[发明专利]一种太赫兹SAR高频振动误差补偿方法

说明书

本发明公开一种太赫兹SAR高频振动误差补偿方法，高频振动下的太赫兹SAR成像存在成对回波现象，先根据太赫兹SAR机载平台的振动几何模型，得到平台振动对SAR成像瞬时斜距的影响，建立太赫兹SAR高频振动下的回波信号模型；分析回波经距离脉压后，平台高频振动对信号的距离走动产生影响同时引入二次相位，采用基于多普勒keystone变换的太赫兹SAR高频振动成像方法完成成对回波的聚焦；再针对成像结果的相位与平台振动参数间关系，引入小波多分辨分析进行平台振动频率估计，利用频率估计值结合参数空间投影法估计振动幅相，构造相位补偿函数实现太赫兹SAR高频振动误差的精确补偿。本发明实现太赫兹SAR高频振动误差的精确补偿，提升实际太赫兹SAR平台成像质量。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，特别涉及一种太赫兹SAR高频振动误差补偿方法。

背景技术

太赫兹波通常指频率在0.1THz～10THz之间的电磁辐射，波长为3mm～30μm。从频率上看，太赫兹波介于毫米波与红外光之间；从能量上看，太赫兹波介于电子和光子之间。由于太赫兹波的特殊性质，将其用于合成孔径雷达成像可以打破传统光学雷达和毫米波雷达成像的诸多瓶颈。与光学雷达相比，太赫兹合成孔径雷达(Terahertz SyntheticAperture Radar，THz-SAR)具有高透射性，能穿透介质材料探测隐蔽物体，可用于安检、质检领域；与微波、毫米波雷达相比，太赫兹SAR分辨率高、对目标微动敏感，可用于微动目标检测等领域。因此，太赫兹SAR成像技术已成为当前太赫兹领域的重要研究方向之一。

微波SAR中，常见的运动误差分为位置误差和姿态误差。通常，姿态误差可采用天线伺服平台控制波束指向，稳定飞行姿态，对成像结果影响较小；而位置误差会导致回波信号包络和相位的畸变，对成像结果影响较大，需重点补偿。低频段的相位误差主要来源于航向速度、加速度及视线加速度的误差，三者的限制条件都与波长成反比，而高频段相位误差的限制条件均与波长成正比；并且太赫兹SAR平台的高频振动误差虽然振幅很小不会影响航迹，却会严重影响回波相位，使成像结果恶化，而现有运动传感器也尚未达到检测毫米级高频振动误差的精度。因此太赫兹SAR对高频振动误差的补偿要求更高。

关于太赫兹SAR高频振动误差，目前已有光学隔振平台结合回波数据自聚焦的补偿方法，但光学隔振平台体积大，不方便安装于机载平台，价格也比较贵。另一种使用较多的方法为参数化自聚焦，其中对振动频率的估计采用短时傅里叶变换(STFT)，该方法存在分辨率单一、高频分辨率低且无法同时达到时间、频率分辨率最优等问题。因此，需要研究精确度更高、更为实用的高频振动参数估计方法，以便应用于实际太赫兹SAR平台的运动补偿。

发明内容

本发明的目的是提供一种太赫兹SAR高频振动误差补偿方法，首先根据太赫兹SAR机载平台的振动几何模型，得到平台振动对SAR成像瞬时斜距的影响，建立太赫兹SAR高频振动下的回波信号模型；分析回波经距离脉压后，平台高频振动会对信号的距离走动产生影响同时引入二次相位，采用基于多普勒keystone变换的太赫兹SAR高频振动成像方法完成成对回波的聚焦；然后针对成像结果的相位与平台振动参数之间的关系，引入小波多分辨分析进行平台振动频率估计，利用频率估计值结合参数空间投影法估计振动幅相，并构造相位补偿函数实现太赫兹SAR高频振动误差的精确补偿，实现了太赫兹SAR高频振动误差的精确补偿，能有效地提升实际太赫兹SAR平台的成像质量。

为了达到上述目的，本发明提供了一种太赫兹SAR高频振动误差补偿方法，该方法包含以下步骤：

S1、根据太赫兹合成孔径雷达平台成像几何关系，建立回波信号模型，采用基于多普勒keystone变换的太赫兹合成孔径雷达高频振动成像方法实现初步成对回波的聚焦成像；

S2、将太赫兹合成孔径雷达初步成像结果转换到距离多普勒域，提取一距离单元信号的相位，经解缠得到实际相位；