太赫兹ISAR成像方法及系统技术方案

一种太赫兹ISAR成像方法，包括向预设速度运动的成像目标发射线性调频信号，以及对太赫兹ISAR回波信号进行快时间域内的匹配滤波、慢时间域内的基带变换、消除快时间域零点偏移、基带变换、离散化并插值、二维傅里叶逆变换等处理，进而获得该成像目标的二维图像。该方法既满足了安检中对藏匿危险品的成像精度要求，又满足了快速安检成像的实时性要求。本发明专利技术同时还提供一种太赫兹ISAR成像系统。

The method and system of terahertz ISAR imaging

A terahertz ISAR imaging method, including transmitting linear FM signals to the imaging target with preset velocity motion, and matching filtering in the fast time domain of the terahertz ISAR echo signal, the base band transformation in the slow time domain, the elimination of the zero point offset in the fast time domain, the base band transform, the discretization and interpolation, the two-dimensional Fourier transform. The two-dimensional image of the imaging target is obtained by changing the equal processing. This method not only meets the imaging accuracy requirement of hidden danger in security inspection, but also meets the real-time requirement of fast security imaging. The invention also provides a terahertz ISAR imaging system.

【技术实现步骤摘要】
太赫兹ISAR成像方法及系统
本专利技术属于成像
，特别是涉及一种利用太赫兹ISAR的人体安检成像方法及系统。
技术介绍
人体安检的目的主要是防止旅客藏匿枪支、军用或警用械具及其仿制品、爆炸物品、管制刀具、易燃易爆物品及其他危害安全的物品。现有的选用X光等作为辐射源的人体安检成像技术易对人体造成危害。太赫兹波作为光源，其光子能量小，安全可靠，且由于其波长短，分辨率高，非常适合用于对人体隐匿物的高分辨成像。但传统的太赫兹成像存在着成像速度较慢、成像精度不高等不足。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种兼顾了处理时间和成像精确性的太赫兹ISAR成像方法及系统。一种太赫兹ISAR成像方法，包括以下步骤：太赫兹ISAR向成像目标发射线性调频信号，并获取回波信号sr(t,u)，所述成像目标以预设速度运动；设定一目标参考位置，并根据该目标参考位置获取参考信号s0(t)；利用所述参考信号s0(t)对所述回波信号sr(t,u)进行快时间域内的匹配滤波，得到数据矩阵SM(ω,u)；对所述数据矩阵SM(ω,u)进行慢时间域内的基带变换，得到基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)以及相对应的信号频谱Sb(ω,ku)；对所述基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)进行修正以消除快时间域零点偏移，得到修正后的数据矩阵S(w,ku)；利用参考信号的相位函数对修正后的数据矩阵S(w,ku)进行基带变换，得到第一目标函数F(kx,ky)；对所述第一目标函数F(kx,ky)进行离散化，得到F(kxmn,kymn)，并在kxmn域上插值，以使F(kxmn,kymn)在kxmn域上均匀分布；以及对插值后的第一目标函数进行逆变换，得到第二目标函数f(xn,yn)，生成像目标的二维图像。在其中一个实施例中，所述利用所述参考信号s0(t)对所述回波信号sr(t,u)进行匹配滤波的步骤包括：采用去频调的方式对所述回波信号进行匹配滤波。在其中一个实施例中，所述对所述数据矩阵SM(ω,u)进行慢时间域内的基带变换的步骤中，所述基带变换的过程为Sb(ω,u)＝SM(ω,u)exp(-j2kcsinθcu)，其中，c为太赫兹波速，fc为太赫兹波频率。在其中一个实施例中，所述对所述数据矩阵SM(ω,u)进行基带变换，得到基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)以及相对应的信号频谱Sb(ω,ku)的步骤包括：对所述基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)进行慢时间域内的傅里叶变换获得所述信号频谱Sb(ω,ku)。在其中一个实施例中，所述对所述基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)进行修正以消除快时间域零点偏移的步骤包括：通过以下公式对基带变换后的数据矩阵进行修正：S(ω,ku)＝Sb(ω,ku)exp(-jωTc)。在其中一个实施例中，所述利用参考信号的相位函数对修正后的数据矩阵S(w,ku)进行基带变换的步骤中，所述基带变换为：其中ky＝ku。