CN114818385B - Sar海洋图像仿真方法、装置、介质 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种SAR海洋图像仿真方法、装置、介质，属于水下探测技术领域，所述方法包括：获取实际海洋环境中的真实SAR图像；通过海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，建立人工运动目标尾迹的SAR仿真模型；根据预设的人工运动目标尾迹流场的条件，采用所述SAR仿真模型对所述真实SAR图像进行仿真，生成满足不同极化条件的仿真SAR图像。该方法能够模拟真实海洋背景下绕流问题，仿真SAR影像能真实的反映出预设的人工运动目标尾迹流场信息，仿真精度高。

Description

SAR海洋图像仿真方法、装置、介质

技术领域

本发明涉及水下探测技术领域，尤其涉及一种SAR海洋图像仿真方法、装置、介质。

背景技术

合成孔径雷达为海洋涡旋等大尺度海洋运动的观测和研究提供了大量的图像数据，但在SAR成像时会受到各种海洋环境因素的影响，仿真SAR图像可以用于研究大尺度海洋运动的特征，但是目前极少有关大尺度海洋运动SAR图像仿真方法的研究。且目前能够应用与真实海洋背景下的SAR成像只能实现一些较小尺度的实验室模拟，对真实海洋背景下水下人工目标绕流的大尺度海洋运动问题无能为力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种SAR海洋图像仿真方法、装置、介质，通过本发明能够模拟真实海洋背景下绕流问题，仿真SAR影像能真实的反映出预设的人工运动目标尾迹流场信息，仿真精度高。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种SAR海洋图像仿真方法，包括：

获取实际海洋环境中的真实SAR图像；

通过海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，建立人工运动目标尾迹的SAR仿真模型；

根据预设的人工运动目标尾迹流场的条件，采用所述SAR仿真模型对所述真实SAR图像进行仿真，生成满足不同极化条件的仿真SAR图像。

可选的，所述通过海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，建立人工运动目标尾迹的SAR仿真模型，包括：

根据海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，构建真实海面散射模型；

根据所述真实海面散射模型，基于海洋动力学原理确定海面微尺度波波谱；

根据所述海面微尺度波波谱，确定所述SAR仿真模型。

可选的，所述根据海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，构建真实海面散射模型，包括：

根据海面微尺度波成像原理将真实海面分解为若干小尺度海面结构；

根据SAR合成孔径雷达成像机制将每一个小尺度海面结构按一阶小粗糙界面散射理论散射，得到每一个小尺度海面结构的SAR后向散射模型；

根据每一个小尺度海面结构的所述SAR后向散射模型，得到所述真实海面散射模型。

可选的，所述基于海洋动力学原理确定海面微尺度波波谱，包括：

利用重力-毛细波属性和量纲分析原理，确定总源函数，所述总源函数由风输入源函数、波-波相互作用源函数、耗散源函数和流-波相互作用源函数组成；

根据所述总源函数，构造微尺度波波数谱控制方程，确定海面微尺度波波谱。

可选的，所述风输入源函数表示为：其中/>为微尺度波波数谱、m_in表示无量纲海面输入系数、u_*表示摩擦风速、c表示微尺度波波速、ω表示频率、/>表示风向与波向的夹角，/>是指向散射元的电波波矢；

耗散源函数表示为：其中D_dis表示无量纲耗散系数；

波-波相互作用源函数表示为：其中m_nl表示波波相互作用系数，k表示发生共振的海面微尺度波波数；

流-波相互作用源函数表示为：其中S_αβ表示无量纲波-流相互作用系数张量；

其中，c_g表示微尺度波群速度，U_β表示流-波相互作用力，/>表示流-波相互作用力在经、纬方向的分量，α,β＝1,2表示经、纬不同方向，α＝1,β＝1时，/>表示为/>α＝2,β＝2时，/>表示为/>

