[发明专利]一种海背景下动目标SAR成像模拟测试系统与方法

说明书

本发明涉及一种海背景下动目标SAR成像模拟测试系统及方法。通过造波水池，为放置于其中的船模模拟海环境；目标直线运动模拟装置带动作为目标的船模匀速直线运动；姿态测量传感器实时获取并记录运动过程中的目标姿态信息；射频分系统，进行射频信号发射及目标回波信号接收；扫描架分系统，放置并带动所述射频分系统进行等间隔步进运动，每步进一个间隔使用所述射频分系统对目标进行一次宽带扫频测量。本发明基于聚束式SAR成像原理，在造波池内实现海面舰船复合散射特性和运动特性协同模拟测试，解决了在实验室条件下同步、可控地模拟测量海面动目标复合散射特性和运动特性的问题，可为海面动目标成像探测与识别技术研究提供基础数据和验证手段。

技术领域

本发明属于雷达目标特性测试技术领域，具体涉及一种海背景下动目标SAR成像模拟测试系统与方法。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)成像是海面舰船目标探测、监视与识别的重要手段。但是，海面舰船为非合作目标，特别是受海浪驱动舰船目标运动极具非平稳性，这会在雷达回波中引入复杂的幅相调制，造成SAR成像散焦，并且随着信号积累时间的增加，目标运动对SAR成像聚焦的影响越明显。因此，亟需研究海面目标运动特性对SAR成像散焦的影响机理，为海面动目标精聚焦成像探测与识别技术研究提供依据和支持。

基于缩比船模的模拟测试试验是研究海面目标特性的重要手段，较海上实测试验成本低、可控性好，且测试结果较理论建模具有更高的置信度。对相关技术的国内外研究情况进行了检索，在专利方面，中国船舶研究设计中心的吴楠等于2014年申请的专利《船舶RCS的缩尺模型湖面试验方法与系统》(公开号：CN104407331A)中，提出了一种在内陆湖泊中开展水面舰船复合散射特性测试的试验方法与系统，通过向湖泊水面环境中的缩比船模发射一系列的窄带脉冲簇、采集回波信号、信号频域-时域变换、背景杂波抑制预处理、相对定标以及缩比等效变换等处理过程，模拟获取水面舰船的复合RCS特性，可为定量分析和验证水面对舰船RCS的影响提供手段。但是，该发明未考虑水面波浪驱动下舰船运动对复合RCS的影响，未实现SAR成像测量，仅可获取一维距离像，并且在自然湖泊中的水面波高不可控，无法定量模拟分析不同浪高对舰船RCS的影响。

北京环境特性研究所的鲁青等于2017年申请的专利《一种高分辨率微动目标成像系统综合测试平台》(公开号：CN107064889A)中，提出一种在微波暗室中开展移动/转动目标高分辨ISAR成像的综合测试平台，利用位于微波暗室中平台基座上的目标运动平台，带动目标模型移动及转动；利用天线系统、微波组件和控制器实现微动目标高分辨率ISAR成像测量，可为空间运动目标成像验证提供手段。但是，该发明中的目标运动平台仅考虑了目标移动和转动，而海面舰船除沿航向的前向运动外，受海浪驱动还存在6自由度摇摆晃动，因此难以满足海面舰船运动特性模拟的需求；此外，在微波暗室内无法逼真地模拟测试近舰水面与舰船复合散射特性。

在论文方面，哈尔滨工程大学的魏纳新在其2006年的博士毕业论文《水面舰艇在高海情下的横摇运动姿态控制技术研究》中，开展了水池内缩比船模晃动特性测试。哈尔滨工程大学的焦甲龙等在其2016年发表的论文《实际海浪环境中大尺度模型波浪载荷试验技术研究》中，研究了在近岸海域开展缩比船模运动特性测试的系统与方法；但是，这两种方法仅模拟测试了海面舰船的运动特性，未考虑海面舰船的复合散射特性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种海背景下动目标SAR成像模拟测试系统与方法，基于聚束式SAR成像原理，在造波池内实现海面舰船复合散射特性和运动特性协同模拟测试。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案在于提供一种海背景下动目标SAR成像模拟测试系统，其包含：

造波水池，为放置于其中的船模模拟海环境；

目标直线运动模拟装置，带动作为目标的船模匀速直线运动；

姿态测量传感器，实时获取并记录运动过程中的目标姿态信息；

射频分系统，进行射频信号发射及目标回波信号接收；