双基地SAR系统由于本身的复杂性以及面临空时频同步等技术难题，获取实际的双基地SAR回波数据十分困难。因此采用模拟的方法获取回波数据是一种有效的手段，并且回波模拟在系统优化设计、满足用户需求、检验成像算法以及SAR图像应用等诸多方面具有积极而重要的作用，是SAR系统研制和发展过程中极为重要的一环。借鉴单基地SAR回波模拟方法，双基地SAR回波模拟方法主要有距离时域叠加法、基于一维FFT法、波数域成像逆处理法。距离时域叠加法在算法精度上是最优的，但运算量很大，尤其是在目标很多，场景很大的情况下，是双基SAR系统工程无法忍受的。基于一维FFT的方法比时域叠加法运算效率有所提高，但其只在快时间维进行了 FFT运算，效率提升仍然不足。文献 “A Bistatic SAR Raw Data Simulator Based on Inverseomegak Algorithm. Xiaolan Qiu, Donghui Hu,Liangjiang Zhou, Chibiao Ding. IEEETransactions on Geoscience and Remote Sensing2010, 48(3) : I54O-I547,,提出的波数域成像逆处理方法通过逆成像处理将图像数据变换到信号空间，得到模拟的SAR回波信号，虽然该方法的运算效率很高，但其只适用于非移变模式。

发明内容
本发明的目的是为了解决现有的双基地SAR回波模拟方法存在的上述问题，提出了一种双基地SAR回波模拟方法。本发明的技术方案是一种双基地SAR回波模拟方法，具体包括如下步骤SI.方位向傅立叶变换对输入的图像数据沿方位向作傅立叶变换，将其变换到方位频域；S2.与方位向参考函数相乘对变换到方位频域后的图像数据与方位向参考函数相乘；S3.距离向傅立叶变换对经步骤S2处理后的数据沿距离向作快速傅立叶变换，变换到二维频域；S4.引入距离徙动对经步骤S3处理后的数据与距离徙动函数相乘，在距离频域方位频域引入距离徙动；S5.与距离向参考函数相乘将步骤S4处理后的数据与距离向参考函数相乘；S6. 二维傅立叶反变换将步骤S5处理后的数据进行二维傅立叶反变换，得到模拟的双基地SAR回波数据。
本发明的有益效果本发明的回波模拟方法通过距离向和方位向的逆匹配处理产生SAR回波，运算速度只与距离向和方位向的处理粒度有关，而与模拟的目标个数无关，与距离时域叠加法和基于一维FFT法相比，这种方法的运算效率明显提高，且可以适用于移变模式；本发明的方法将图像数据变换到信号空间，避免了回波信号建模、逐点计算的复杂过程，利用傅立叶变换和对应的频域参考函数对输入的图像数据进行了二维逆匹配处理，算法简单易行，运算速度极快。


图I为本发明的回波模拟方法流程示意图。图2为本发明实施例中产生的点目标回波的菲涅尔衍射图。图3为本发明实施例中与距离时域叠加法产生的回波实部图。图4为本发明实施例中自然场景回波成像验证结果图。
具体实施例方式下面结合附图，给出本发明的具体实施例。需要说明的是实施例中的参数并不影响本发明的一般性。本实施例以星机双SAR模型为例,但本方法同样适用于其他构型的双SAR系统,如前视双基地SAR系统。本例首先产生一个点目标的回波信号，点目标设置在场景中心，坐标为(432140，O，O)。之后产生了一副场景大小为512 X 512的自然场景的回波，并进行了成像验证。雷达参数为发射机(卫星)高度515Km、接收机(飞机)高度3Km、发射机速度7. 6Km/
S、接收机速度100m/S、载波频率9. 65GHz、脉冲宽度45us、信号带宽50MHz、合成孔径时间
O.5095s。本发明方法的思路是利用二维驻定相位原理法推导点目标的二维频谱，结合RD成像逆处理来产生模拟回波。首先，利用二维驻定相位原理推导点目标的二维频谱。雷达接收到的基带回波信号可表示为
