SAR海洋图像仿真方法、装置、介质.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114818385A(43)申请公布日2022.07.29(21)申请号202210683781.3(22)申请日2022.06.16(71)申请人自然资源部第一海洋研究所地址266000山东省青岛市高科技工业园仙霞岭路(72)发明人姜文正袁业立马洪余薛宇欢(74)专利代理机构青岛海知誉知识产权代理事务所(普通合伙)37290专利代理师唐修豪(51)Int.Cl.G06F30/20(2020.01)G06F119/02(2020.01)权利要求书4页说明书10页附图1页(54)发明名称SAR海洋图像仿真方法、装置、介质(57)摘要本发明提出一种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。CN114818385ACN114818385A权利要求书1/4页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；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。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，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。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，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。5.根据权利要求4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、min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Ddis表示无量纲耗散系数；波‑波相互作用源函数表示为：其中mnl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Sαβ表示无量纲波‑流相互作用系数张量；其中，cg表示微尺度波群速度，Uβ表示流‑波2CN114818385A权利要求书2/4页相互作用力，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，{Uα}表示全水深平均速度，{Cgα}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。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，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，kx＝‑2k0γlxcosθ0、ky＝2k0sinθ0分别表示海面微尺度波波数X、Y方向分量，γlx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，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