所述总源函数表示为：

根据所述总源函数，构造海面微尺度波波数谱的控制方程为：

其中，{U_α}表示全水深平均速度，{C_gα}表示微尺度波的群速度，t为微尺度波的特征时间；

所述海面微尺度波波谱采用二阶微尺度波波数谱，根据所述海面微尺度波波数谱的控制方程，确定所述二阶微尺度波波数谱为：

其中，t为微尺度波的特征时间。

可选的，根据所述二阶微尺度波波数谱，确定二阶的所述SAR后向散射截面为：

其中，k₀表示合成孔径雷达的发射电磁波波数大小，k表示发生共振的海面微尺度波波数，k_x＝-2k₀γ_lx cosθ₀、k_y＝2k₀ sinθ₀分别表示海面微尺度波波数X、Y方向分量，γ_lx表示大尺度表面位移函数X方向分量；P(α,φ)是在大尺度海浪上任一面元的联合概率密度，θ₀、α、φ分别表示入射面与XOZ平面、XOY、YOZ平面的二面角值，g_p(θ₀,α,φ)表示极化函数，表示/>微尺度波波数谱的一阶分量，/>表示指向散射元的电波波矢/>方向的微尺度波波数谱一阶分量在特征时间的分量；/>表示指向特征时间的微尺度波波数谱一阶分量的海面微尺度波波数分量，k_α表示发生共振的海面微尺度波波数，α＝1,2表示经、纬不同方向；

将二阶的所述SAR后向散射截面作为所述SAR仿真模型。

可选的，对于发射的是水平极化电磁波，接收的也是水平极化电磁波的水平―水平极化条件时，极化函数表示为：

对于发射的是垂直极化电磁波，接收的也是垂直极化电磁波的垂直―垂直极化条件时，极化函数表示为：

对于发射的是垂直极化电磁波，接收的是水平极化电磁波的垂直―水平极化条件时，极化函数表示为：

对于发射的是水平极化电磁波，接收的是垂直极化电磁波的水平―垂直极化条件时，极化函数表示为：

其中θ₀、α、φ分别表示入射面与XOZ平面、XOY、YOZ平面的二面角值，g_VV(θ₀-α)、g_HH(θ₀-α)分别表示VV、HH极化条件对应的极化系数。

可选的，按照预设尺度划分条件将真实海面分解为小尺度海面结构、中小尺度海面部分、中尺度海面部分以及大尺度海面部分四种不同尺度等级，将各尺度等级的一阶的所述SAR后向散射截面叠加得到所述SAR仿真模型为：

其中，分别表示小尺度、中小尺度、以及中尺度，大尺度尺度等级的一阶的SAR后向散射截面；

在不考虑大尺度海面影响的情况下，在水平―水平极化条件时，极化函数表示为：

在垂直―垂直极化条件时，极化函数表示为：

在垂直―水平极化条件时，极化函数表示为：

g_p(θ₀)＝0

在水平―垂直极化条件时，极化函数表示为：

g_p(θ₀)＝0

其中，ε_r是海水的相对介电常数。

本发明另一方面还提供一种SAR海洋图像仿真装置，采用上述的SAR海洋图像仿真方法，包括：

获取模块，用于获取实际海洋环境中的真实SAR图像；

仿真模型构建模块，用于通过海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，建立人工运动目标尾迹的SAR仿真模型；

仿真模块，用于根据预设的人工运动目标尾迹流场的条件，采用所述SAR仿真模型对所述真实SAR图像进行仿真，生成满足不同极化条件的仿真SAR图像。

本发明另一方面还提供一种存储介质，用于存储一种用于执行上述的SAR海洋图像仿真方法的计算机程序。

由以上方案可知，本发明的优点在于：

本发明提供的SAR海洋图像仿真方法，通过海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，建立人工运动目标尾迹的SAR仿真模型，在已知人工运动目标尾迹流场的条件下，对其产生的真实SAR图像进行仿真，可计算不同波段，不同极化条件下产生的仿真SAR图像和回波强度。该方法能够模拟真实海洋背景下绕流问题，仿真SAR影像能真实的反映出预设的人工运动目标尾迹流场信息，仿真精度高。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的SAR海洋图像仿真方法的流程示意图；

图2为本发明提供的一种SAR海洋图像仿真装置结构框图。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和效果能阐述的更明确易懂，下文特举实施例，并配合说明书附图作详细说明如下。

参考图1所示，图1示出了本发明实施例一提供的SAR海洋图像仿真方法的流程示意图。

一种SAR海洋图像仿真方法，包括：

S11、获取实际海洋环境中的真实SAR图像；

S12、通过海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，建立人工运动目标尾迹的SAR仿真模型。

本实施例通过海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，建立人工运动目标尾迹的SAR仿真模型，具体包括：

