[發明專利]機載太赫茲合成孔徑雷達及成像方法

有效

• 申請號: 202011378359.4
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN113030962B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 李銀偉;丁麗;朱亦鳴;吳琦;儲得苗
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 孟旭彤

1.一種機載太赫茲合成孔徑雷達成像方法，其特征在于，包括以下步驟，

S1、將所述機載太赫茲合成孔徑雷達的低頻運動誤差表達為方位時間的多項式函數，將所述機載太赫茲合成孔徑雷達的高頻振動誤差表達為方位時間的正弦函數；

S2、對所述機載太赫茲合成孔徑雷達的回波信號進行距離壓縮和距離徙動校正；

S3、基于信雜比從對所述機載太赫茲合成孔徑雷達的回波信號挑選特顯點；

S4、獲得所述特顯點的截取數據序列；

S5、利用基于分數階傅里葉變換的參數自聚焦方法對高頻振動誤差和二次運動誤差的參數進行估計；

S6、利用估計的運動誤差參數重構相位誤差補償函數，對距離壓縮信號完成第一次補償；

S7、再一次獲得特顯點的截取數據序列；

S8、利用相位梯度自聚焦算法估計殘余相位誤差；

S9、基于估計的殘余相位誤差對粗補償后的距離壓縮信號完成第二次補償；

S10、對第二次補償后的距離壓縮信號進行方位壓縮獲得所述機載太赫茲合成孔徑雷達的聚焦圖像，

所述的步驟S1具體包含：

低頻運動誤差為方位時間t的多項式函數，其表達式為

其中，b_k為多項式系數，p為多項式的最高階，這里n＝p,

高頻振動誤差為方位時間t的正弦函數，其表達式為

其中f_v為振動頻率，A_v為振動幅值，為初始相位，

機載平臺運動總誤差可表示為:

所述的步驟S2具體包含：

通過匹配濾波對混合解調頻后的回波信號進行距離壓縮，然后在距離多普勒域通過插值完成距離徙動校正，最后再變換到二維時域獲得距離壓縮信號，如式(4)所示，

其中，τ為距離向時間，r₀為目標的最近斜距，t₀為波束中心穿過目標的時間，B為距離向信號帶寬，c為光速，λ為波長，w_a(·)為方位向包絡，R_ref(t)為目標的理想斜距，ΔR(t)為運動誤差引入的斜距，

所述的步驟S3具體包含：

對每一距離門信號h(t)計算信雜比，信雜比表示為

其中c₁＝E[|h(t)|]，d＝E[|h(t)|²]，這里E[·]表示信號期望，

所述的步驟S4具體包含：

對所選特顯點的距離門信號進行方位去斜、視頻殘差相位補償和快速傅里葉變換，得到粗聚焦圖像；

將特顯點目標的最強響應循環移位到圖像中心，并采用方位加窗法將同一距離門內其他點的能量去除；

通過逆FFT得到截取的數據序列，

所述的步驟S5具體包含：

(a)對特顯點的截取數據序列進行滑動加窗，利用分數階傅立葉變換估計每個加窗信號的調頻率，整個截取數據序列進行滑動加窗后可得到其瞬時調頻率；

(b)采用移動平均低通濾波器對估計的瞬時調頻率進行濾波，獲得濾波后的瞬時調頻率n∈[-Q,Q]；

(c)特顯點截取數據序列的瞬時調頻率可表達為

k(n)＝sin(2πf_vnΔt)A₀+cos(2πf_vnΔt)B₀+C₀ (6)

其中，

通過求解式(8)所示的最優化問題來估計運動誤差的參數：

其中

對估計的瞬時調頻率利用頻譜分析法可估計得到振動頻率

利用最小二乘法可得

(d)參數可由式(11)計算得到：

所述的步驟S6具體包含：

根據估計的運動誤差參數進行相位誤差補償函數的重構，如式(12)所示：

將式(12)與式(4)相乘完成回波信號的第一次補償，

所述的步驟S7具體包含：

重復步驟S4對經過第一次補償的信號再一次獲得特顯點的截取數據序列；所述的步驟S8具體包含：

利用最大似然核函數估計殘余相位梯度，然后對其積分可獲得殘余相位誤差φ_e(t)，

所述的步驟S9具體包含：

根據估計的殘余相位誤差φ_e(t)進行補償函數的重構，如式(13)所示：

S_com2(t)＝exp{-j·φ_e(t)} (13)

將式(13)與粗補償后的距離壓縮信號進行相乘完成第二次補償。