基于重叠子孔径的太赫兹雷达高质量成像方法

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相比传统成像雷达,太赫兹雷达具有波长短、带宽大的优点。其中太赫兹雷达CSAR(Circular Synthetic Aperture Radar)模式的理论分辨率可以达到亚毫米量级。但是由于太赫兹频段具有散射能量各向异性特别强烈的特点,传统CSAR成像方法用于太赫兹雷达将产生成像质量低下的问题。其中全孔径成像结果中目标与噪声混杂,难以用于自动目标识别。而基于子孔径的成像方法的成像结果中目标的棱角依然与噪声混杂,并且产生了很严重的虚假散射点。现有研究改进了传统基于子孔径的成像方法中的子孔径划分方法,改进后的子孔径划分方法提升了成像质量。目前,改进的基本思路是在回波能量函数中识别强散射能量,并根据其中心位置与宽度来自适应划分子孔径。该类成像方法没有完全解决太赫兹雷达CSAR成像中棱角与噪声混杂以及产生虚假散射点的问题。此外该类成像方法中采用了根据能量门限来识别强散射能量的操作,该操作的不科学性导致该类成像方法依赖人工调试来达到最佳成像质量。本文重点研究了基于重叠子孔径的太赫兹雷达高质量成像方法,主要工作和成果分述如下:1、深入研究了现有太赫兹雷达CSAR成像方法提升成像质量的原理以及关键条件,提出了一种基于子孔径的太赫兹雷达高质量成像方法。本文经分析得出,提升太赫兹雷达成像质量的关键在于保证子孔径与强散射能量持续角吻合。此外本文经分析还发现CSAR成像,尤其是太赫兹雷达成像时散射能量各向异性会产生子孔径的等效变窄。根据该现象,当吻合无法实现时,子孔径适当宽于强散射能量可以最大程度保证成像质量。因此本文考虑到外形复杂的目标中强散射能量难以被全部准确识别,提出了划分重叠子孔径的方法来提升成像质量;同时考虑到强散射能量被子孔径截断更容易产生虚假散射点,提出了子孔径边界点选择方法来提升成像质量。2、深入研究了子孔径边界点选择方法的具体实现。现有方法均依据回波能量来划分子孔径。本文针对子孔径边界点选择方法的两个部分,分别提出了依据回波相关系数的备选子孔径边界点选择方法,以及依据回波能量变异系数的强散射能量识别方法。其中依据回波能量变异系数的强散射能量识别方法解决了现有方法依赖人工调试的问题。该方法识别强散射能量所用到的门限对不同目标具有普适性,并且更符合本文所发现的子孔径等效变窄现象的原理。
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