[发明专利]一种太赫兹调频连续波雷达高分辨率距离向重建方法

说明书

本发明提供了一种太赫兹调频连续波雷达高分辨率距离向重建方法，目的是针对太赫兹调频连续波雷达距离向分辨率受限的问题，提出一种基于连续小波变换和多峰高斯拟合的高分辨率距离向软件重建方法；首先使用连续小波变换从原始的一维距离向中提取峰值信息，从而获取回波的数目与各个峰值的初值估计；然后，对各个回波进行多峰高斯拟合，提取各个回波精确的峰值幅度、位置和宽度等信息；最终使用上述参数对一维距离向进行重建，提升太赫兹调频连续波雷达的距离向分辨率。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，具体涉及一种太赫兹调频连续波雷达高分辨率距离向重建方法。

背景技术

由于太赫兹波独特的穿透性与非电离特性，太赫兹检测为艺术品保护、工业产品质量控制、封装集成电路(IC)无损检测和人员安检等提供了新的解决方案。而线性调频连续波技术，因其具有功率大、小型化、成本低、扫描速度快等特点，而得到广泛的应用。然而，由于混频器、倍频器和波导等器件的限制，信号的调频带宽有限，因而也制约了距离向的分辨率，给上述应用带来了诸多不便。

目前已提出多种方法来解决这一问题。硬件方面，包括在更高的频带工作或组合多个频带，来拓宽信号带宽。但这无疑增加了系统的实现难度。此外，多种信号处理方法也致力于提高距离向分辨率，同时保持系统的简便、小型和低成本等特点。Bing Dai将连续小波变换(CWT)用于距离向重建，此方法可以定性地识别一些小的或黏连的峰值，但是对于定量化的信息，例如峰值的幅度或精确的位置等信息，在变换前后会发生变化。因而只适合于定性分析。而在只有一个回波目标的前提下，Tak Ming Wong使用Sinc函数拟合回波峰值，实现峰值幅度、位置及宽度等信息的精确提取。但此方法的假设前提过于苛刻，制约了其适用性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种太赫兹调频连续波雷达高分辨率距离向重建方法，可以提高分辨率。

一种太赫兹调频连续波雷达高分辨率距离向重建方法，包括以下步骤：

步骤一：获取调频连续波雷达的一维距离向；

步骤二、使用连续小波变换从步骤一获得的一维距离向中提取峰值信息，从而获取回波峰值数目n与各个峰值的幅度、位置与宽度的初值；

步骤三、基于步骤二中获得的各个峰值的幅度、位置与宽度的初值，采用高斯函数来拟合一维距离向中的峰值：

G(f)＝aexp[-((f-b)/c)²]

其中系数a，b，c分别对应于回波峰值的振幅、位置与宽度；

则整个距离向可被多个高斯函数拟合：

上式中a_i，b_i，c_i为最终迭代后拟合得到的不同回波峰值所对应的振幅、位置与宽度。

步骤四、使用步骤三拟合参数a_i，b_i，c_i对一维距离向进行重建，得到R_fit(f)，由此提升太赫兹调频连续波雷达的距离向分辨率。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种太赫兹调频连续波雷达高分辨率距离向重建方法，目的是针对太赫兹调频连续波雷达距离向分辨率受限的问题，提出一种基于连续小波变换和多峰高斯拟合的高分辨率距离向软件重建方法；首先使用连续小波变换从原始的一维距离向中提取峰值信息，从而获取回波的数目与各个峰值的初值估计；然后，对各个回波进行多峰高斯拟合，提取各个回波精确的峰值幅度、位置和宽度等信息；最终使用上述参数对一维距离向进行重建，提升太赫兹调频连续波雷达的距离向分辨率。

附图说明