干涉合成孔径雷达的系统建模和数据仿真

摘要

当前对InSAR信号处理算法的研究，使用的数据主要有两个来源：实际数据和仿真数据。其中，仿真数据具有参数灵活可控，不受保密限制的特点，对于我国目前还处在设计阶段的InSAR系统而言，具有非常重要的意义。 本文对传统的SAR系统建模方法进行了细致地总结与归纳。在保留传统算法优点的前提下，结合InSAR自身特点，改良了分布目标地面建模以及雷达系统建模的方法，主要内容如下：提出了在保证单视图像对相关性的前提下，地面分布目标几何建模中小面元分割的法则；在散射建模中，对散射系数幅度的计算公式进行简化，并提出了通过相关性模型计算散射系数相位的方法；在传统SAR雷达系统建模的基础上，增加了基线、副天线这些InSAR系统独有的元素，并对其中的基线抖动进行了建模和研究；对于雷达天线的方向图的特性，根据仿真中实际要求的不同，提出了几种不同的建模方式。 本文对目前国际上代表性的InSAR数据仿真算法，对其进行了总结和归纳，得到了3个仿真级别：原始信号级（RSL）、单视图像级（SIL）和干涉相位级（IPL），并分别对他们的性能、对系统建模的要求等方面使用列表进行了总结。同时，对于传统的RSL（TD）方法，在保留了它精度高的特点的前提下，提出改进，得到了一种介于RSL和SIL的中间级别，大大提高了计算速度。本文完成了InSAR仿真系统的模块划分和流程设计，得到了一款可以适应各种仿真级别、各种散射模型、各种仿真条件的综合性仿真系统，并通过大量的测试，证明该仿真系统具有功能多样、结果可靠的特点。