基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像系统及方法，属于雷达成像技术领域，成像系统包括预处理单元、多个核心处理器及共享存储单元；预处理单元用于对原始回波数据进行运动补偿；共享存储单元用于根据核心处理器的数量将运动补偿数据分为多份，并将分别发送至各核心处理器；各核心处理器包括尺度变换模块、方位插值模块及成像模块；尺度变换模块根据运动补偿子数据得到距离向转置数据；方位插值模块根据距离向转置子数据得到方位向转置数据；成像模块根据方位向转置子数据得到最终的成像数据。通过多个核心处理器并行处理数据，结合共享存储单元对每个处理阶段的数据进行拼接并拆分，提高了太赫兹合成孔径雷达的成像速度。雷达的成像速度。雷达的成像速度。

【技术实现步骤摘要】
基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像系统及方法


[0001]本专利技术涉及雷达成像领域，特别是涉及一种基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像系统及方法。

技术介绍

[0002]合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)是一种全天时、全天候地能够实现现代高分辨率成像的微波成像雷达。太赫兹SAR波束窄，指向性好，抗干扰能力强，并且太赫兹波段处于毫米波和红外光之间，穿透性好，成像分辨率高，被广泛运用于国防安全、化学物品识别、医疗检测以及生物工程等多种领域。太赫兹SAR成像需要处理大量数据，并且回波经过去调频dechirp接收后需进行运动补偿，并且频域二维耦合严重。
[0003]此外，太赫兹SAR通常需要用到大带宽来获取大量信息。但是受太赫兹辐射源、太赫兹探测器以及众多太赫兹功能器件发展不成熟以及太赫兹辐射源的功率低、能量转换率低的约束，导致太赫兹SAR成像时间较长。
[0004]PFA(polar format algorithm，极坐标格式算法)通过极坐标格式的形式存储数据。通过距离和方位两维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像系统，其特征在于，所述基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像系统包括预处理单元、多个核心处理器及共享存储单元；所述预处理单元与合成孔径雷达连接，所述预处理单元用于对原始回波数据进行运动补偿，得到运动补偿数据；所述原始回波数据为合成孔径雷达采集的回波数据；所述共享存储单元分别与所述预处理单元及各核心处理器连接；所述共享存储单元用于根据核心处理器的数量将所述运动补偿数据分为多份运动补偿子数据，并将各份运动补偿子数据分别发送至各核心处理器；各核心处理器均包括：尺度变换模块、方位插值模块及成像模块；所述尺度变换模块与所述共享存储单元连接，所述尺度变换模块用于对运动补偿子数据进行距离向尺度变换，并进行转置处理，得到距离向转置数据，并发送至所述共享存储单元；所述共享存储单元还用于对各尺度变换模块发送的距离向转置数据进行拼接处理，得到距离向转置总数据，并将所述距离向转置总数据分为多份距离向转置子数据，将各距离向转置子数据分别发送至各方位插值模块；所述方位插值模块与所述共享存储单元连接，所述方位插值模块用于采用Sinc插值方法对距离向转置子数据进行方位向插值处理，得到方位向处理数据，对所述方位向处理数据进行方位向快速傅里叶变换，并进行转置处理，得到方位向转置数据，并发送至所述共享存储单元；所述共享存储单元还用于对各方位插值模块发送的方位向转置数据进行拼接处理，得到方位向转置总数据，并将所述方位向转置总数据分为多份方位向转置子数据，将各方位向转置子数据分别发送至各成像模块；所述成像模块与所述共享存储单元连接，所述成像模块用于对方位向转置子数据进行一维傅里叶变换，得到初始成像数据，对所述初始成像数据进行一维自聚焦处理，得到最终的成像数据，并发送至所述共享存储单元；所述共享存储单元还用于对各成像模块发送的成像数据进行拼接处理，得到最终的图像信息。2.根据权利要求1所述的基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像系统，其特征在于，所述尺度变换模块包括：尺度处理子模块，与所述共享存储单元连接，用于将所述运动补偿子数据与尺度函数相乘，得到尺度函数处理数据；所述尺度函数为：其中，Φ
scl
(τ)为尺度函数，τ为距离向瞬时快时间，j为复数，kr为调频斜率，δ
r
为距离向尺度变换因子，Φ
ref
为合成孔径雷达到场景中心点的俯仰角，θ为合成孔径雷达飞行过程中的瞬时方位角，Φ为合成孔径雷达飞行过程中距离场景中心的瞬时俯仰角，t
r
为距离向快时间，R
a
为合成孔径雷达与场景之间的瞬时距离，c为光速；滤波子模块，与所述尺度处理子模块连接，用于将所述尺度函数处理数据进行一维快
速傅里叶变换，并与离散滤波器相乘，得到滤波处理数据；所述离散滤波器为其中，H2为离散滤波器，fr为距离向频率，fc为载频，R0为合成孔径雷达的作用距离；转置子模块，分别与所述滤波子模块及所述共享存储单元连接，用于采用一维逆快速傅里叶变换方法将所述滤波处理数据变换到时域，并与逆向尺度函数相乘，得到距离向转置数据，并发送至所述共享存储单元；所述逆向尺度函数为：其中，Φ
ins
为逆向尺度函数。3.根据权利要求1所述的基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像系统，其特征在于，所述成像模块包括：初始成像子模块，与所述共享存储单元连接，用于对方位向转置子数据进行一维傅里叶变换，得到初始成像数据；移位子模块，与所述初始成像子模块连接，用于针对第m次迭代，根据能量最大准则，确定所述初始成像数据中每个距离单元中的最强散射点，并对各最强散射点进行循环移位，使每个距离单元中的最强散射点移动到图像中心，得到中心移位数据；0<m<M，M为迭代阈值；加窗子模块，与所述移位子模块连接，用于对所述中心移位数据进行加窗处理，得到汉明窗处理数据；逆变换子模块，与所述加窗子模块连接，用于对所述汉明窗处理数据进行逆快速傅里叶变换，得到逆快速傅里叶变换数据；共轭子模块，与所述逆变换子模块连接，用于对所述逆快速傅里叶变换数据求共轭，得到共轭处理数据；误差梯度确定子模块，分别与所述逆变换子模块及所述共轭子模块连接，用于将所述逆快速傅里叶变换数据与所述共轭处理数据相乘，得到相位误差梯度；误差确定子模块，与所述误差梯度确定子模块连接，用于根据所述相位误差梯度，确定相位误差值；补偿子模块，分别与所述移位子模块及所述误差确定子模块连接，用于将所述相位误差值分别与各最强散射点相乘，得到对应的补偿处理数据，并采用补偿处理数据替换对应的最强散射点；第一变换子模块，分别与所述初始成像子模块及所述补偿子模块连接，用于在迭代次数大于或等于迭代阈值时，采用一维逆快速傅里叶变换方法，将各初始成像数据变换到相位历史域，并与当前的相位误差值相乘，得到误差成像数据；第二变换子模块，分别与所述第一变换子模块及所述共享存储单元连接，用于采用快速傅里叶变换方法，将所述误差成像数据变换到图像域，得到最终的成像数据，并发送至所述共享存储单元。4.一种基于数字信号处理的太赫兹合成孔径雷达成像方法，应用于权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱岱寅，王涛，孟星伟，董兰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：