一种机载SAR图像快速仿真方法及设备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113933836A(43)申请公布日2022.01.14(21)申请号202111120028.5(22)申请日2021.09.24(71)申请人成都飞机工业（集团）有限责任公司地址610000四川省成都市青羊区黄田坝纬一路88号(72)发明人田峰周英博叶国祥李自强(74)专利代理机构四川力久律师事务所51221代理人冯精恒(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图6页(54)发明名称一种机载SAR图像快速仿真方法及设备(57)摘要本发明涉及图像仿真领域，特别是一种机载SAR图像快速仿真方法及设备。本发明通过在导入3D场景模型或构建3D场景模型后计算成像区域以及其他相关参数，并增加在飞机上增加点光源后，采集光学图像和处理后输出SAR仿真图像；使仿真图像具备了顶视、阴影、光斑以及强反射目标十字光标效果，极大地加快了仿真速度，有效地提高了仿真效果；也避免了SAR图像与实时仿真的无人机及SAR状态分离，无法反映实时仿真过程中雷达所指区域地物特征的问题。CN113933836ACN113933836A权利要求书1/2页1.一种机载SAR图像快速仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：导入3D场景模型或构建3D场景模型，初始化飞机及光学传感器模型；所述3D场景模型包括环境模型、反射目标模型以及模型材质；S2：动态接收所述飞机的位置参数，计算所述3D场景模型中SAR图像的成像区域；S3：在飞机上设置点光源，并确定光学传感器的空间参数；所述空间参数包括位置、姿态以及视场角；S4：通过所述光学传感器采集所述成像区域光学图像；S5：对所述光学图像进行灰度化及加噪处理，获取并输出SAR仿真图像；其中，所述方法采用光学实时3D引擎进行仿真。2.根据权利要求1所述的一种机载SAR图像快速仿真方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S21：动态接收所述飞机的位置参数，计算所述飞机指向所述反射目标模型的地理系方位角；S22：根据所述反射目标模型的经纬度、所述地理系方位角及成像区域长宽计算成像区域4个角点的经纬度，得到所述成像区域；其中，所述成像区域长宽通过查表获取，所述查表中的表格与机载SAR的性能相对应。3.根据权利要求2所述的一种机载SAR图像快速仿真方法，其特征在于，所述地理系方位角的计算包括以下步骤：S211：获取所述飞机的位置参数以及所述反射目标模型的位置参数；S212：根据下式将所述飞机以及所述反射目标模型的位置参数由大地坐标系转换到大地直角坐标系；其中，(xg，yg，zg)为大地直角坐标系下坐标，H、B、L分别为所述位置参数的高度、纬度和经度，e为椭球的第一偏心率，a为椭球的长半径；S213：根据下式将所述飞机以及所述反射目标模型的位置参数由大地直角坐标系转换到地理系；其中，(xs，ys，zs)为地理系下坐2CN113933836A权利要求书2/2页标；S214：根据下式计算所述飞机指向所述反射目标模型的地理系方位角；θsaz＝arctan((ys目标‑ys飞机)/(xs目标‑xs飞机))，其中，θsaz为所述地理系方位角，(xs飞机，ys飞机，zs飞机)为飞机地理系下坐标，(xs目标，ys目标，zs目标)为目标在地理系下坐标。4.根据权利要求3所述的一种机载SAR图像快速仿真方法，其特征在于，所述步骤S22中成像区域根据所述反射目标模型的经纬度、所述地理系方位角及成像区域长宽基于下式获取：B2＝arcsin(sin(B1)*cos(d/a)+cos(B1)*sin(d/a)*cos(θ))L2＝L1+atan((cos(d/a)‑sin(B1)*sin(B2))/(sin(θ)*sin(d/a)*cos(B1))))其中，L1为点1经度，B1为点1纬度，θ为点2相对点1的方位角，d为点1到点2距离，L2为点2经度，B2为点2纬度。5.根据权利要求3所述的一种机载SAR图像快速仿真方法，其特征在于，所述光学传感器模型的状态参数为：位置参数：所述光学传感器位于所述成像区域的正上方，且与所述飞机处于同一高度；姿态参数：所述光学传感器的地理系方位角＝所述飞机指向所述反射目标模型的地理系方位角；所述其中，L为所述成像区域的长，ΔH＝H飞机‑H目标，H飞机、H目标，分别为所述飞机和所述反射目标模型的高度；视场角：其中，Q为所述成像区域的宽。6.根据权利要求1所述的一种机载SAR图像快速仿真方法，其特征在于，所述步骤S4还包括根据所述光学图像的像素大小设定相应的延迟时间。7.根据权利要求1所述的一种机载SAR图像快速仿真方法，其特征在于，所述反射目标模型为强反射目标时，采用十字光标模型替换所述反射目