一种SAR大范围森林场景遥感数据的快速模拟方法

摘要

本发明涉及一种SAR大范围森林场景遥感数据的快速模拟方法，属于合成孔径雷达森林遥感技术领域。步骤包括参数定义、场景划分、获取虚拟散射单元的中心位置和等效雷达后向散射系数和最终计算得出SAR森林遥感模拟数据。本发明通过等效散射处理的方法将森林场景多个真实散射单元的SAR回波信号响应用一个虚拟散射单元的SAR回波信号响应进行等效，降低了森林场景离散化散射单元的数量，达到了提高SAR原始回波数据模拟效率的目的，实现了在高分辨率SAR系统下大范围森林遥感原始数据快速、高精度模拟。

主权项

1.一种SAR大范围森林场景遥感数据的快速模拟方法，其特征在于步骤为：1)对相关参数进行定义，包括坐标系定义和森林场景定义：1.1定义三维坐标系，其中Y轴为SAR运动方向，又被称为方位向，X轴和Z轴分别为地距向和高度向，SAR观测场景的中心下视角为θ_c，中心斜距为r₀；1.2定义森林场景，森林场景为长方体形状，其方位向范围为W_y，地距向范围为W_x，高度向范围为W_z；2)将整个森林场景沿方位向等分为宽度为D_y的子场景，最后一个宽度不足D_y的子场景取其剩余宽度；3)对于每一个子场景沿地距向和高度向等分为宽度为D_x、高度为D_z的场景块，最后一个宽度不足D_x或者高度不足D_z的场景块取其剩余宽度或者剩余高度；4)在SAR的孔径中心时刻，将雷达对每个“场景块”中心的视线方向定义为方向，将每个场景块沿在XZ平面内与方向垂直的方向等分为宽度为D_r的场景带，最后一个宽度不足D_r的场景带取其剩余宽度，将每个场景带定义为一个虚拟散射单元；5)取每个场景带内沿方向的中点作为每个虚拟散射单元的中心位置；6)对场景带内所有真实散射单元的后向散射补偿斜距误差引入多普勒项后再进行相干叠加得到每个场景带的雷达后向散射系数，其中第n个场景带的等效雷达后向散射系数为${\sigma }_n^{\mathrm{pq}}=\underset{i=1}{\overset{M_n}{\Sigma }}{\sigma }_i^{\mathrm{pq}}\exp (-j\frac{4\mathrm{\pi \Delta }{R}_{i0}}{\lambda })$式中，M_n为第n个场景带内真实散射单元的个数，则第n个场景带的等效雷达后向散射系数，为第n个场景带内第i个真实散射单元的雷达后向散射系数，ΔR_i0表示真实散射单元与虚拟散射单元在孔径中心时刻的斜距差，λ为雷达信号波长，p、q分别表示接收极化方式和发射极化方式；7)对所有的子场景按照步骤3)至6)进行处理，就可以得到全部虚拟散射单元的中心位置和等效雷达后向散射系数；8)将全部虚拟散射单元的中心位置和等效雷达后向散射系数代入SAR原始信号产生公式，得到SAR森林遥感原始回波信号；SAR原始信号产生公式为$S^{\mathrm{pq}}(u,t)=\underset{k=1}{\overset{K}{\Sigma }}{S}_k^{\mathrm{pq}}(u,t)$式中S^pq(u，t)为SAR森林遥感原始回波信号，K为全部虚拟散射单元的个数，u和t分别代表雷达方位位置和电磁波传播时间，为第k个虚拟散射单元的SAR原始信号。