太赫兹波段下SAR平台高频振动误差补偿方法技术

太赫兹波段下SAR平台高频振动误差补偿方法，本发明专利技术涉及SAR平台高频振动误差补偿方法。本发明专利技术的目的是为了解决现有用离散正弦调频算法估计太赫兹SAR的平台高频振动误差参数的时候，程序运行效率低的问题。过程为：将太赫兹SAR回波经过解调得到的离散化正弦调频信号变换到离散正弦调频变换域；利用人工蜂群算法对离散正弦调频变换域的信号进行搜索，以寻找最优的解向量，即利用雇佣蜂和观察蜂不断寻找新的最优解，同时利用侦察蜂更新解向量，避免算法陷入局部最优解的困境；得到对正弦调频信号的参数估计值，构造出补偿函数并对回波信号加以补偿，可以重建出聚焦性良好的二维图像。本发明专利技术用于雷达技术领域。发明专利技术用于雷达技术领域。发明专利技术用于雷达技术领域。

【技术实现步骤摘要】
太赫兹波段下SAR平台高频振动误差补偿方法


[0001]本专利技术属于雷达
，涉及太赫兹SAR在成像过程中对其载机平台高频振动的补偿方法。

技术介绍

[0002]太赫兹SAR由于其波长小，更容易发射大的时宽带宽积信号以获得更高的距离向分辨率，因此它被广泛地应用于生产生活的各个方面。传统波段下SAR的成像与运动补偿算法在太赫兹波段仍然适用，但由于太赫兹SAR的波长小，其载机平台的高频振动幅度可与其波长相比拟甚至远小于，故在传统波段可以被忽略掉的平台高频振动误差不再可以被忽略，所以平台高频振动的补偿对于太赫兹波段的雷达来说就显得尤为重要。
[0003]由于平台高频振动误差可以被建模成为简谐运动，所以通常情况下的高频振动补偿方法是对SAR回波信号中的正弦信号部分进行参数估计，再构造出补偿函数进行平台高频振动补偿。目前，较好的估计正弦信号参数的方法有离散正弦调频变换等，但该方法在运行过程中所耗时间较长，尤其是若回波信号中的正弦部分为多分量信号，那么需要被估计的参数数量也会随之增加，程序运行时间也会大大地增加。因此，提高其参数估计效率就显得尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有用离散正弦调频算法估计太赫兹SAR的平台高频振动误差参数的时候，需要被估计的参数数量会随之增加，程序运行时间也会大大地增加，导致程序运行效率低的问题，而提出太赫兹波段下SAR平台高频振动误差补偿方法。
[0005]太赫兹波段下SAR平台高频振动误差补偿方法具体过程为：
[0006]步骤一、在正侧视条件下，太赫兹SAR回波信号经距离压缩后被建模为混合线性
‑
正弦调频信号；
[0007]构造补偿函数，补偿函数对太赫兹SAR回波信号进行解调，得到离散化正弦调频信号s(n)，将离散化的正弦调频信号s(n)变换到DSFMT域，得到信号S(k
i
,l
i
,θ
i
)；
[0008]寻找信号S(k
i
,l
i
,θ
i
)达到最大值时对应的l
i
，k
i
，θ
i
，即可估计出信号s(n)的参数估计值
[0009]步骤二：用短时傅里叶变换对正弦调频信号s(n)作时频分析，通过观察时频分析图，确定太赫兹SAR回波信号中第i个正弦分量的调制频率真实值、太赫兹SAR回波信号中第i个正弦分量的调制频偏真实值和太赫兹SAR回波信号中第i个正弦分量的调制初相真实值的范围，并设置一个最大循环次数LIMIT作为终止条件；
[0010]步骤三：种群初始化，初始化的种群信息是随机产生的；
[0011]公式如下：
[0012]x
i,j
＝x
min,j
+rand(0,1)
×
(x
max,j
‑
x
min,j
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0013]其中，x
i,j
