海洋杂波环境下复杂目标的电磁散射及SAR 成像模拟的混合算法研究

随着多极化、多频率、高分辨率合成孔径雷达（SAR）系统的开发与应用，对特定环境（如，近海岸、远海）杂波背景下的目标检测机理研究提出了更高要求。国内外目前尚无针对复杂环境下运动目标将SAR原始数据模拟、成像和识别三者结合的快速有效的方法。本项目经建立合理的三维随机粗糙面-电大尺寸目标的复合散射模型，研究双向射线追踪法、多层快速多极子和时域有限元法相结合的解析-数值混合算法，首次提出发展一种有效的SAR仿真软件。采用自适应网格剖分技术获得目标几何建模的最优网格剖分，然后开发并行程序和图像处理单元(GPU)加速算法，实现快速运算。最后，根据快速后向投影算法实现杂波环境中复杂目标的极化SAR 图像快速呈现，为目标检测和目标分类提供较完整的理论和数据信息。本研究揭示了杂波环境中复杂目标的散射机制，将对提高近海岸、远海区域的环境定量遥感研究水平有积极意义，为海洋遥感技术发展提供了新的理论依据。

随着多频率、多极化、高分辨率合成孔径雷达（SAR）系统的开发与应用，对特定杂波环境下的目标检测机理研究提出了更高要求。本项目的工作结合SAR原始数据仿真、SAR成像和识别，实现了针对三维电大尺寸目标快速有效的成像重构和目标识别方法。本项目开发一种有效的SAR电磁仿真软件包，基于新的解析-数值混合算法开展随机粗糙面上三维电大尺寸复合目标电磁散射的研究。..本项目主要完成以下几个方面的研究：.（1）建立一个合理的三维随机粗糙海面上三维目标的散射模型，包括三维动态起伏随机粗糙海面的生成。.（2）对目标的近场散射进行电磁仿真计算。.（3）开发并行计算程序，利用图形处理单元（Graphics Process Unit, GPU）在硬件系统上进一步加速算法。.（4）将散射计算的结果用于SAR 回波信号模拟，采用快速后向投影算法（Fast Back Projection，FBP）生成的SAR 图像，研究给定发射方位、极化、频率等参数下的目标散射特性与目标几何构造的关联性，为在缺少SAR原始数据情况下给特定的目标识别提供图像数据验证。..本研究揭示了海洋杂波环境中复杂三维目标的散射机理，对提高杂波环境定量遥感研究水平有积极意义。本项目研究成果实现了特定目标的检测与分类，而且能够为海洋遥感等领域提供新的理论基础和数学模型。