[发明专利]基于调频步进频的太赫兹逆合成孔径雷达成像方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及逆合成孔径雷达技术领域中的一种基于调频步进频的太赫兹逆合成孔径雷达成像方法。本发明采用调频步进频体制以及太赫兹波段的信号实现高分辨逆合成孔径雷达成像，以解决普通微波波段信号逆合成孔径雷达成像分辨率不高的问题，得到高分辨的逆合成孔径雷达成像图。

背景技术

太赫兹波是介于毫米波和红外光之间的电磁波（频率是0.1THz到10THz），也是最后一个人类尚未完全认知和利用的频段。太赫兹波融合了微波毫米波和红外光的优点，特别适应于适中的波束宽度、宽的系统带宽和大的多普勒频移的特性，更适用于极大信号带宽和极窄天线波束的实现，更利于高分辨逆合成孔径雷达成像。

相对于普通微波波段的雷达，太赫兹雷达以其高距离分辨率、超大信号带宽、强穿透力、低截获率、强抗干扰性、优越的反隐身和穿透等离子体能力而具有强大的技术优势来实现雷达探测和成像等系统的众多功能，但是由于其自身特点对成像算法也带来了巨大的挑战。调频步进频信号采用线性调频信号作为步进频信号的子脉冲，具有线性调频脉冲和步进频脉冲两者的特点，因此在获得高距离分辨率的同时，可以降低对数字信号处理机瞬时带宽的要求，提高系统的数据率，同时保证信号的作用距离，实现太赫兹逆合成孔径雷达对目标进行高分辨成像的目的，因此调频步进频体制的太赫兹雷达在高分辨逆合成孔径雷达成像有着非常重要的应用前景。

中科院上海技术物理研究所提出的专利申请“THZ级大带宽激光合成孔径雷达成像系统的数据处理方法”（申请号：201210091702.6，公开号：CN102636776A）中公开了一种THZ级大带宽激光合成孔径雷达成像系统的数据处理方法。该方法首先采用基于大范围线性调谐激光脉冲信号，采用零差相干探测技术、平衡探测技术和合成孔径技术，最后利用特殊的数据处理程序，计算出目标的二维图像。该方法的不足之处是：采用激光脉冲信号，工作时易受到天气和大气的影响使得激光光束发生畸变和抖动，直接影响雷达的工作精度，不能达到逆合成孔径雷达成像高分辨率的效果。

吴周令提出的专利申请“一种二维太赫兹成像系统及其成像方法”（申请号：201210108140.1，公开号：CN102621070A）中公开了一种二维太赫兹成像系统及其成像方法。该方法利用二维太赫兹成像系统来获得成像图像时将成像物体放置于太赫兹成像透镜和太赫兹聚焦透镜之间，然后通过飞秒激光器发出的激光引发太赫兹光导天线阵列产生太赫兹波束组，再由太赫兹聚焦透镜会聚到太赫兹波探测器上，获得二维太赫兹图像。该方法的不足之处是：该方法是基于光电子学的成像方法，只能对近距离的物体进行成像，而且成像所达到的分辨率没有利用逆合成孔径的方法成像的分辨率高。

发明内容

本发明针对上述现有技术中逆合成孔径雷达成像分辨率不高的问题，提出了一种基于基于调频步进频的太赫兹逆合成孔径雷达成像方法，通过合成大带宽、高频率的信号，使得逆合成孔径雷达成像的分辨率得以提高。

实现本发明的具体步骤如下：

(1)获取太赫兹脉冲回波信号：

太赫兹雷达接收机接收目标散射点反射的太赫兹调频步进频信号，获得太赫兹调频步进频回波信号，太赫兹调频步进频回波信号由太赫兹调频步进频脉冲串组成，每组脉冲串由线性调频脉冲组成。

(2)脉冲压缩：

对每个太赫兹调频步进频回波信号进行脉冲压缩，获得脉冲压缩后的信号。

(3)合成大带宽：

3a)对每组太赫兹调频步进频脉冲串内的每个脉冲压缩后的信号进行频移，获得频移后的脉冲信号；

3b)将频移后的脉冲信号按照下式合成一个大带宽信号：

X(t)=Σm=1Mym(t)]]>