一種太赫茲雷達isar成像方法
2023-05-28 16:37:46
一種太赫茲雷達isar成像方法
【專利摘要】本發明公開了一種太赫茲雷達ISAR成像方法，包括如下步驟：對接收到的回波信號進行解線調頻；對所述回波信號的距離向回波進行傅立葉變換；在時域分析所述回波信號，構造核函數，提所述回波信號在方位向回波非線性的二階chirp信號各參數，構造補償函數，進行運動補償；對得到的所述方位向回波進行傅立葉變換（FFT）得到二維像。本發明提供的太赫茲雷達ISAR成像方法可以處理高階chirp信號，並且估計所用的計算成本只是在二維空間進行匹配搜索，計算複雜度不高，適用於太赫茲雷達成像。
【專利說明】—種太赫茲雷達ISAR成像方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太赫茲雷達成像技術，尤其涉及一種太赫茲雷達ISAR成像方法。
【背景技術】
[0002]擬合成孔徑雷達(ISAR)是一種二維高解析度成像技術。用轉臺模型處理ISAR成像不僅簡單，而且易於理解和實現。將目標運動轉換為轉臺目標模型的關鍵技術在於平動補償。而ISAR由於目標運動特性的未知性，導致運動補償較合成孔徑雷達複雜得多。太赫茲雷達由於其所處頻段的獨特性，與傳統的微波雷達相比更適合實現極大信號帶寬，從而獲得極高的距離向分辨力；波長更短，在太赫茲頻段更易實現極窄的天線波束實現更高的角度分辨；大氣穿透能力更強，更適用於惡劣天氣條件。隨著太赫茲雷達硬體技術及理論的不斷發展，使用太赫茲雷達實現極高解析度成像已經成為近年來的研究熱點，而運動補償是太赫茲雷達成像中至關重要的一個步驟。由於太赫茲雷達波長多為亞毫米量級，對目標的運動極其敏感，目標稍微移動很小的距離對回波信號都卜勒也會產生很大影響，這樣一來使用包絡對齊，相位校正的傳統運動補償的方法往往很難滿足運動補償精度的要求，而弓I起成像結果在橫向產生模糊和畸變。
[0003]時頻分析可以克服傅立葉變換隻能在頻域整體表示的缺陷，得到頻率隨時間的變化。利用時頻分析的方法可以有效估計目標的運動運動參數，充分利用回波自身信息進行運動補償。時頻分布主要有線性時頻分布和二次型時頻分布兩種，線性時頻分布由傅立葉變換轉化而來，包括小波變換、Gabor變換、短時傅立葉變換(STFT)，分數傅立葉變換(FrFT)等。被廣泛使用的二次型分布是Wigner-Ville (WVD)及一系列改進變形式。二次型時頻分布由於其特殊形式對非單個分量信號就一定存在交叉項。這些方法被限制在線性chirp信號處理中。由於太赫茲波對微小運動的敏感性，這種使用線性chirp近似方位向信號已經不能滿足成像要求，這就要求採用非線性的高階chirp信號近似，這進一步增加了運動補償的複雜性。
【發明內容】
[0004]有鑑於現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種太赫茲雷達ISAR成像方法，解決太赫茲頻段ISAR成像相位對準的高精度要求的難題，對太赫茲雷達回波使用二階chirp信號模型建模，利用新提出的一種變換估計chirp信號的參數，然後構造相位補償函數對回波信號補償，從而解決太赫茲頻段毫米級波長對微小運動敏感造成的模糊問，實現對目標場景的清晰成像。
[0005]為實現上述目的，本發明提供了一種太赫茲雷達ISAR成像方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一:對接收到的回波信號進行解線調頻；
[0007]步驟二:對所述回波信號的距離向回波進行傅立葉變換(FFT)；
[0008]步驟三:在時域分析所述回波信號，構造核函數，提所述回波信號在方位向回波非線性的二階chirp信號各參數，構造補償函數，進行運動補償；[0009]步驟四:對得到的所述方位向回波進行傅立葉變換(FFT)得到二維像。
[0010]在本發明的較佳實施方式中，設太赫茲雷達發射線性調頻信號為s(t)，雷達接收到的目標信號為S (t)，所述步驟一中所述解線調頻具體步驟如下:
[0011](Ia)太赫茲雷達發射信為:
[0012]
【權利要求】
1.一種太赫茲雷達ISAR成像方法，其特徵在於，包括如下步驟: 步驟一:對接收到的回波信號進行解線調頻； 步驟二:對所述回波信號的距離向回波進行傅立葉變換(FFT)； 步驟三:在時域分析所述回波信號，構造核函數，提所述回波信號在方位向回波非線性的二階chirp信號各參數，構造補償函數，進行運動補償； 步驟四:對得到的所述運動補償後的回波信號進行傅立葉變換(FFT)得到二維像。
2.如權利要求1所述的太赫茲雷達ISAR成像方法，設太赫茲雷達發射線性調頻信號為s⑴，雷達接收到的目標信號為Sr (t)，其特徵在於，所述步驟一中所述解線調頻具體步驟如下: (Ia)太赫茲雷達發射信號為:
3.如權利要求2所述的太赫茲雷達ISAR成像方法，其特徵在於，所述步驟二中所述距離向傅立葉變換(FFT)具體步驟如下: (2a)對所述步驟(Ic)中所述sif(t)做傅立葉變換:
4.如權利要求1所述的太赫茲雷達ISAR成像方法，其特徵在於，所述步驟三中構造的核函數為雙參數核函數模型:
5.如權利要求4所述的太赫茲雷達ISAR成像方法，其特徵在於，所述步驟三中運動補償具體步驟如下: (3a)對所述步驟一得到的回波信號分析得到其相位為:
6.如權利要求1所述的太赫茲雷達ISAR成像方法，其特徵在於，所述步驟四中所述傅立葉變換成像指針對步驟三運動補償後的所述信號S_p橫向做傅立葉變換進行方位向壓縮。
【文檔編號】G01S13/89GK103760558SQ201410033789
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月23日 優先權日:2014年1月23日
【發明者】李晉, 楊曉波, 楊元香, 皮亦鳴 申請人:電子科技大學