[發明專利]一種太赫茲SAR高頻振動誤差補償方法

在審

• 申請號: 201811326938.7
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109633637A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 夏慧婷;李銀偉;付朝偉;王海濤
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍

1.一種太赫茲合成孔徑雷達高頻振動誤差補償方法，其特征在于，該方法包含以下步驟：

S1、根據太赫茲合成孔徑雷達平臺成像幾何關系，建立回波信號模型，采用基于多普勒keystone變換的太赫茲合成孔徑雷達高頻振動成像方法實現初步成對回波的聚焦成像；

S2、將太赫茲合成孔徑雷達初步成像結果轉換到距離多普勒域，提取一距離單元信號的相位，經解纏得到實際相位；

S3、對真實相位做小波多分辨分析，根據高頻振動的頻率范圍確定分解層數，提取相應頻率范圍的高頻小波系數，通過小波重構恢復出該頻率范圍的信號，再利用快速傅里葉變換分析信號頻譜，獲得平臺振動頻率估計值；

S4、采用振動頻率估計值構造基函數，將提取的距離單元信號向該基函數構成的兩維參數空間投影，并在此空間中搜索最大值，估計出平臺振動幅相；

S5、利用估計出的平臺振動參數構造相位補償函數，抵消掉距離單元信號中與平臺振動有關的相位，經方位向逆傅里葉變換回到圖像域，得到太赫茲合成孔徑雷達高頻振動誤差補償后的成像結果。

2.如權利要求1所述的太赫茲合成孔徑雷達高頻振動誤差補償方法，其特征在于，

所述步驟S1中的太赫茲合成孔徑雷達成像幾何模型中：

令雷達工作于正側視觀測模式，在距地面高度h處沿Y軸方向水平飛行，速度大小為v_a，下視角為θ_L；

若振動平臺為單一高頻振動，該單一高頻振動的振動規律近似為簡諧振動；

在t時刻，振動平臺在雷達視線方向上的瞬時振動偏移量r(t)可表示成：

其中，A_v、f_v、分別表示振動平臺高頻振動分量的振幅在雷達視線方向上的投影大小、振動頻率及初相；定義當|f_v·T_a|≥1時，雷達平臺的振動頻率屬于高頻信號，T_a表示合成孔徑時間；

振動平臺的相位中心C'點到目標P的瞬時斜距R_C′(t)可以由無平臺振動下的相位中心C點到目標P的瞬時斜距R_C(t)疊加平臺在雷達視線方向上的瞬時振動偏移量r(t)，可得：

其中，R₀表示目標到雷達的最短斜距；

當雷達發射線性調頻信號，振動平臺接收的回波信號經過脈沖壓縮后可表示為：

其中，j表示虛數單位符號，f_τ是距離頻率，t是方位時間，W_r(·)代表距離頻譜的包絡，w_a(·)代表方位時域包絡，t₀是波束中心穿越時刻，f₀為雷達載頻，c為光速。

3.如權利要求2所述的太赫茲合成孔徑雷達高頻振動誤差補償方法，其特征在于，

所述步驟S1中，還包含以下過程：

采用基于多普勒keystone變換的太赫茲合成孔徑雷達成像算法對公式(3)對應的信號進行處理，依次為：方位向多普勒keystone變換的距離走動校正、距離徙動校正、方位二次相位補償以及剩余視頻相位消除；其中，方位向多普勒keystone變換是對方位頻率f_a進行如式f′_a＝(f₀/(f₀+f_τ))·f_a的比例縮放，最終得到二維時域的太赫茲合成孔徑雷達成像結果如公式(4)：

其中，sinc{·}表示辛克函數，B_r是發射信號帶寬，B_a表示信號的多普勒帶寬，τ表示距離快時間。

4.如權利要求3所述的太赫茲合成孔徑雷達高頻振動誤差補償方法，其特征在于，

所述步驟S2中，還包含以下過程：

將二維時域的太赫茲合成孔徑雷達成像結果變換到距離多普勒域的形式：

提取相位、經過解纏后的信號形式為：

公式(5)中的W_a(f_a′)是方位時域包絡的頻譜，公式(6)中的等價于低頻信號，而等價于高頻項。