根据海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，构建真实海面散射模型。具体的：

本实施例中，基于合成波理论，将真实海面可以分裂成大尺度海面结构和小尺度海面结构，要求大尺度海面结构曲率小，而小尺度海面结构按一阶Bragg散射电磁波。同时，大尺度海面结构表面可以被分成若干小尺度海面结构，每一小尺度海面结构近似可以看成一个平面，一阶Bragg散射理论分别应用与每一个小尺度海面结构上。因此大尺度海面结构表面的影像仅仅是倾斜和平流运输小尺度海面结构，而小尺度海面结构按一阶Bragg散射理论散射，天线获得的总功率是各小尺度海面结构分别散射到天线功率的代数和。即：

根据海面微尺度波成像原理将真实海面分解为若干小尺度海面结构；

根据SAR合成孔径雷达成像机制将每一个小尺度海面结构按一阶小粗糙界面散射理论散射，得到每一个小尺度海面结构的SAR后向散射模型；

根据每一个小尺度海面结构的所述SAR后向散射模型，得到所述真实海面散射模型。

然后，根据所述真实海面散射模型，基于海洋动力学原理确定海面微尺度波波谱。

具体的，可以利用重力-毛细波属性和量纲分析原理，确定总源函数，所述总源函数由风输入源函数、波-波相互作用源函数、耗散源函数和流-波相互作用源函数组成，所述总源函数表示为：然后，根据所述总源函数，构造微尺度波波数谱控制方程，确定海面微尺度波波谱。

根据所述海面微尺度波波谱，确定所述SAR仿真模型。

在具体实现中，

根据Miles理论，风输入源函数应与海浪谱的一次方成比例，并与摩擦风速u_*和微尺度波动参数：频率ω和波速c有关。这样，由量纲分析原理得到所述风输入源函数表示为：其中/>为微尺度波波数谱、m_in表示无量纲海面输入系数、u_*表示摩擦风速、c表示微尺度波波速、ω表示频率、/>表示风向与波向的夹角，/>是指向散射元的电波波矢；

微尺度波波数谱的耗散主要有两种形式，一是分子粘性，二是波动破碎。按Lamb的理论将耗散源函数表示为：其中D_ds表示无量纲耗散系数；

三波共振是微尺度波的波-波相互作用首要成分。依McGoldrich的理论，三波相互作用源函数应有波数谱二次方形式，因此波-波相互作用源函数表示为：其中m_nl表示波波相互作用系数，k表示发生共振的海面微尺度波波数；

流-波相互作用源函数表示较大尺度的运动与微尺度波之间的能量交换。这种较大尺度运动针对海底地形绕流产生。

将流-波相互作用源函数表示为：其中S_αβ表示无量纲波-流相互作用系数张量，/>

其中，c_g表示微尺度波群速度，U_β表示流-波相互作用力，表示流-波相互作用力在经、纬方向的分量，α,β＝1,2表示经、纬不同方向，α＝1,β＝1时，/>表示为α＝2,β＝2时，/>表示为/>

因此，根据上述的风输入源函数、波-波相互作用源函数、耗散源函数和流-波相互作用源函数的表达式，得到所述总源函数表达式，所述总源函数表示为：

然后，根据所述总源函数，构造海面微尺度波波数谱的控制方程为：

其中，{U_α}表示全水深平均速度，{C_gα}表示微尺度波的群速度，t为微尺度波的特征时间。

此外，根据海面微尺度波波数谱的控制方程，确定所述海面微尺度波波谱。

在一些实施例中，具体采用二阶微尺度波波数谱，根据所述海面微尺度波波数谱的控制方程，确定所述二阶微尺度波波数谱为：

进一步的，根据所述二阶微尺度波波数谱，确定二阶的所述SAR后向散射截面为：

其中，k₀表示合成孔径雷达的发射电磁波波数大小，k表示发生共振的海面微尺度波波数，k_x＝-2k₀γ_lx cosθ₀、k_y＝2k₀ sinθ₀分别表示海面微尺度波波数X、Y方向分量，γ_lx表示大尺度表面位移函数X方向分量；P(α,φ)是在大尺度海浪上任一面元的联合概率密度，θ₀、α、φ分别表示入射面与XOZ平面、XOY、YOZ平面的二面角值，g_p(θ₀,α,φ)表示极化函数，表示/>微尺度波波数谱的一阶分量，/>表示指向散射元的电波波矢/>方向的微尺度波波数谱一阶分量在特征时间的分量；/>表示指向特征时间的微尺度波波数谱一阶分量的海面微尺度波波数分量，k_α表示发生共振的海面微尺度波波数，α＝1,2表示经、纬不同方向。