为当前蜜源，i∈{1,2,...,SN}，j∈{1,2,...,D}，x
min,j
为x
i,j
取值的下
界，x
max,j
为x
i,j
取值的上界，SN为种群规模，D为求解向量的维数；
[0014]步骤四：令循环次数α＝1；
[0015]步骤五：雇佣蜂产生SN个新的蜜源，即新的解向量，并对新的解向量与旧的解向量作比较；
[0016]判断新的解向量是否优于旧的解向量，是则新的解向量替换掉旧的解向量；反之，则保留旧的解向量；
[0017][0018]其中，x
i,j
为当前蜜源位置,x
k,j
为随机选择的蜜源位置，其中k∈{1,2,...,SN}，k≠i，为[
‑
1,1]内的随机数，v
i,j
为雇佣蜂在每次循环中产生的新蜜源，R
i,j
为蜜源位置选择优化函数；
[0019]步骤六：观察蜂首先计算雇佣蜂选择蜜源的适应度，并根据适应度计算观察蜂对第i个蜜源的选择概率；
[0020]每一个观察蜂根据选择概率利用轮赌盘算法对SN个雇佣蜂选择的蜜源v
i,j
加以选择得到优选的v
i,j
，令优选的v
i,j
等于x
i,j
，带入式(6)与式(7)产生新的v
i,j
，比较新的v
i,j
与旧的v
i,j
，判断新的v
i,j
是否优于旧的v
i,j
，是则新的v
i,j
替换旧的v
i,j
；反之，则保留旧的v
i,j
，从而得到SN个更新后的解向量v
i,j
；
[0021]步骤七：设定一个循环次数lim；
[0022]侦察蜂须时刻侦察步骤五与步骤六中的SN个解向量v
i,j
是否更新，若循环lim次后步骤五或步骤六中解向量v
i,j
更新，执行步骤八；
[0023]若循环lim次后步骤五与步骤六中解向量v
i,j
均未更新，且此时α未达到最大循环次数LIMIT，侦察蜂利用式(5)产生一个新的x
i,j
取代未更新的v
i,j
，执行步骤八；
[0024]步骤八：判断α是否达到最大循环次数LIMIT，若未达到，则令α＝α+1，重新执行步骤五到步骤八；若达到，则输出此时得到的SN个解向量v
i,j
中令信号|S(k
i
,l
i
,θ
i
)|取得最大值对应的解向量，即可得到参数估计值即为对SFM信号中l
0i
、k
0i
、θ
0i
参数估计的最优解；
[0025]所述SFM信号为正弦调频信号；
[0026]步骤九：根据估计出的构建出补偿函数，与步骤一中的太赫兹SAR回波信号相乘，获得二维成像结果。
[0027]本专利技术的有益效果为：
[0028]本专利技术提出一种改进的太赫兹波段下SAR平台高频振动误差补偿方法，以便于提高参数估计效率；本专利技术改进的太赫兹SAR平台高频振动误差补偿方法是利用人工蜂群算法优化的离散正弦调频算法对回波信号中的单分量或多分量正弦分量进行参数估计，并构造补偿函数对其进行补偿，以重建聚焦性良好的二维图像。原有的离散正弦调频算法在估计正弦调频信号的参数时需要进行多维搜索，即对范围内的所有解向量都要计算一遍S(k
i
,l
i
,θ
i
)的值，最后找到最优解向量，该方法计算量大且程序运行效率极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.太赫兹波段下SAR平台高频振动误差补偿方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一、在正侧视条件下，太赫兹SAR回波信号经距离压缩后被建模为混合线性
‑
正弦调频信号；构造补偿函数，补偿函数对太赫兹SAR回波信号进行解调，得到离散化正弦调频信号s(n)，将离散化的正弦调频信号s(n)变换到DSFMT域，得到信号S(k
i
,l
i
,θ
i
)；寻找信号S(k
i
,l
i
,θ
i
)达到最大值时对应的l