在其中一个实施例中，在对所述第一目标函数F(kx,ky)进行离散化，得到F(kxmn,kymn)，并在kxmn域上插值的步骤中，所述插值方法为Stolt插值方法，其中一种太赫兹ISAR成像系统，包括：太赫兹ISAR，用于对成像目标发射太赫兹波并接收回波信号；平动电梯，用于平行传送成像目标，并驱动成像目标的移动与平动电梯的传动速度同步；控制单元，用于控制所述太赫兹ISAR的运行及所述平动电梯的速度；成像处理单元，根据所述回波信号、平动电梯速度对所述成像目标进行成像。在其中一个实施例中，所述成像处理单元进一步包括：参考信号生成模块，根据一假设的目标参考位置(Xc,Yc)生成参考信号；匹配滤波模块，接收所述参考信号生成模块生成的参考信号s0(t)，并利用该参考信号s0(t)对太赫兹ISAR回波信号sr(t,u)进行快时间域内的匹配滤波，得到数据矩阵SM(ω,u)；第一基带变换模块，接收所述数据矩阵SM(ω,u)，并对该数据矩阵SM(ω,u)进行慢时间域内的基带变换，得到基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)以及相对应的信号频谱Sb(ω,ku)；零点偏移消除模块，接收所述第一基带变换模块获得的信号频谱Sb(ω,ku)，对该信号频谱Sb(ω,ku)行修正以消除快时间域零点偏移，得到修正后的数据矩阵S(ω,ku)＝Sb(ω,ku)exp(-jωTc)；第二基带变换模块，接收所述零点偏移消除模块处修正后的数据矩阵S(w,ku)，并利用参考信号的相位函数对该修正后的数据矩阵S(w,ku)进行基带变换，得到第一目标函数F(kx,ky)；差值模块，接收所述第二基带变换模块得到的第一目标函数F(kx,ky)，对该第一目标函数F(kx,ky)进行离散化处理得到F(kxmn,kymn)，以及在kxmn域上进行插值，以使在kxmn域上均匀分布；二维傅里叶逆变换模块，接收所述差值模块获得的插值后的第一目标函数，对该插值后的第一目标函数进行二维傅里叶逆变换，得到第二目标函数f(xn,yn)，即成像目标的二维图像。在其中一个实施例中，所述太赫兹ISAR发射信号发射功率为5mw，中心频率340GHz,带宽7.2GHz。本专利技术实施例提供的太赫兹ISAR成像方法及系统将成像目标从非合作目标转变为合作目标，从而减少了成像目标自身动作对回波信号造成的干扰，得到的回波数据更适合高分辨成像。兼顾了处理时间和精确性，既满足了安检中对藏匿危险品的成像精度要求，又满足了快速安检成像的实时性要求。附图说明图1为本专利技术实施例提供的太赫兹ISAR成像方法流程图。图2为利用本专利技术实施例提供的太赫兹ISAR成像方法获得的仿真图。图3为本专利技术实施例提供的太赫兹ISAR成像系统结构示意图。图4为本专利技术实施例提供的太赫兹ISAR成像系统的成像处理单元结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，本专利技术第一实施例提供一种太赫兹ISAR(逆合成孔径雷达，InverseSyntheticApertureRadar)成像方法，包括以下步骤：S1，太赫兹ISAR向成像目标发射线性调频信号，并获取回波信号sr(t,u)S2，设定一目标参考位置(Xc,Yc)，并根据该目标参考位置(Xc,Yc)给出参考信号S3，利用所述参考信号s0(t)对所述回波信号sr(t,u)进行快时间域内的匹配滤波，得到数据矩阵SM(ω,u)；S4，对所述数据矩阵SM(ω,u)进行慢时间域内的基带变换，得到基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)以及相对应的信号频谱Sb(ω,ku)；S5，对所述基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)进行修正以消除快时间域零点偏移，得到修正后的数据矩阵S(ω,ku)＝Sb(ω,ku)exp(-jωTc)；S6，利用参考信号的相位函数对修正后的数据矩阵S(w,ku)进行基带变换，得到第一目标函数F(kx,ky)；S7，对所述第一目标函数F(kx,ky)进行离散化，得到F(kxmn,kymn)，并在kxmn域上插值，以使在kxmn域上均匀分布；S8，对插值后的第一目标函数进行二维傅里叶逆变换，得到第二目标函数f(xn,yn)，即成像目标的二维图像。步骤S1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太赫兹ISAR成像方法，其特征在于，包括以下步骤：太赫兹ISAR向成像目标发射线性调频信号，并获取回波信号sr(t,u)，所述成像目标以预设速度运动；设定一目标参考位置，并根据该目标参考位置获取参考信号s0(t)；利用所述参考信号s0(t)对所述回波信号sr(t,u)进行快时间域内的匹配滤波，得到数据矩阵SM(ω,u)；对所述数据矩阵SM(ω,u)进行慢时间域内的基带变换，得到基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)以及相对应的信号频谱Sb(ω,ku)；对所述基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)进行修正以消除快时间域零点偏移，得到修正后的数据矩阵S(w,ku)；利用参考信号的相位函数对修正后的数据矩阵S(w,ku)进行基带变换，得到第一目标函数F(kx,ky)；对所述第一目标函数F(kx,ky)进行离散化，得到F(kxmn,kymn)，并在kxmn域上插值，以使F(kxmn,kymn)在kxmn域上均匀分布；以及对插值后的第一目标函数进行逆变换，得到第二目标函数f(xn,yn)，获得像目标的二维图像。