然后，将二阶的所述SAR后向散射截面作为所述SAR仿真模型。

对于极化函数，主要包括水平―水平极化条件(即HH极化条件)、垂直―垂直极化条件(即VV极化条件)、垂直―水平极化条件(即VH极化条件)、以及水平―垂直极化条件(即HV极化条件)几种情况。

对于发射的是水平极化电磁波，接收的也是水平极化电磁波的水平―水平极化条件时，极化函数表示为：

对于发射的是垂直极化电磁波，接收的也是垂直极化电磁波的垂直―垂直极化条件时，极化函数表示为：

对于发射的是垂直极化电磁波，接收的是水平极化电磁波的垂直―水平极化条件时，极化函数表示为：

对于发射的是水平极化电磁波，接收的是垂直极化电磁波的水平―垂直极化条件时，极化函数表示为：

其中θ₀、α、φ分别表示入射面与XOZ平面、XOY、YOZ平面的二面角值，g_VV(θ₀-α)、g_HH(θ₀-α)分别表示VV、HH极化条件对应的极化系数。

本实施例具体通过一阶Bragg散射理论建立起海面散射模型，导出SAR后向散射界面和海面微尺度波波谱之间的解析关系；然后基于海洋动力学原理导出精确到二阶的海面微尺度波波数谱。海面微尺度波波数谱给出了微尺度波谱与较大尺度海洋运动，如水下人工目标尾迹、海浪、内波、涡旋、海洋锋等的调制关系。这样基于完整的动力学理论给出的水下人工目标尾迹、海浪、内波、涡旋、海洋锋等与SAR后向散射截面之间的关系解析表达式，得到SAR仿真模型。

在另一些实施例中，由于真实海洋现象有明显的尺度差异，它们有小尺度的海浪、中小尺度的海洋内波，如水下人工目标轨迹，中尺度的海洋锋面波、涡旋和海底地形，以及大尺度的海面风和海洋环流，因此还可以根据实际海洋环境将真实海面按照预设尺度划分条件分解为小尺度海面结构、中小尺度海面部分、中尺度海面部分以及大尺度海面部分四种不同尺度等级，将各尺度等级的一阶的所述SAR后向散射截面叠加得到所述SAR仿真模型，具体为：

此时，在不考虑大尺度海面影响的情况下，在水平―水平极化条件时，极化函数表示为：

在垂直―垂直极化条件时，极化函数表示为：

在垂直―水平极化条件时，极化函数表示为：

g_p(θ₀)＝0

在水平―垂直极化条件时，极化函数表示为：

g_p(θ₀)＝0

其中，ε_r是海水的相对介电常数。

S13、根据预设的人工运动目标尾迹流场的条件，采用所述SAR仿真模型对所述真实SAR图像进行仿真，生成满足不同极化条件的仿真SAR图像。

本实施例中提供的SAR海洋图像仿真方法，根据上述通过海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，建立人工运动目标尾迹的SAR仿真模型，在已知人工运动目标尾迹流场的条件下，对其产生的真实SAR图像进行仿真，可计算不同波段，不同极化条件下产生的仿真SAR图像和回波强度。该方法能够模拟真实海洋背景下绕流问题，仿真SAR影像能真实的反映出预设的人工运动目标尾迹流场信息，仿真精度高。

参照图2，图2示出了一种SAR海洋图像仿真装置400，其可实现通过如图1所示的SAR海洋图像仿真方法，本申请实施例提供的设置装置能够实现上述SAR海洋图像仿真方法实现的各个过程，即具体为：

一种SAR海洋图像仿真装置400，采用上述实施例一所述的SAR海洋图像仿真方法，至少包括：

获取模块401，用于获取实际海洋环境中的真实SAR图像；

仿真模型构建模块402，用于通过海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，建立人工运动目标尾迹的SAR仿真模型；

仿真模块403，用于根据预设的人工运动目标尾迹流场的条件，采用所述SAR仿真模型对所述真实SAR图像进行仿真，生成满足不同极化条件的仿真SAR图像。

因此，根据本申请实施例的SAR海洋图像仿真装置400，根据海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，建立人工运动目标尾迹的SAR仿真模型，在已知人工运动目标尾迹流场的条件下，对其产生的真实SAR图像进行仿真，可计算不同波段，不同极化条件下产生的仿真SAR图像和回波强度。该装置能够模拟真实海洋背景下绕流问题，仿真SAR影像能真实的反映出预设的人工运动目标尾迹流场信息，仿真精度高。