i
，k
i
，θ
i
，即可估计出信号s(n)的参数估计值步骤二：用短时傅里叶变换对正弦调频信号s(n)作时频分析，通过观察时频分析图，确定太赫兹SAR回波信号中第i个正弦分量的调制频率真实值、太赫兹SAR回波信号中第i个正弦分量的调制频偏真实值和太赫兹SAR回波信号中第i个正弦分量的调制初相真实值的范围，并设置一个最大循环次数LIMIT作为终止条件；步骤三：种群初始化，初始化的种群信息是随机产生的；公式如下：x
i,j
＝x
min,j
+rand(0,1)
×
(x
max,j
‑
x
min,j
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)其中，x
i,j
为当前蜜源，i∈{1,2,...,SN}，j∈{1,2,...,D}，x
min,j
为x
i,j
取值的下界，x
max,j
为x
i,j
取值的上界，SN为种群规模，D为求解向量的维数；步骤四：令循环次数α＝1；步骤五：雇佣蜂产生SN个新的蜜源，即新的解向量，并对新的解向量与旧的解向量作比较；判断新的解向量是否优于旧的解向量，是则新的解向量替换掉旧的解向量；反之，则保留旧的解向量；其中，x
i,j
为当前蜜源位置,x
k,j
为随机选择的蜜源位置，其中k∈{1,2,...,SN}，k≠i，为[
‑
1,1]内的随机数，v
i,j
为雇佣蜂在每次循环中产生的新蜜源，R
i,j
为蜜源位置选择优化函数；步骤六：观察蜂首先计算雇佣蜂选择蜜源的适应度，并根据适应度计算观察蜂对第i个蜜源的选择概率；每一个观察蜂根据选择概率利用轮赌盘算法对SN个雇佣蜂选择的蜜源v
i,j
加以选择得到优选的v
i,j
，令优选的v
i,j
等于x
i,j
，带入式(6)与式(7)产生新的v
i,j
，比较新的v
i,j
与旧的v
i,j
，判断新的v
i,j
是否优于旧的v
i,j
，是则新的v
i,j
替换旧的v
i,j
；反之，则保留旧的v
i,j
，从而得到SN个更新后的解向量v
i,j
；步骤七：设定一个循环次数lim；侦察蜂须时刻侦察步骤五与步骤六中的SN个解向量v
i,j
是否更新，若循环lim次后步骤五或步骤六中解向量v
i,j
更新，执行步骤八；若循环lim次后步骤五与步骤六中解向量v
i,j
均未更新，且此时α未达到最大循环次数LIMIT，侦察蜂利用式(5)产生一个新的x
i,j
取代未更新的v
i,j
，执行步骤八；步骤八：判断α是否达到最大循环次数LIMIT，若未达到，则令α＝α+1，重新执行步骤五到步骤八；若达到，则输出此时得到的SN个解向量v
i,j
中令信号|S(k
i
,l
i
,θ
i
)|取得最大值对
应的解向量，即可得到参数估计值即为对SFM信号中l
0i
、k
0i
、θ
0i
参数估计的最优解；所述SFM信号为正弦调频信号；步骤九：根据估计出的构建出补偿函数，与步骤一中的太赫兹SAR回波信号相乘，获得二维成像结果。2.根据权利要求1所述太赫兹波段下SAR平台高频振动误差补偿方法，其特征在于：所述步骤一中在正侧视条件下，太赫兹SAR回波信号经距离压缩后被建模为混合线性
‑
正弦调频信号，混合线性
‑
正弦调频信号的表达式为：其中，a表示太赫兹SAR回波信号的幅度，B为太赫兹SAR信号带宽，τ为太赫兹SAR距离向快时间，R0为目标点与太赫兹SAR相位中心的斜距，c为光速，j为虚数单位，j2＝
‑
1，λ为太赫兹SAR信号的波长，f
dr
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈思雨，王勇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：