CN109917377A - 一种基于传统高频电磁散射理论的gnss-sar成像仿真模型 - Google Patents
一种基于传统高频电磁散射理论的gnss-sar成像仿真模型 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公布了一种基于传统高频电磁散射理论的GNSS‑SAR成像仿真模型,具有很强的适用性。该模型结合物理光学法及传统复合电磁散射计算模型中的“四路径”方法,以GNSS信号为信号源,对成像场景的电磁散射数据进行了计算。在计算电磁散射数据的基础上,利用合成孔径雷达成像算法中的后向投影算法,对海面场景进行了成像仿真。
Description
技术领域
本发明公布了一种基于传统高频电磁散射理论的GNSS-R信号SAR海面目标成像仿真模型。具体说是提供了一种考虑多因素散射效应后,利用GNSS信号为信号源,对任意场景进行SAR成像的仿真方法。该方法通过对GNSS信号散射数据的计算,准确的对各种场景下的目标进行SAR成像的仿真,属于电磁和微波成像技术领域。
背景技术
遥感技术可以准确并且全面的监测目标空间环境的变化,具有很高的研究价值,一直受到各国的高度重视。SAR作为是一种高分辨率微波成像雷达,能够不受恶劣天气影响,具有全天时,全天候的观测能力,给遥感技术提供了一种良好的技术手段。随着双基SAR技术的日益成熟,推动了以外辐射源作为机会信号源的被动SAR发展。目前,已经开发出了多种基于合成孔径雷达的双基SAR系统,例如:DVB-T,GSM,GNSS等。
基于GNSS的SAR系统主要具有以下优势:1.系统能够不受成像区域限制的提供数据采集工作,系统的整体部署难度和成本低。2.GNSS导航信号具有最佳遥感同步特性。3.由GNSS导航信号作为辐射源,隐蔽性好。4.GNSS信号能够全天候,昼夜连续的工作。目前,在该领域的研究中,已经验证了利用GNSS-R信号能够进行SAR成像的可行性,但是由于GNSS信号与传统SAR信号体制的不同,成像效果一直不太理想,需要从散射机理上给SAR成像更多的支持,得到更加准确的仿真效果,为GNSS-SAR在遥感领域的应用及观测实验提供理论基础。
基于此,本模型提出了结合传统电磁散射模型,对成像场景的电磁散射数据进行计算,从而得到准确成像仿真效果的方法。
发明内容
本发明的目的在于:利用传统的高频散射理论,以GNSS为辐射源,对成像场景进行SAR成像仿真,从而获得准确的成像仿真效果,为GNSS-SAR在遥感领域的应用及观测实验提供理论基础。
本发明的技术方案是:
基于以GNSS信号为信号源的SAR成像系统,本发明提出了一种成像仿真方法。即将高频散射理论引入到GNSS-SAR的成像仿真方法中。首先,利用犀牛等图像处理软件生成像场景的面元文件;其次,获取直射信号反射信号中的数据,通过直射获得经过探测区域时刻的GNSS卫星分布图,根据卫星的方位角、高度角、前后向散射关系,选取合适的成像卫星;最后,结合所计算出的电磁散射数据,利用传统SAR成像算法中后向投影算法,完成GNSS-SAR成像的仿真。
本发明的优点在于:
1.该模型结合物理光学法及传统复合电磁散射计算模型中的“四路径”方法,准确的计算了复合场景的电磁散射数据。
2.将电磁散射数据考虑进GNSS-SAR成像仿真中,提高了成像仿真的真实性。
3.该模型利用GNSS卫星的位置信息可以通行过的导航电文或相关导航软件进行提取,无需建立信号源的数据库。
4.该模型支持任意场景下的GNSS-SAR成像仿真工作,具有良好的适用性。
附图说明
图1基于“四路径”的GNSS-R双基SAR成像场景示意图
图2 GNSS信号成像框架
图3 GNSS-R SAR成像仿真流程
图中符号、代号说明如下:
GNSS:GNSS Global Navigation Satellite System全球卫星导航系统
SAR:SAR Synthetic Aperture Radar合成孔径雷达
DVB-T:Digital Video Broadcasting-Terrestrial地面数字电视广播
GSM:Global System for Mobile Communication全球移动通信系统
具体实施
1.根据图1所示,在地面设置GNSS信号接收机,其中右旋天线接收直射信号,左旋天线接收反射信号,进行GNSS信号的采集工作。
直射信号可表示为:
反射信号可表示为:
2.根据图2所示,通过数据中频处理模块将卫星信号转换为中频信号,对接收机的采集的卫星信号数据进行处理,对直射信号进行跟踪捕获处理,将能够跟踪的卫星进行导航电文的提取,获得接收机当前位置下的卫星分布图。
3.根据图2所示,根据卫星的前后向散射位置,卫星的方位角,和高度角选取合适的成像卫星。
4.根据图3所示,利用犀牛等图像处理软件生成成像场景模型,将模型生成面元文件。
5.获得以GNSS信号为信号源的复合场景散射数据,其中物理光学法的散射数据可表示为:
漫散射的散射数据可表示为:
四路径模型的散射数据可表示为:
σ4path=Ei-s+ρEi-s′+ρEi′-s+ρ2Ei′-s’
则总散射数据可表示为:
σtotal=σave+σ4path
6.结合步骤5所示公式,模型的电磁散射数据计算,从而计算出卫星信号相应的时延,仿真生成成像场景的回波信号。
7.根据步骤1-6的处理结果,结合图2所示GNSS信号成像框架,对所得成像信号进行相位补偿,相位补偿值为:
从而获得一幅完整SAR成像仿真图像。
Claims (4)
1.一种基于传统高频电磁散射理论的GNSS-SAR成像仿真模型。
2.要求1中模型中以GNSS信号为信号源,结合物理光学法及传统复合电磁散射计算模型中的“四路径”方法。
3.要求1中利用模型中提出的将多路径散射数据考虑到GNSS-SAR成像仿真中的方法。
4.要求1中利用卫星分布图中的方位角,高度角,前后向散射选取成像卫星的方法。
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111025289A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-04-17 | 湖北大学 | 一种大尺度海域场景图像重建方法 |
CN111025246A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-04-17 | 北京遥测技术研究所 | 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 |
CN113933803A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-01-14 | 哈尔滨工业大学 | 基于压缩采样匹配追踪重构算法的dvb-t信号无源isar成像方法及成像系统 |
CN114509754A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-05-17 | 北京卫星信息工程研究所 | 星载多通道gnss-s雷达海量数据在轨处理系统及方法 |
CN114518577A (zh) * | 2022-02-09 | 2022-05-20 | 北京卫星信息工程研究所 | 星载sar与gnss-s一体化系统及协同探测方法 |
CN114910934A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-08-16 | 北京卫星信息工程研究所 | 基于星载gnss-r/s一体化接收的海面矢量风场反演系统及方法 |