权利要求
1.一种双基地SAR回波模拟方法，具体包括如下步骤 51.方位向傅立叶变换对输入的图像数据沿方位向作傅立叶变换，将其变换到方位频域； 52.与方位向参考函数相乘对变换到方位频域后的图像数据与方位向参考函数相乘； 53.距离向傅立叶变换对经步骤S2处理后的数据沿距离向作快速傅立叶变换，变换到二维频域； 54.引入距离徙动对经步骤S3处理后的数据与距离徙动函数相乘，在距离频域方位频域引入距离徙动； 55.与距离向参考函数相乘将步骤S4处理后的数据与距离向参考函数相乘； 56.二维傅立叶反变换将步骤S5处理后的数据进行二维傅立叶反变换，得到模拟的双基地SAR回波数据。
2.根据权利要求I所述的双基地SAR回波模拟方法，其特征在于，步骤S2所述的方位向参考函数的相位为0AC；(fa，Rc*)，具体表达形式为 Ow ^AfM = ^[^RDR+DTR,T]^{pw+puR,R)kTfa 其中，= ji-/in2 < f，. , . a、 I,-，U =—\k f -U λ (krvxsm0sx—kRvrsm0sr)dr=r] vr [kTh μΛ 凡=-1-, fKvR (f + /o){cOS^}3 κ-^ " [-=-t~c- ^ KaR+KaT IK0BC . Ir — KaT_ Vr (/ + /o) {cos ^sr} ! TT I YaTD r 、ivOi 卞八 aT tixOTc eSK、0ST分别是接收机和发射机斜视角，&是载波频率，c是光速常量，λ是载波波长，H是圆周率，VK、VT分别是接收机速度和发射机速度。RK(T)，RT(T)分别是目标到接收机、发射机的瞬时斜距，f、fa分别是距离向频率变量和方位向频率变量，Re*、R0T分别为接收机和发射机到场景中心的零多普勒斜距，Pl0> P11是双线性拟合参数，即利用双线性拟合的方法将τ 0Τ表示为(τ 0R, Ror)的函数，具体为τ 0T=p10+pnR0E+p12 τ 0Ε, τ 0Ε> τ 0Τ分别为接收机和发射机的零多普勒时间。
3.根据权利要求2所述的双基地SAR回波模拟方法，其特征在于，步骤S4中所述的距离徙动函数的相位为Φκα(( ·，fa, Roe)，具体表达形式为φ if f IL ) = — ^oe_ + ^2L· f ^RCM \ J yJa^^OR /r\ r\ ^ c Dr Dt
4.根据权利要求2或3所述的双基地SAR回波模拟方法，其特征在于，步骤S5中所述的距离向参考函数的相位为fa)，具体表达形式为if ,fa) 二π~~+ Φτ,,-d (/,/,) k^SRC其中，K是距离向调频斜率
全文摘要
本发明公开了一种双基地SAR回波模拟方法，首先对输入的图像数据沿方位向作快速傅立叶变换，将其变换到方位频域；然后与方位向参考函数相乘；接着沿距离向作快速傅立叶变换，将图像数据变换到二维频域；在变换到二维频域后与距离徙动函数相乘，引入距离徙动；然后对引入距离徙动后的数据与距离向参考函数相乘；最后利用二维快速傅立叶反变换得到模拟的双基地SAR回波数据。本发明的回波模拟方法通过距离向和方位向的逆匹配处理产生SAR回波，运算速度只与距离向和方位向的处理粒度有关，而与模拟的目标个数无关，与距离时域叠加法和基于一维FFT法相比，这种方法的运算效率明显提高，且可以适用于移变模式。
文档编号G01S7/40GK102830390SQ20121030379
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者张顺生, 陆逸, 曹建蜀, 谢潇潇, 尤丹丹 申请人:电子科技大学