张豪杰, 陈　杰, 杨　威, 李景文, 曾虹程

(北京航空航天电子信息工程学院, 北京 100191)



基于FDTD的高保真SAR回波信号仿真方法

张豪杰, 陈杰, 杨威, 李景文, 曾虹程

(北京航空航天电子信息工程学院, 北京 100191)

摘要：针对传统合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)回波仿真算法忽略目标散射特性在观测时间内随方位角度和信号频率变化这一问题,提出一种基于时域有限差分方法(finite-difference time-domain method, FDTD)电磁散射计算的SAR原始回波数据生成方法,在此基础上提出了基于服务器的并行仿真策略及流程。该方法利用FDTD算法及后续仿真处理精确模拟了SAR系统线性调频脉冲信号从卫星传感器发射后,与场景目标发生相互作用,再被SAR系统传感器接收并生成原始回波数据的全部物理过程,从而得到高保真的SAR原始回波数据。最后,通过典型目标时间谱与空间谱的仿真对比实验及最终成像结果证明了本文所提算法的正确性及有效性。

关键词：合成孔径雷达; 回波仿真; 时域有限差分方法; 高保真

0引言

星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)具有全天时、全天候、高分辨率宽覆盖的对地观测能力,能够发挥其他空间遥感手段无法替代的作用[1-2]。经过近40年的发展,星载SAR系统呈现出多波段、多工作模式、多极化、多观测角度的发展趋势[3]。近年来,国内外学者逐渐发现通过增大目标方位向观测角度范围能够显著提升SAR图像质量。德国TerraSAR-X卫星于2012年成功试验了“凝视成像”(Staring Spotlight)模式,将方位观测角度由±0.7°提升到±2.2°,从而在相同分辨率下,利用多方位角度观测得到的冗余信息通过后续处理显著增强了目标特征,降低了图像解译判读的难度。……