[發明專利]基于數字信號處理的太赫茲合成孔徑雷達成像系統及方法

在審

• 申請號: 202210349805.1
• 申請日: 2022-04-02
• 公開（公告）號: CN114706078A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 朱岱寅;王濤;孟星偉;董蘭
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

本發明提供一種基于數字信號處理的太赫茲合成孔徑雷達成像系統及方法，屬于雷達成像技術領域，成像系統包括預處理單元、多個核心處理器及共享存儲單元；預處理單元用于對原始回波數據進行運動補償；共享存儲單元用于根據核心處理器的數量將運動補償數據分為多份，并將分別發送至各核心處理器；各核心處理器包括尺度變換模塊、方位插值模塊及成像模塊；尺度變換模塊根據運動補償子數據得到距離向轉置數據；方位插值模塊根據距離向轉置子數據得到方位向轉置數據；成像模塊根據方位向轉置子數據得到最終的成像數據。通過多個核心處理器并行處理數據，結合共享存儲單元對每個處理階段的數據進行拼接并拆分，提高了太赫茲合成孔徑雷達的成像速度。

技術領域

本發明涉及雷達成像領域，特別是涉及一種基于數字信號處理的太赫茲合成孔徑雷達成像系統及方法。

背景技術

合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，簡稱SAR)是一種全天時、全天候地能夠實現現代高分辨率成像的微波成像雷達。太赫茲SAR波束窄，指向性好，抗干擾能力強，并且太赫茲波段處于毫米波和紅外光之間，穿透性好，成像分辨率高，被廣泛運用于國防安全、化學物品識別、醫療檢測以及生物工程等多種領域。太赫茲SAR成像需要處理大量數據，并且回波經過去調頻dechirp接收后需進行運動補償，并且頻域二維耦合嚴重。

此外，太赫茲SAR通常需要用到大帶寬來獲取大量信息。但是受太赫茲輻射源、太赫茲探測器以及眾多太赫茲功能器件發展不成熟以及太赫茲輻射源的功率低、能量轉換率低的約束，導致太赫茲SAR成像時間較長。

PFA(polar format algorithm，極坐標格式算法)通過極坐標格式的形式存儲數據。通過距離和方位兩維重采樣完成極坐標格式存儲到矩陣格式存儲的轉換，再通過兩維快速傅里葉變換完成成像。但是PFA算法不結合硬件實現對數據量龐大的太赫茲數據成像處理會大大加重計算負擔，遠遠滿足不了成像速度的要求。

基于上述問題，亟需一種新的成像方法以提高成像速度。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于數字信號處理的太赫茲合成孔徑雷達成像系統及方法，可提高成像速度。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于數字信號處理的太赫茲合成孔徑雷達成像系統，所述基于數字信號處理的太赫茲合成孔徑雷達成像系統包括預處理單元、多個核心處理器及共享存儲單元；

所述預處理單元與合成孔徑雷達連接，所述預處理單元用于對原始回波數據進行運動補償，得到運動補償數據；所述原始回波數據為合成孔徑雷達采集的回波數據；

所述共享存儲單元分別與所述預處理單元及各核心處理器連接；所述共享存儲單元用于根據核心處理器的數量將所述運動補償數據分為多份運動補償子數據，并將各份運動補償子數據分別發送至各核心處理器；

各核心處理器均包括：尺度變換模塊、方位插值模塊及成像模塊；

所述尺度變換模塊與所述共享存儲單元連接，所述尺度變換模塊用于對運動補償子數據進行距離向尺度變換，并進行轉置處理，得到距離向轉置數據，并發送至所述共享存儲單元；

所述共享存儲單元還用于對各尺度變換模塊發送的距離向轉置數據進行拼接處理，得到距離向轉置總數據，并將所述距離向轉置總數據分為多份距離向轉置子數據，將各距離向轉置子數據分別發送至各方位插值模塊；

所述方位插值模塊與所述共享存儲單元連接，所述方位插值模塊用于采用Sinc插值方法對所述距離向轉置子數據進行方位向插值處理，得到方位向處理數據，對所述方位向處理數據進行方位向快速傅里葉變換，并進行轉置處理，得到方位向轉置數據，并發送至所述共享存儲單元；