一種太赫茲雷達(dá)isar成像方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太赫茲雷達(dá)ISAR成像方法，包括如下步驟：對(duì)接收到的回波信號(hào)進(jìn)行解線調(diào)頻；對(duì)所述回波信號(hào)的距離向回波進(jìn)行傅里葉變換；在時(shí)域分析所述回波信號(hào)，構(gòu)造核函數(shù)，提所述回波信號(hào)在方位向回波非線性的二階chirp信號(hào)各參數(shù)，構(gòu)造補(bǔ)償函數(shù)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；對(duì)得到的所述方位向回波進(jìn)行傅里葉變換（FFT）得到二維像。本發(fā)明提供的太赫茲雷達(dá)ISAR成像方法可以處理高階chirp信號(hào)，并且估計(jì)所用的計(jì)算成本只是在二維空間進(jìn)行匹配搜索，計(jì)算復(fù)雜度不高，適用于太赫茲雷達(dá)成像。
【專利說明】—種太赫茲雷達(dá)ISAR成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太赫茲雷達(dá)成像技術(shù)，尤其涉及一種太赫茲雷達(dá)ISAR成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]擬合成孔徑雷達(dá)(ISAR)是一種二維高分辨率成像技術(shù)。用轉(zhuǎn)臺(tái)模型處理ISAR成像不僅簡單，而且易于理解和實(shí)現(xiàn)。將目標(biāo)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)臺(tái)目標(biāo)模型的關(guān)鍵技術(shù)在于平動(dòng)補(bǔ)償。而ISAR由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性的未知性，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償較合成孔徑雷達(dá)復(fù)雜得多。太赫茲雷達(dá)由于其所處頻段的獨(dú)特性，與傳統(tǒng)的微波雷達(dá)相比更適合實(shí)現(xiàn)極大信號(hào)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(shí)現(xiàn)極窄的天線波束實(shí)現(xiàn)更高的角度分辨；大氣穿透能力更強(qiáng)，更適用于惡劣天氣條件。隨著太赫茲雷達(dá)硬件技術(shù)及理論的不斷發(fā)展，使用太赫茲雷達(dá)實(shí)現(xiàn)極高分辨率成像已經(jīng)成為近年來的研究熱點(diǎn)，而運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償是太赫茲雷達(dá)成像中至關(guān)重要的一個(gè)步驟。由于太赫茲雷達(dá)波長多為亞毫米量級(jí)，對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)極其敏感，目標(biāo)稍微移動(dòng)很小的距離對(duì)回波信號(hào)多普勒也會(huì)產(chǎn)生很大影響，這樣一來使用包絡(luò)對(duì)齊，相位校正的傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒ㄍ茈y滿足運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度的要求，而弓I起成像結(jié)果在橫向產(chǎn)生模糊和畸變。
[0003]時(shí)頻分析可以克服傅里葉變換只能在頻域整體表示的缺陷，得到頻率隨時(shí)間的變化。利用時(shí)頻分析的方法可以有效估計(jì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，充分利用回波自身信息進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。時(shí)頻分布主要有線性時(shí)頻分布和二次型時(shí)頻分布兩種，線性時(shí)頻分布由傅里葉變換轉(zhuǎn)化而來，包括小波變換、Gabor變換、短時(shí)傅里葉變換(STFT)，分?jǐn)?shù)傅里葉變換(FrFT)等。被廣泛使用的二次型分布是Wigner-Ville (WVD)及一系列改進(jìn)變形式。二次型時(shí)頻分布由于其特殊形式對(duì)非單個(gè)分量信號(hào)就一定存在交叉項(xiàng)。這些方法被限制在線性chirp信號(hào)處理中。由于太赫茲波對(duì)微小運(yùn)動(dòng)的敏感性，這種使用線性chirp近似方位向信號(hào)已經(jīng)不能滿足成像要求，這就要求采用非線性的高階chirp信號(hào)近似，這進(jìn)一步增加了運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膹?fù)雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種太赫茲雷達(dá)ISAR成像方法，解決太赫茲頻段ISAR成像相位對(duì)準(zhǔn)的高精度要求的難題，對(duì)太赫茲雷達(dá)回波使用二階chirp信號(hào)模型建模，利用新提出的一種變換估計(jì)chirp信號(hào)的參數(shù)，然后構(gòu)造相位補(bǔ)償函數(shù)對(duì)回波信號(hào)補(bǔ)償，從而解決太赫茲頻段毫米級(jí)波長對(duì)微小運(yùn)動(dòng)敏感造成的模糊問，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)場景的清晰成像。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種太赫茲雷達(dá)ISAR成像方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一:對(duì)接收到的回波信號(hào)進(jìn)行解線調(diào)頻；
[0007]步驟二:對(duì)所述回波信號(hào)的距離向回波進(jìn)行傅里葉變換(FFT)；
[0008]步驟三:在時(shí)域分析所述回波信號(hào)，構(gòu)造核函數(shù)，提所述回波信號(hào)在方位向回波非線性的二階chirp信號(hào)各參數(shù)，構(gòu)造補(bǔ)償函數(shù)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；[0009]步驟四:對(duì)得到的所述方位向回波進(jìn)行傅里葉變換(FFT)得到二維像。
[0010]在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中，設(shè)太赫茲雷達(dá)發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)為s(t)，雷達(dá)接收到的目標(biāo)信號(hào)為S (t)，所述步驟一中所述解線調(diào)頻具體步驟如下:
[0011](Ia)太赫茲雷達(dá)發(fā)射信為:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種太赫茲雷達(dá)ISAR成像方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:對(duì)接收到的回波信號(hào)進(jìn)行解線調(diào)頻； 步驟二:對(duì)所述回波信號(hào)的距離向回波進(jìn)行傅里葉變換(FFT)； 步驟三:在時(shí)域分析所述回波信號(hào)，構(gòu)造核函數(shù)，提所述回波信號(hào)在方位向回波非線性的二階chirp信號(hào)各參數(shù)，構(gòu)造補(bǔ)償函數(shù)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償； 步驟四:對(duì)得到的所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的回波信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換(FFT)得到二維像。
2.如權(quán)利要求1所述的太赫茲雷達(dá)ISAR成像方法，設(shè)太赫茲雷達(dá)發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)為s⑴，雷達(dá)接收到的目標(biāo)信號(hào)為Sr (t)，其特征在于，所述步驟一中所述解線調(diào)頻具體步驟如下: (Ia)太赫茲雷達(dá)發(fā)射信號(hào)為:
3.如權(quán)利要求2所述的太赫茲雷達(dá)ISAR成像方法，其特征在于，所述步驟二中所述距離向傅里葉變換(FFT)具體步驟如下: (2a)對(duì)所述步驟(Ic)中所述sif(t)做傅里葉變換:
4.如權(quán)利要求1所述的太赫茲雷達(dá)ISAR成像方法，其特征在于，所述步驟三中構(gòu)造的核函數(shù)為雙參數(shù)核函數(shù)模型:
5.如權(quán)利要求4所述的太赫茲雷達(dá)ISAR成像方法，其特征在于，所述步驟三中運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償具體步驟如下: (3a)對(duì)所述步驟一得到的回波信號(hào)分析得到其相位為:

6.如權(quán)利要求1所述的太赫茲雷達(dá)ISAR成像方法，其特征在于，所述步驟四中所述傅里葉變換成像指針對(duì)步驟三運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的所述信號(hào)S_p橫向做傅里葉變換進(jìn)行方位向壓縮。
【文檔編號(hào)】G01S13/89GK103760558SQ201410033789
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】李晉, 楊曉波, 楊元香, 皮亦鳴 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)