一种静止轨道SAR对海面及船只复合场景成像仿真系统及方法
专利汇可以提供一种静止轨道SAR对海面及船只复合场景成像仿真系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 一种静止轨道SAR对海面及船只复合场景成像仿真系统及方法，目标特性仿真分系统生成运动海面以及船只复合场景，飞行参数设置计算机生成被试静止轨道SAR设备的飞行 姿态 和飞行航迹，对被试静止轨道SAR设备的姿态进行控制；生成运动海面以及船只复合场景对应静止轨道SAR当前 位置 角 度的一维距离像数据，并转换为相应的静止轨道SAR回波 信号 ，并经过馈电控制计算机由阵列及馈电系统 辐射 到被试静止轨道SAR设备，最后被试静止轨道SAR设备对接收到的回波信号进行成像处理并显示到仿真态势展示分系统上。，下面是一种静止轨道SAR对海面及船只复合场景成像仿真系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种静止轨道SAR对海面及船只复合场景成像仿真系统，其特征在于：包括仿真实时主控计算机、飞行参数设置计算机、目标特性仿真分系统、目标特性转换计算机、射频仿真高分辨目标模拟分系统、仿真模拟器控制计算机、馈电控制计算机、阵列及馈电系统、转台、转台控制计算机和仿真态势展示分系统；
仿真实时主控计算机，用于进行数据交换和时序控制；
飞行参数设置计算机，用于产生被测试静止轨道SAR设备的飞行姿态及飞行航迹数据；
目标特性仿真分系统，用于产生复合场景模型特性数据；
目标特性转换计算机，用于生成复合场景对应静止轨道SAR当前位置角度的一维距离像数据；
射频仿真高分辨目标模拟分系统，用于生成静止轨道SAR回波信号；
仿真模拟器控制计算机，用于射频仿真高分辨目标模拟分系统和仿真实时主控计算机之间的数据交互；
馈电控制计算机，用于计算回波信号到达静止轨道SAR的辐射角度；
阵列及馈电系统，用于将回波信号从对应的辐射角位置辐射给静止轨道SAR；
转台控制计算机，用于生成转台的运动参数；
转台，用于搭载被测试设备并根据转台控制计算机输出的运动参数转动；
仿真态势展示分系统，用于展示静止轨道SAR的运动轨迹、静止轨道SAR的照射区域，并显示静止轨道SAR成像结果。
2.一种静止轨道SAR对海面及船只复合场景成像半实物仿真方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)生成运动海面以及船只复合场景模型；
(2)由飞行参数设置计算机产生被测试静止轨道SAR设备的飞行姿态及飞行航迹数据，并由仿真实时主控计算机将航迹数据发送给转台控制计算机，对转台进行实时控制，模拟出被试静止轨道SAR设备的飞行姿态；
(3)在控制转台模拟静止轨道SAR设备姿态的同时，目标特性转换计算机接收仿真实时主控计算机发送过来的雷达航迹信息，以及由目标特性仿真分系统产生的复合场景模型特性数据，根据输入信息生成运动海面以及船只复合场景对应静止轨道SAR设备当前位置角度的一维距离像数据；
(4)射频仿真高分辨目标模拟分系统将该一维距离像数据与接收到的静止轨道SAR发射信号相卷积得到相应的回波信号，并将其注入到馈电控制计算机；
(5)阵列及馈电系统将回波信号从对应的辐射角位置辐射给被测试静止轨道SAR设备。
(6)被测试静止轨道SAR设备接收该辐射信号，对其进行成像处理，并将成像结果显示在仿真态势展示分系统上。
3.根据权利要求2所述的一种静止轨道SAR对海面及船只复合场景成像半实物仿真方法，其特征在于：所述步骤(1)的具体过程为：
1a)根据海况等级、场景尺寸、仿真时间间隔、仿真总时间、海浪方向最小值、海浪方向间隔、海浪方向最大值、需要添加的船只模型路径，生成复合场景模型，具体如下：
1a1)使用PM海谱模型进行海况建模：
其中，a、b均为常数，K为海浪空间波数，U表示海面上方某处的风速，g0为重力加速度；
1a2)进行船只目标三维模型重构：
1a2i)选取可用的数字图像，数字图像中有完整的要进行三维模型重构的船只目标，对数字图像进行特征点获取，特征点需分布在整个数字图像中，且特征点之间有明确的位置关系；