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹ISAR成像方法，其特征在于，包括以下步骤：太赫兹ISAR向成像目标发射线性调频信号，并获取回波信号sr(t,u)，所述成像目标以预设速度运动；设定一目标参考位置，并根据该目标参考位置获取参考信号s0(t)；利用所述参考信号s0(t)对所述回波信号sr(t,u)进行快时间域内的匹配滤波，得到数据矩阵SM(ω,u)；对所述数据矩阵SM(ω,u)进行慢时间域内的基带变换，得到基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)以及相对应的信号频谱Sb(ω,ku)；对所述基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)进行修正以消除快时间域零点偏移，得到修正后的数据矩阵S(w,ku)；利用参考信号的相位函数对修正后的数据矩阵S(w,ku)进行基带变换，得到第一目标函数F(kx,ky)；对所述第一目标函数F(kx,ky)进行离散化，得到F(kxmn,kymn)，并在kxmn域上插值，以使F(kxmn,kymn)在kxmn域上均匀分布；以及对插值后的第一目标函数进行逆变换，得到第二目标函数f(xn,yn)，获得像目标的二维图像。2.根据权利要求1所述的太赫兹ISAR成像方法，其特征在于，所述利用所述参考信号s0(t)对所述回波信号sr(t,u)进行匹配滤波的步骤包括：采用去频调的方式对所述回波信号进行匹配滤波。3.根据权利要求1所述的太赫兹ISAR成像方法，其特征在于，所述对所述数据矩阵SM(ω,u)进行慢时间域内的基带变换的步骤中，所述基带变换的过程为Sb(ω,u)＝SM(ω,u)exp(-j2kcsinθcu)，其中，c为太赫兹波速，fc为太赫兹波频率。4.根据权利要求1所述的太赫兹ISAR成像方法，其特征在于，所述对所述数据矩阵SM(ω,u)进行基带变换，得到基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)以及相对应的信号频谱Sb(ω,ku)的步骤包括：对所述基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)进行慢时间域内的傅里叶变换获得所述信号频谱Sb(ω,ku)。5.根据权利要求1所述的太赫兹ISAR成像方法，其特征在于，所述对所述基带变换后的数据矩阵Sb(ω,u)进行修正以消除快时间域零点偏移的步骤包括：通过以下公式对基带变换后的数据矩阵进行修正：S(ω,ku)＝Sb(ω,ku)exp(-jωTc)。6.根据权利要求1所述的太赫兹ISAR成像方法，其特征在于，所述利用参考信号的相位函数对修正后的数据矩阵S(w,ku)进行基带变换的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑小平，欧湛，邓晓娇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11