一种基于电磁散射的高频近似法的模拟合成孔径雷达

摘要

本发明公开了一种基于电磁散射的高频近似法的模拟合成孔径雷达，该雷达首先选择所需的雷达参数，然后将雷达参数分配至不同的模块进行位置解析、散射电场计算、发射信号产生和回波生成处理。本发明从电磁的角度进行仿真模拟合成孔径雷达，完善了合成孔径雷达回波模拟的仿真方法。本发明将复杂的电磁散射机理引入到合成孔径雷达的回波模拟当中，解决了传统方法当中忽略目标内部电磁源之间相互耦合的问题；从整体的角度模拟合成孔径雷达回波数据的获取过程；大幅度降低了运算量，提高了回波模拟过程的效率；回波模拟的结果更接近真实情况。

主权项

一种基于电磁散射的高频近似法的模拟合成孔径雷达，其特征在于：所述模拟合成孔径雷达包括有雷达参数模块（10）、位置解析模块（20）、散射电场计算模块（30）、发射信号产生模块（40）和回波生成模块（50）；雷达参数模块（10）用于产生雷达仿真参数，所述雷达仿真参数包括有雷达状态参数电场相位参数f₂＝{t_d,N_r,λ,F}和雷达脉冲参数f₃＝{B,T,K,F,λ}；PRF是脉冲重复频率；V是雷达平台的飞行速度；N_a是雷达发射脉冲的总个数；pwmt是雷达发射脉冲的时刻，即其中t₁表示雷达发射第1个脉冲的时刻，t₂表示雷达发射第2个脉冲的时刻，t_k表示雷达发射第k个脉冲的时刻，也称为任意一个雷达发射脉冲时刻，表示最后一个雷达发射脉冲时刻；[·]^T表示转置运算；是t₁时刻雷达在场景坐标系下的位置，简称为雷达初始位置[·]^T表示转置运算；是目标中心在场景坐标系O_场景‑X_场景Y_场景Z_场景下的位置；x_tar表示目标中心在场景坐标系下的X_场景上的值，y_tar表示目标中心在场景坐标系下的Y_场景上的值，z_tar表示目标中心在场景坐标系下的Z_场景上的值，[·]^T表示转置运算；t_d是回波信号的采样延迟时间；N_r是距离向采样点数；B是雷达工作带宽；T是发射脉冲持续时间；K是距离向调频率；F是采样频率；λ是工作波长；位置解析模块（20）用于接收雷达参数模块（10）输出的雷达状态参数通过坐标矢量运算解析出各个发射脉冲时刻雷达相对于目标中心的相对矢径，并将这个相对矢径由直角坐标形式转换为球坐标形式$P_{\mathrm{sat}-\mathrm{tar}}^{\mathrm{spheral}}={\left[\begin{array}{ccc}{r}_1& {\phi }_1& {\theta }_1\\ r_2& {\phi }_2& {\theta }_2\\ ·& ·& ·\\ ·& ·& ·\\ ·& ·& ·\\ r_{N_a}& {\phi }_{N_a}& {\theta }_{N_a}\end{array}\right]}_{N_a\times 3};$散射电场计算模块（30）用于接收雷达参数模块（10）输出的电场相位参数f₂＝{t_d,N_r,λ,F}，以及位置解析模块（20）的输出结合边界条件求解STRATTON‑CHU方程，计算在各个发射脉冲时刻下，当发射脉冲信号为变单频平面波时的散射体表面的时域散射电场E_时域；发射信号产生模块（40）用于接收雷达参数模块（10）当中的雷达脉冲参数f₃＝{B,T,K,F,λ}，产生雷达所发射的调频脉冲信号lfmp，作为发射信号产生模块（40）的输出；回波生成模块（50）用于接收散射电场计算模块（30）的输出E_rτ以及发射信号产生模块（40）的输出lfmp，将二者做卷积得到离散时间的回波数据S_out。