太赫兹合成孔径雷达成像运动补偿算法

合成孔径雷达(SAR)成像理论分析和工程经验表明当雷达平台的运动误差幅度达到亚波长量级时,会影响图像的聚焦质量。相对传统微波SAR,太赫兹合成孔径雷达(THz-SAR)工作在波长更短的太赫兹频段,对搭载雷达平台的稳定性要求更苛刻,需要达到微米级的控制和测量精度,目前的平台控制和测量技术还不能满足要求。该文提出一种基于回波数据的THz-SAR成像运动补偿算法,通过惯性测量单元输出的姿态信息完成由运动误差引起的距离徙动的校正,结合天线方向图和粗聚焦图像中特显点的最大幅值估计最优位置并构建理想回波。利用实际回波和理想回波数据提取由平台运动误差引起回波的相位误差并进行补偿,有效地实现了THz-SAR高分辨率成像。采用中心频率0.2 THz的SAR系统进行室外车载实验,对目标进行2维高分辨成像,得到角反射器和金属条的SAR图像。实验结果验证了所提运动补偿算法的正确性和有效性。

太赫兹逆合成孔径雷达相位误差分析和补偿方法

通过对太赫兹逆合成孔径雷达(THz-ISAR)成像原理进行分析,构造目标回波距离维相位误差的多项式表示形式,提出了基于启发式最小熵搜索的二次相位误差校正方法和基于距离维自聚焦的三次及三次以上相位误差校正方法,校正了THz-ISAR回波信号距离维的相位误差,进而消除THz-ISAR一维距离像和二维成像结果中的散焦和展宽现象。理论分析和仿真实验结果都表明该方法能够有效补偿目标回波距离维相位误差,提高一维距离像和二维成像的聚焦效果。

基于子带信号处理的太赫兹SAR运动误差补偿方法

太赫兹合成孔径雷达(terahertz synthetic aperture radar,THz-SAR)波长短,可以工作在灰尘、雾霾等复杂战场环境。由于工作波长短,平台微小振动误差会使图像散焦严重。受高频振动误差的影响,目标除了自身响应外,沿方位向还会出现成对回波,给传统相位梯度自聚焦(phase gradient autofocus,PGA)算法强点提取和加窗操作增加了难度,影响运动误差提取精度。为了提高PGA算法精度,提出一种基于子带分解共轭消除相位误差的THz-SAR运动补偿方法,利用该概念可以重建出等效频率更低的SAR图像。由于相同运动误差对等效低频SAR图像影响大大降低,孤立强散射体散焦减弱,有利于强点提取和加窗。利用该图像结合PGA算法可实现运动误差信息的有效提取,并最终用于对原始THz-SAR图像的运动误差补偿。利用仿真数据和0.3 THz雷达实测数据进行了原理验证实验,结果验证了所提算法的有效性。