1a2ii)选取参考物，所述参考物为数字图像中尺寸已知的物体；
1a2iii)根据特征点标定数字相机参数，得到数字图像的空间尺寸；
1a2iv)根据图像的空间尺寸和参照物尺寸，计算得到船只目标的尺寸；
1a2v)根据船只目标的尺寸构建船只的三维模型；
1a3)根据1a1)得到的海况模型和1a2)得到的船只目标三维模型，进行复合场景几何建模，具体步骤如下：
根据不同时刻点的海况模型对船只目标三维模型进行平移操作；将同一时刻点的海况模型和船只目标三维模型进行叠加得到复合场景模型；
1b)根据步骤1a)得到的复合场景模型，以及静止轨道SAR工作频率、静止轨道SAR波束俯仰角、静止轨道SAR波束方位角、该复合场景和静止轨道SAR在地心地固坐标系中的相对位置、雷达成像分辨率、射线管口径、雷达极化方式，生成运动海面以及船只复合场景RCS，具体步骤如下：
1b1)将步骤1a)得到的复合场景模型按照输入的雷达图像分辨率进行网格划分；
1b2)对划分后的某一个网格，从静止轨道SAR向复合场景模型发射采样源射线，在设定的交互次数限制内使用射线发射法寻找所有潜在的可能传播路径，再使用镜像法判断路径能否到达静止轨道SAR，能到达静止轨道SAR的路径保留，其他路径为无效路径删除；
1b3)所有路径确定后，使用电磁波传播理论公式跟踪该路径，迭代计算得到最终传播到达静止轨道SAR处的信号强度；
1b4)重复1b2)、1b3)，直到遍历完成该复合场景模型内的所有网格。
4.根据权利要求3所述的一种静止轨道SAR对海面及船只复合场景成像半实物仿真方法，其特征在于：所述步骤2)的具体过程为：
在飞行参数设置计算机中设计静止轨道SAR的轨道参数，包括：轨道高度、轨道倾角、轨道偏心率、升交点赤经、近地点幅角；
在飞行参数设置计算机中设计飞行姿态参数，包括：俯仰角、横滚角、偏航角；
在飞行参数设置计算机中设计波束照射参数，包括：下视角、方位角、波束宽度；
根据轨道参数、飞行姿态参数和波束照射参数获取静止轨道SAR波束场景中心点在地球直角坐标系中的位置矢量和波束覆盖范围；其中，波束场景中心点在地球直角坐标系中的位置矢量为：
式中，WA(t0+ta)、WB(t0+ta)、WC(t0+ta)为坐标转换矩阵，RS(t0+ta)为静止轨道SAR与波束场景中心点的距离，r(t0+ta)为静止轨道SAR与地球质心的距离，t0为合成孔径中心时间，t0+ta为合成孔径中某一时刻，θv为波束下视角，θa为波束方位角，且
ωe为地球自转角速率，Ω(t0+ta)为t0+ta时刻的升交点赤经，W(t0+ta)为t0+ta时刻的近地点幅角，i为轨道偏心率；
结合天线下视角范围[θv-β/2,θv+β/2]，β为波束宽度，得到静止轨道SAR在地表的波束覆盖范围。
5.根据权利要求4所述的一种静止轨道SAR对海面及船只复合场景成像半实物仿真方法，其特征在于：所述步骤3)的具体过程为：
设在第n个距离单元里有Ln个散射点，设第i个散射点在第m次回波时与第0次回波时相比的径向位移为Δri(m)，则第n个距离单元的第m次回波为
式中，λ为波长，σi和 分别为第i个子回波的幅度和起始相位；设当前场景回波占据第ns到第ne个距离单元，则第m次回波的一维距离像为
6.根据权利要求5所述的一种静止轨道SAR对海面及船只复合场景成像半实物仿真方法，其特征在于：所述步骤4)中，所述静止轨道SAR发射信号为线性调频信号：
式中，Tp为脉宽，fc为中心频率，γ为线性调频率；则第m次回波信号为式中，c为光速。
7.根据权利要求2-6任一所述的一种静止轨道SAR对海面及船只复合场景成像半实物仿真方法，其特征在于：所述步骤5)进行试验时，阵列馈电系统以离散辐射单元的形式向被试静止轨道SAR设备辐射信号；阵列馈电系统以三元组形式进行馈电角度控制，通过控制三元组三个辐射单元的幅度和相位，实现以精确的角度向被试静止轨道SAR设备辐射信号的功能。
一种静止轨道SAR对海面及船只复合场景成像仿真系统及
方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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