应当理解，对SAR海洋图像仿真方法的各描述同样适用于根据本申请实施例的SAR海洋图像仿真装置400，为避免重复，不再详细描述。

此外，应当理解，在根据本申请实施例的SAR海洋图像仿真装置400中，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即SAR海洋图像仿真装置400可划分为与上述例示出的模块不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

此外，本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序或指令，该程序或指令被处理器执行时实现上述如图1所示的SAR海洋图像仿真方法的步骤，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以施加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (6)

1.一种SAR海洋图像仿真方法，其特征在于，包括：

获取实际海洋环境中的真实SAR图像；

通过海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，建立人工运动目标尾迹的SAR仿真模型，包括：

根据海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，构建真实海面散射模型，包括：

根据海面微尺度波成像原理将真实海面分解为若干小尺度海面结构；

根据SAR合成孔径雷达成像机制将每一个小尺度海面结构按一阶小粗糙界面散射理论散射，得到每一个小尺度海面结构的SAR后向散射模型；

根据每一个小尺度海面结构的所述SAR后向散射模型，得到所述真实海面散射模型；

利用重力-毛细波属性和量纲分析原理，确定总源函数，所述总源函数由风输入源函数、波-波相互作用源函数、耗散源函数和流-波相互作用源函数组成；

根据所述总源函数，构造微尺度波波数谱控制方程，确定海面微尺度波波谱；

其中，构造海面微尺度波波数谱的控制方程为：

其中，为微尺度波波数谱，/>表示总源函数，{U_α}表示全水深平均速度，{C_gα}表示微尺度波的群速度，t为微尺度波的特征时间；

所述海面微尺度波波谱采用二阶微尺度波波数谱，所述二阶微尺度波波数谱为：

其中，表示/>微尺度波波数谱的一阶分量，/>表示指向特征时间的微尺度波波数谱一阶分量的海面微尺度波波数分量，k_α表示发生共振的海面微尺度波波数；m_in表示无量纲海面输入系数、u_*表示摩擦风速、c表示微尺度波波速、ω表示频率、/>是指向散射元的电波波矢；D_dis表示无量纲耗散系数，m_nl表示波波相互作用系数，k表示发生共振的海面微尺度波波数；S_αβ表示无量纲波-流相互作用系数张量，/>表示流-波相互作用力在经、纬方向的分量，α,β＝1,2表示经、纬不同方向，α＝1,β＝1时，/>表示为α＝2,β＝2时，/>表示为/>

根据所述二阶微尺度波波数谱，确定二阶的所述SAR后向散射截面为：

其中，k₀表示合成孔径雷达的发射电磁波波数大小，k表示发生共振的海面微尺度波波数，k_x＝-2k₀γ_lxcosθ₀、k_y＝2k₀sinθ₀分别表示海面微尺度波波数X、Y方向分量，γ_lx表示大尺度表面位移函数X方向分量；P(α,φ)是在大尺度海浪上任一面元的联合概率密度，θ₀、α、φ分别表示入射面与XOZ平面、XOY、YOZ平面的二面角值，g_p(θ₀,α,φ)表示极化函数；

将二阶的所述SAR后向散射截面作为所述SAR仿真模型；

根据预设的人工运动目标尾迹流场的条件，采用所述SAR仿真模型对所述真实SAR图像进行仿真，生成满足不同极化条件的仿真SAR图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述风输入源函数表示为：其中/>为微尺度波波数谱、m_in表示无量纲海面输入系数、u_*表示摩擦风速、c表示微尺度波波速、ω表示频率、/>表示风向与波向的夹角，/>是指向散射元的电波波矢；

所述耗散源函数表示为：其中D_dis表示无量纲耗散系数；

所述波-波相互作用源函数表示为：其中m_nl表示波波相互作用系数，k表示发生共振的海面微尺度波波数；

所述流-波相互作用源函数表示为：其中S_αβ表示无量纲波-流相互作用系数张量；

其中，c_g表示微尺度波群速度，U_β表示流-波相互作用力，/>表示流-波相互作用力在经、纬方向的分量，α,β＝1,2表示经、纬不同方向，α＝1,β＝1时，/>表示为/>α＝2,β＝2时，/>表示为/>

