[发明专利]一种运动误差对太赫兹圆迹SAR成像质量影响分析方法

说明书

本发明涉及一种运动误差对太赫兹圆迹SAR成像质量影响分析方法。主要步骤有：根据太赫兹圆迹SAR的后向投影算法，建立太赫兹圆迹SAR的运动误差模型；根据BP算法对目标的每个方位向进行距离匹配压缩，分析各个方位向上的运动误差对相位的影响，得到目标在各方位向对应的值叠加后目标散射特性下降系数；根据目标回波峰值左侧第一个点幅度的变化，分析主瓣展宽倍数，得到分辨率的变化；根据目标散射特性下降系数，分析旁瓣的幅度和能量变化，得出运动误差对峰值旁瓣比和积分旁瓣比的影响；根据运动误差在不同频段下对相位的影响，分析出不同太赫兹波段下运动误差对成像质量的影响。本发明为太赫兹圆迹SAR的运动补偿精度提供了基础，具有实际的应用前景。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，特别涉及一种运动误差对太赫兹圆迹SAR(合成孔径雷达Synthetic Aperture Radar)成像质量影响进行分析的方法。

背景技术

太赫兹波是指频率位于100GHz～10THz(波长约3mm～30um)的电磁波，其波长短、定向性高，抗干扰能力强，在雷达成像领域具有广阔的应用前景。与传统的微波雷达相比，太赫兹雷达具有更高的成像分辨率和多普勒效应，可实现目标的高分辨成像和识别。随着太赫兹技术的不断进步，太赫兹雷达的应用也逐渐成熟。圆迹SAR是一种特殊的合成孔径雷达，其工作模式是雷达围绕场景中心做圆周运动，在整个观测过程中雷达波束始终照射同一区域。圆迹SAR的特殊合成孔径能使距离向和方位向的频谱拓展到最宽，随着雷达转动角度的增大，距离向和方位向耦合逐渐加深，当雷达运动整个圆周时两个方向完全耦合，分辨率达到一致。圆迹SAR相比于直线SAR具有更高的分辨率和三维成像能力，得到国内外学者的广泛关注。太赫兹圆迹SAR将太赫兹波和圆迹SAR结合起来，成像的分辨率和抗干扰能力将得到大幅度提高，已成为雷达领域研究的重要方向。

在太赫兹圆迹SAR中，雷达平台偏离理想航线和运动过程中高频振动产生的运动误差是影响成像质量的重要因素。运动误差对成像的影响主要是由于引入了误差相位，而误差相位的大小与误差和信号波长的比值成正比。由于太赫兹波的波长短，很小的运动误差都将产生很大的误差相位，对成像质量产生较大的影响。在太赫兹圆迹SAR的高精度运动补偿时，在满足太赫兹圆迹SAR成像质量要求下需要考虑运动补偿所需要达到的精度，此时就需要定量分析运动误差对成像质量的影响。

运动误差对圆迹SAR成像质量影响的分析，目前多数是基于三维运动误差在微波频段进行的分析，但在太赫兹频段圆迹SAR成像质量受到的影响主要是高频振动产生的误差，三维运动误差分析的方法难以实现高频振动误差分析。另一种常用的方法是轨迹重建，但并未定量分析重建的精度。因此，需要新的方法定量分析运动误差对太赫兹圆迹SAR成像质量的影响，给出运动补偿需要达到的精度，以便于选取适当的运动补偿方法对太赫兹圆迹SAR高分辨成像。

发明内容

为了分析太赫兹圆迹SAR的运动补偿需要达到的精度，本发明提供一种运动误差对太赫兹圆迹SAR成像质量影响的定量分析方法，为太赫兹圆迹SAR的运动补偿精度提供了依据，具有实际的应用前景。

为解决上述问题，本发明所提出一种运动误差对太赫兹圆迹SAR成像质量影响分析方法，所述太赫兹圆迹采用线性调频信号，雷达平台围绕成像区域中心转动2π角度进行成像，所述运动误差为雷达平台偏离理想航线和运动过程中高频振动产生的误差，包含步骤：

S1、建立太赫兹圆迹SAR的运动误差模型，根据后向投影算法，采用成像区域中心点的匹配滤波函数对每一个方位向进行匹配滤波，实现距离向压缩；经后向投影算法后，圆迹SAR回波信号的表达式为f(x,y)＝∫_θ∫_ts(t,θ)p^*(t-t_central(θ))dtdθ