[发明专利]高效的太赫兹步进频率合成孔径雷达成像方法

说明书

一种高效的太赫兹步进频率合成孔径雷达成像方法，包括以下步骤：对太赫兹步进频率合成孔径雷达回波信号进行处理得到频域合成宽带信号；将所述频域合成宽带信号的距离向信号转化为线性调频信号：使用CS算法处理距离向信号为所述线性调频信号，得到合成孔径雷达成像结果。本发明能够在保证成像精度的前提下，提高成像速度，对目标进行实时高分辨率成像。本发明改进了传统的CSA，克服了其只能应用于线性调频体制雷达的缺点，提出了一种适合THz步进频率SAR成像的新算法。本发明相对于其它成像算法，计算量更小，投入实际应用时成本更低。

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达成像技术领域，具体涉及一种高效的太赫兹步进频率合成孔径雷达成像方法。

背景技术

现代雷达具有灵敏度高、抗干扰能力强、灵活性高、距离分辨率高等特点。其中，高距离分辨率尤为重要。雷达系统的分辨率取决于其带宽，系统带宽越大，分辨率越高，但瞬时系统带宽的增加给硬件带来了很大的负担。由于经济和硬件条件的限制，很难在系统中直接实现大带宽信号。在现有硬件条件下，有几种方法可以间接获得大带宽信号，步进频率波形是常用的方法之一。步进频率波形的主要思想是将大带宽信号分为多次传输，降低了系统的瞬时带宽，从而减轻了硬件的负担。步进频率波形具有灵活、方便、实用、高距离分辨率的特点。步进频率波形因为这些显著优势在许多雷达系统中得到了广泛的应用。太赫兹是电磁频谱中介于红外与微波之间的辐射，具有穿透性强、安全性高、方向性好、带宽大的技术特点。因此，THz波段工作的雷达系统在工业和民用领域具有巨大的潜力。合成孔径雷达(SAR)是一种基于微波的主动成像雷达，具有全天时、全天候、高分辨率的特点，在工业和民用领域有着广泛的应用。太赫兹(THz)步进频率SAR同时具备了上述三者的优点，具有分辨率高、穿透力强等特点。目前，THz步进频率SAR被应用于医学检测、安检等方面，应用前景非常可观。

SAR成像算法主要有反向投影算法(back projection algorithm，BPA)、距离多普勒算法(range Doppler algorithm，RDA)、距离偏移算法(range migration algorithm，RMA)和CSA(chirp Scaling algorithm，CSA)。其中，BPA是一种精确的时域成像算法，但该算法计算量大，不能满足实时成像的要求。RDA和RMA都是频域处理算法，与BPA相比，它们的计算量大大减少。然而，在精确的RDA和RMA中，sinc插值是无法避免的，这是一个十分耗时的操作，从而导致精确的RDA和RMA的效率低下。由于CSA不需要插值，只需要用到快速傅立叶变换(fast Fourier transform，FFT)和复数乘法运算，它是一种计算效率高的算法。基于FFT的信号处理器和快速并行处理系统有利于CSA的实现，大大提高了算法的效率。另外，CSA在大斜视角情况下具有优异的性能，这些特点使其在SAR成像中得到了广泛的应用。

THz步进频率SAR在医学检测、安检等方面有着迫切的应用需求，这些应用的特殊性要求成像算法必须在足够短的时间内完成处理，这种情况下成像算法的实时性有着非常重要的意义。在不牺牲成像精度的前提下，现有的THz步进频率SAR成像算法成像效率低，不能满足实时成像的要求。CSA是一种高效的SAR成像算法，能够在保证成像精度的前提下对目标进行实时成像。然而CSA只能用于处理线性调频形式的回波信号，不能直接用于THz步进频率SAR成像。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高效的太赫兹步进频率SAR成像方法，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种高效的太赫兹步进频率SAR成像方法，包括以下步骤：

对太赫兹步进频率合成孔径雷达回波信号进行处理得到频域合成宽带信号；

将所述频域合成宽带信号的距离向信号转化为线性调频信号：

使用CS算法处理距离向信号为所述线性调频信号，得到合成孔径雷达成像结果。