不同海洋风场环境与卫星成像条件下SAR海上目标探测能力仿真研究

As an important remote sensing observing method,SAR (Syethetic Aperture Radar)play a magnificent role in marine object surveillance.This study focus on a basic problem that how is the ability of marine target detection by spaceborne SAR.The research will include three steps,the first step is Radar Cross Section (RCS) simulation of sea and target in all kinds of conditions and simulation the Radar image from RCS image.The second step is ability analysis and evaluation of ships observation by SAR based on statistical model of Radar image and Contant false Alarm Rate (CFAR), and studying the boundary condition of target image by SAR,the trial will be done to test and verify the simulation result. The third step is establishing the evaluation system of marine target detection perfermance by SAR based on ability analysis and evaluation. Study the marine target observation ability of the SAR satellite existent and will lunch of our country.

在不同风场条件、极化、入射角和波段影响下，多大尺寸的海洋目标雷达散射信号会淹没于SAR的噪声中，而多大的目标又能够从SAR噪声中被探测出来，这一问题反映了星载SAR对海洋目标的探测能力，是SAR海洋目标探测研究中的一个重要问题。针对这一问题，本研究采用仿真与实验的方法进行研究。研究分为三个方面，一是仿真不同风场环境、成像条件下，SAR对海面背景和海面小型目标的成像，获取其后向散射截面信息,依据后向散射系数信息仿真真实的雷达图像；二是利用仿真后的雷达图像统计模型和虚警概率，分析不同探测概率条件下SAR船舶探测能力，研究探测海洋目标成像的边界条件，并进行海空同步观测试验分析验证；三是在SAR船舶探测能力分析的基础上，建立星载SAR海上目标探测算法性能评价指标体系，用于评价和衡量现有探测算法的性能；利用探测能力仿真分析方法，对当前我国已有和即将发射的SAR卫星海上目标探测能力进行分析研究。

在不同风场条件、极化、入射角和波段影响下，多大尺寸的海洋目标雷达散射信号会淹没于 SAR 的噪声中，而多大的目标又能够从 SAR 噪声中被探测出来，这一问题反映了星载 SAR 对海洋目标的探测能力，是 SAR 海洋目标探测研究中的一个重要问题。针对这一问题，本项目采用仿真与实验的方法进行研究。研究内容分为三个方面，一是仿真不同风场环境、成像条件下，SAR 对海面背景和海面小型目标的成像，获取其后向散射截面信息,依据后向散射系数信息仿真真实的雷达图像；二是利用仿真后的雷达图像统计模型和虚警概率，分析不同探测概率条件下 SAR 船舶探测能力，研究探测海洋目标成像的边界条件，并进行海空同步观测试验分析验证；三是在 SAR 船舶探测能力分析的基础上，建立星载 SAR 海上目标探测算法性能评价指标体系，用于评价和衡量现有探测算法的性能；利用探测能力仿真分析方法，对当前我国已有的 SAR 卫星海上目标探测能力进行分析研究。研究结果表明，可以利用一套方法，对SAR卫星进行船舶探测能力分析，应用该方法，对高分三号各个成像模式和环境1c SAR卫星进行了船舶探测能力分析；对HJ-1C卫星进行了探测能力分析。结果表明，高分三号扩展低入射角模式不适合做船舶探测；标准条带模式在15m/s逆风条件下，可以探测15-24米长的船舶，窄幅扫描模式在10m/s逆风条件下，可以探测30米左右长度的船舶。成果可为海洋目标监视应用提供重要参考依据。