[发明专利]基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像系统及方法

说明书

本发明提供一种基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像系统及方法，属于雷达成像技术领域，成像系统包括预处理单元、多个核心处理器及共享存储单元；预处理单元用于对原始回波数据进行运动补偿；共享存储单元用于根据核心处理器的数量将运动补偿数据分为多份，并将分别发送至各核心处理器；各核心处理器包括尺度变换模块、方位插值模块及成像模块；尺度变换模块根据运动补偿子数据得到距离向转置数据；方位插值模块根据距离向转置子数据得到方位向转置数据；成像模块根据方位向转置子数据得到最终的成像数据。通过多个核心处理器并行处理数据，结合共享存储单元对每个处理阶段的数据进行拼接并拆分，提高了太赫兹合成孔径雷达的成像速度。

技术领域

本发明涉及雷达成像领域，特别是涉及一种基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像系统及方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)是一种全天时、全天候地能够实现现代高分辨率成像的微波成像雷达。太赫兹SAR波束窄，指向性好，抗干扰能力强，并且太赫兹波段处于毫米波和红外光之间，穿透性好，成像分辨率高，被广泛运用于国防安全、化学物品识别、医疗检测以及生物工程等多种领域。太赫兹SAR成像需要处理大量数据，并且回波经过去调频dechirp接收后需进行运动补偿，并且频域二维耦合严重。

此外，太赫兹SAR通常需要用到大带宽来获取大量信息。但是受太赫兹辐射源、太赫兹探测器以及众多太赫兹功能器件发展不成熟以及太赫兹辐射源的功率低、能量转换率低的约束，导致太赫兹SAR成像时间较长。

PFA(polar format algorithm，极坐标格式算法)通过极坐标格式的形式存储数据。通过距离和方位两维重采样完成极坐标格式存储到矩阵格式存储的转换，再通过两维快速傅里叶变换完成成像。但是PFA算法不结合硬件实现对数据量庞大的太赫兹数据成像处理会大大加重计算负担，远远满足不了成像速度的要求。

基于上述问题，亟需一种新的成像方法以提高成像速度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像系统及方法，可提高成像速度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像系统，所述基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像系统包括预处理单元、多个核心处理器及共享存储单元；

所述预处理单元与合成孔径雷达连接，所述预处理单元用于对原始回波数据进行运动补偿，得到运动补偿数据；所述原始回波数据为合成孔径雷达采集的回波数据；

所述共享存储单元分别与所述预处理单元及各核心处理器连接；所述共享存储单元用于根据核心处理器的数量将所述运动补偿数据分为多份运动补偿子数据，并将各份运动补偿子数据分别发送至各核心处理器；

各核心处理器均包括：尺度变换模块、方位插值模块及成像模块；

所述尺度变换模块与所述共享存储单元连接，所述尺度变换模块用于对运动补偿子数据进行距离向尺度变换，并进行转置处理，得到距离向转置数据，并发送至所述共享存储单元；

所述共享存储单元还用于对各尺度变换模块发送的距离向转置数据进行拼接处理，得到距离向转置总数据，并将所述距离向转置总数据分为多份距离向转置子数据，将各距离向转置子数据分别发送至各方位插值模块；

所述方位插值模块与所述共享存储单元连接，所述方位插值模块用于采用Sinc插值方法对所述距离向转置子数据进行方位向插值处理，得到方位向处理数据，对所述方位向处理数据进行方位向快速傅里叶变换，并进行转置处理，得到方位向转置数据，并发送至所述共享存储单元；