CN115453537A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-12-09 | 北京航空航天大学 | 一种基于gnss信号的极化sar伪彩图合成方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101281249A (zh) * | 2008-05-20 | 2008-10-08 | 北京航空航天大学 | 一种高分辨率合成孔径雷达的目标散射特性建模方法 |
JP2011185834A (ja) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Nikko Tankai Kk | Sarデータ処理方法及びsarデータ処理システム |
CN102901965A (zh) * | 2012-09-26 | 2013-01-30 | 同济大学 | 一种海洋杂波环境中电大尺寸目标雷达成像方法 |
CN104765032A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-07-08 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 岸基阵列gnss反射信号潮汐与多波浪参数综合探测系统 |
CN105677942A (zh) * | 2015-12-27 | 2016-06-15 | 北京航空航天大学 | 一种重复轨道星载自然场景sar复图像数据快速仿真方法 |
CN106680812A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-05-17 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种基于解析面元的微波关联成像仿真方法 |
CN107976660A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-05-01 | 西安电子科技大学 | 弹载多通道雷达超低空目标分析与多径回波建模方法 |
-
2018
- 2018-07-30 CN CN201810851424.7A patent/CN109917377B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101281249A (zh) * | 2008-05-20 | 2008-10-08 | 北京航空航天大学 | 一种高分辨率合成孔径雷达的目标散射特性建模方法 |
JP2011185834A (ja) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Nikko Tankai Kk | Sarデータ処理方法及びsarデータ処理システム |
CN102901965A (zh) * | 2012-09-26 | 2013-01-30 | 同济大学 | 一种海洋杂波环境中电大尺寸目标雷达成像方法 |
CN104765032A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-07-08 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 岸基阵列gnss反射信号潮汐与多波浪参数综合探测系统 |
CN105677942A (zh) * | 2015-12-27 | 2016-06-15 | 北京航空航天大学 | 一种重复轨道星载自然场景sar复图像数据快速仿真方法 |
CN106680812A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-05-17 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种基于解析面元的微波关联成像仿真方法 |
CN107976660A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-05-01 | 西安电子科技大学 | 弹载多通道雷达超低空目标分析与多径回波建模方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
胡太彬: "基于AvSim+的卫星可靠性建模与分析", 《质量与可靠性》, no. 03, 15 June 2012 (2012-06-15), pages 13 - 16 * |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111025289A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-04-17 | 湖北大学 | 一种大尺度海域场景图像重建方法 |
CN111025289B (zh) * | 2019-10-30 | 2023-09-15 | 湖北大学 | 一种大尺度海域场景图像重建方法 |
CN111025246A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-04-17 | 北京遥测技术研究所 | 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 |
CN111025246B (zh) * | 2019-11-28 | 2021-09-07 | 北京遥测技术研究所 | 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 |
CN113933803A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-01-14 | 哈尔滨工业大学 | 基于压缩采样匹配追踪重构算法的dvb-t信号无源isar成像方法及成像系统 |
CN113933803B (zh) * | 2021-11-22 | 2024-06-11 | 哈尔滨工业大学 | 基于压缩采样匹配追踪重构算法的dvb-t信号无源isar成像方法及成像系统 |
CN114518577A (zh) * | 2022-02-09 | 2022-05-20 | 北京卫星信息工程研究所 | 星载sar与gnss-s一体化系统及协同探测方法 |
CN114509754A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-05-17 | 北京卫星信息工程研究所 | 星载多通道gnss-s雷达海量数据在轨处理系统及方法 |
CN114910934A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-08-16 | 北京卫星信息工程研究所 | 基于星载gnss-r/s一体化接收的海面矢量风场反演系统及方法 |
CN115453537A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-12-09 | 北京航空航天大学 | 一种基于gnss信号的极化sar伪彩图合成方法 |
CN115453537B (zh) * | 2022-10-12 | 2024-05-03 | 北京航空航天大学 | 一种基于gnss信号的极化sar伪彩图合成方法 |
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