合成孔径雷达高效回波与干扰模拟方法

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合成孔径雷达(SAR)具备全天候、全天时高分辨成像的能力,在民用遥感、军事侦察领域都得到了广泛的应用。然而由于时间、成本等因素的限制,SAR回波数据无法完全通过雷达实测获取。研究大场景条件下的SAR回波与干扰的高效模拟技术,对于试验方案设计、成像算法验证、干扰技术评估等均具有重要的意义。本论文围绕SAR回波与欺骗干扰模拟问题,建立了SAR回波模型,分析了常见回波模拟算法及干扰方式的特点,主要研究了一种SAR回波时域快速模拟算法,及一种离线辅助的欺骗干扰模拟方法。论文的主要工作如下:1.建立了SAR回波模型,分析了常见的SAR回波时域和频域模拟算法的优缺点,研究了常见的SAR干扰方式,为后续回波和欺骗干扰的快速生成奠定了理论基础。2.针对频域快速模拟算法无法嵌入运动误差的问题,研究了一种SAR回波时域快速生成方法,该方法基于等效散射和子孔径处理,将场景划分为若干等距环,通过计算同一等距环中所有子孔径的等效散射系数的加权和,同时获取同一子孔径的脉冲传递函数,然后通过发射信号和传递函数的卷积计算每个子孔径的回波数据,有效提高了计算效率,与传统逐点模拟方法进行了对比分析,并进一步研究了存在运动误差情况下的回波快速生成,最后完成了SAR点、面目标回波的仿真,并基于BP成像算法进行了方法有效性验证。3.分析了SAR欺骗干扰的干扰机理,建立了SAR欺骗干扰的回波模型,在此基础上,针对SAR大场景干扰实时性差的问题,研究实现了一种基于离线辅助的SAR欺骗干扰快速模拟算法,该方法通过将干扰信号的生成过程划分为离线阶段,初始化阶段和实时在线阶段,将涉及的部分运算通过离线辅助完成,缓解了大场景干扰的计算复杂度,一定程度上提高了欺骗干扰模拟效率。本文方法均已通过Matlab仿真验证。结果表明,相比于传统方法,所提方法可以高效地实现合成孔径雷达回波与干扰的模拟。
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