所述总源函数表示为：其中/>表示总源函数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

对于发射的是水平极化电磁波，接收的也是水平极化电磁波的水平―水平极化条件时，极化函数表示为：

对于发射的是垂直极化电磁波，接收的也是垂直极化电磁波的垂直―垂直极化条件时，极化函数表示为：

对于发射的是垂直极化电磁波，接收的是水平极化电磁波的垂直―水平极化条件时，极化函数表示为：

对于发射的是水平极化电磁波，接收的是垂直极化电磁波的水平―垂直极化条件时，极化函数表示为：

其中θ₀、α、φ分别表示入射面与XOZ平面、XOY、YOZ平面的二面角值，g_VV(θ₀-α)、g_HH(θ₀-α)分别表示VV、HH极化条件对应的极化系数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按照预设尺度划分条件将真实海面分解为小尺度海面结构、中小尺度海面部分、中尺度海面部分以及大尺度海面部分四种不同尺度等级，将各尺度等级的一阶的所述SAR后向散射截面叠加得到所述SAR仿真模型为：

其中，分别表示小尺度、中小尺度、以及中尺度，大尺度尺度等级的一阶的SAR后向散射截面；

在不考虑大尺度海面影响的情况下，在水平―水平极化条件时，极化函数表示为：

在垂直―垂直极化条件时，极化函数表示为：

在垂直―水平极化条件时，极化函数表示为：

g_p(θ₀)＝0

在水平―垂直极化条件时，极化函数表示为：

g_p(θ₀)＝0

其中，ε_r是海水的相对介电常数。

5.一种SAR海洋图像仿真装置，其特征在于，采用权利要求1-4中任一项所述的SAR海洋图像仿真方法，包括：

获取模块，用于获取实际海洋环境中的真实SAR图像；

仿真模型构建模块，用于通过海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，建立人工运动目标尾迹的SAR仿真模型，包含：

根据海面微尺度波成像原理和SAR合成孔径雷达成像机制，构建真实海面散射模型，包括：

根据海面微尺度波成像原理将真实海面分解为若干小尺度海面结构；

根据SAR合成孔径雷达成像机制将每一个小尺度海面结构按一阶小粗糙界面散射理论散射，得到每一个小尺度海面结构的SAR后向散射模型；

根据每一个小尺度海面结构的所述SAR后向散射模型，得到所述真实海面散射模型；

利用重力-毛细波属性和量纲分析原理，确定总源函数，所述总源函数由风输入源函数、波-波相互作用源函数、耗散源函数和流-波相互作用源函数组成；

根据所述总源函数，构造微尺度波波数谱控制方程，确定海面微尺度波波谱；

其中，构造海面微尺度波波数谱的控制方程为：

其中，为微尺度波波数谱，/>表示总源函数，{U_α}表示全水深平均速度，{C_gα}表示微尺度波的群速度，t为微尺度波的特征时间；

所述海面微尺度波波谱采用二阶微尺度波波数谱，所述二阶微尺度波波数谱为：

其中，表示/>微尺度波波数谱的一阶分量，/>表示指向特征时间的微尺度波波数谱一阶分量的海面微尺度波波数分量，k_α表示发生共振的海面微尺度波波数；m_in表示无量纲海面输入系数、u_*表示摩擦风速、c表示微尺度波波速、ω表示频率、/>是指向散射元的电波波矢；D_dis表示无量纲耗散系数，m_nl表示波波相互作用系数，k表示发生共振的海面微尺度波波数；S_αβ表示无量纲波-流相互作用系数张量，/>表示流-波相互作用力在经、纬方向的分量，α,β＝1,2表示经、纬不同方向，α＝1,β＝1时，/>表示为α＝2,β＝2时，/>表示为/>

根据所述二阶微尺度波波数谱，确定二阶的所述SAR后向散射截面为：

其中，k₀表示合成孔径雷达的发射电磁波波数大小，k表示发生共振的海面微尺度波波数，k_x＝-2k₀γ_lxcosθ₀、k_y＝2k₀sinθ₀分别表示海面微尺度波波数X、Y方向分量，γ_lx表示大尺度表面位移函数X方向分量；P(α,φ)是在大尺度海浪上任一面元的联合概率密度，θ₀、α、φ分别表示入射面与XOZ平面、XOY、YOZ平面的二面角值，g_p(θ₀,α,φ)表示极化函数；

将二阶的所述SAR后向散射截面作为所述SAR仿真模型；

仿真模块，用于根据预设的人工运动目标尾迹流场的条件，采用所述SAR仿真模型对所述真实SAR图像进行仿真，生成满足不同极化条件的仿真SAR图像。

6.一种存储介质，其特征在于，用于存储一种用于执行权利要求1-4中任一项所述的SAR海洋图像仿真方法的计算机程序。