[發明專利]一種太赫茲雷達超高分辨成像方法

有效

• 申請號: 202010049363.X
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111190182B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 李晉;曾梧桐;閔銳;皮亦鳴;曹宗杰;崔宗勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.一種太赫茲雷達超高分辨成像方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、使用太赫茲雷達系統對需要成像的目標進行CSAR數據采集，并將采集的原始數據處理為一個矩陣，矩陣的行數為快時間采樣數的兩倍，前一半行用于存儲快時間回波信號的實部，后一半行用于存儲快時間回波信號的虛部，矩陣的列為慢時間采樣數；從矩陣中截取一個圓周孔徑對應的慢時間數，獲得截取的矩陣，慢時間數M根據雷達系統旋轉的角速度ω和雷達系統的脈沖重復頻率PRF計算得到：

從截取的矩陣中截取表示快時間回波信號實部的行，并對每一矩陣單元加上對應回波信號的虛部，使截取的矩陣行表示快時間回波復信號，獲得用于雷達成像的回波數據；

S2、利用回波數據劃分子孔徑，找到圓周孔徑中包含強散射能量的角度，具體包括：

S21、令I(θ，n)和Q(θ，n)分別表示回波信號的實部與虛部，θ表示慢時間方位角度，n表示快時間采樣，1≤n≤N，N為快時間采樣數即行數，目標散射能量與角度的函數為：

計算目標散射能量函數的包絡：

PHE(θ)＝Interp{LMV[PH(θ)]}

其中，LMV[·]表示提取局部極大值操作，Interp[·]表示插值操作；

計算強散射能量門限：

其中，a表示強散射能量門限與平均散射能量的倍率；

獲得圓周孔徑中包含強散射能量的角度：創建一個可變長數組indivisible來存儲強散射能量的角度，遍歷PHE(θ)，如果PHE(θ)＞ET，則：

indivisible(ii)＝θ

其中ii表示數組中的下標；

S3、基于步驟S1截取的矩陣，根據慢時間的相鄰互相關系數劃分子孔徑區間，具體包括：

S31、依次計算每個角度與相鄰角度的互相關系數：

其中，X、Y分別為截取的矩陣中相鄰的兩個列，Cov(X，Y)為X、Y的協方差，Var[X]為X的方差，Var[Y]為Y的方差，

S32、計算每個角度與相鄰角度互相關系數的平均值作為函數值：

對于一個圓周孔徑的CSAR回波數據，第一個慢時間和最后一個慢時間視為相鄰；

S33、對目標互相關系數函數求相鄰平均：

其中2×long+1表示求相鄰平均的區間長度；

S34、計算目標互相關系數函數的包絡：

MuE(θ)＝Interp{LMV[Mu(θ)]}

其中LMV[·]表示提取局部極大值操作，Interp[·]表示插值操作；

S35、搜索適合作為子孔徑邊界點的角度：

[xPeakMin1，yPeakMin1]＝GetPeakMin(MuE)；

[xPeakMin2，yPeakMin2]＝GetPeakMin(yPeakMin1)；

thetaMin＝xPeakMin1(xPeakMin2)；

其中[A，B]＝GetPeakMin(C)表示一個從函數C中分別找到極小值的橫坐標數組A和縱坐標數組B的方法；xPeakMin1，yPeakMin1分別表示函數MuE極小值的橫縱坐標數組，xPeakMin2，yPeakMin2分別表示縱坐標數組yPeakMin1中極小值的序號數組和縱坐標數組，thetaMin表示對函數MuE極小值再取極小值的橫坐標數組；

S36、劃分子孔徑區間：以數組thetaMin的元素作為劃分子孔徑的邊界點，將圓周孔徑劃分為多個子孔徑區間，得到子孔徑區間左邊界數組thetal以及子孔徑區間右邊界數組thetar；

S4、根據步驟S2中獲得的圓周孔徑中包含強散射能量的角度，從步驟S3劃分出的子孔徑區間中標記出三類子孔徑區間：如果子孔徑區間中包含強散射能量角度則該區間為第一類子孔徑區間，如果子孔徑區間位于兩個第一類子孔徑區間之間并且左右第一類子孔徑區間之間的間隔小于子孔徑寬度門限則中間的這些子孔徑區間為第二類窄子孔徑區間，其余子孔徑區間為第三類子孔徑區間；所述子孔徑寬度門限為預設值；

S5、對第一類子孔徑區間拓寬得到第一類成像子孔徑；

S6、對第三類子孔徑區間拓寬得到第二類成像子孔徑；

S7、對得到的兩類成像子孔徑采用基于GLRT成像方法非相關聯合成像的方式融合子孔徑圖像成像，獲得超高分辨成像結果。