[发明专利]一种太赫兹圆迹SAR快速后向投影成像方法

说明书

本发明公开了一种太赫兹圆迹SAR快速后向投影成像方法，该方法包括以下步骤：步骤1：建立太赫兹圆迹SAR方位向和距离向上等间距成像点的成像网格，并对线性调频信号进行各个方位向的匹配滤波，完成距离向的压缩，获得距离压缩信号；步骤2：在某个方位向时，成像点通过距离压缩信号投影，得到该方位向的成像点的后向散射系数；步骤3：在太赫兹圆迹SAR的各个方位向重复步骤2，得到各个方位向的成像点的后向散射系数；步骤4：对所有方位向的成像点的后向散射系数相干叠加，得到太赫兹圆迹SAR投影的成像结果。此方法解决了太赫兹波段下圆迹SAR成像过程中后向投影算法的运算量大的问题，实现了运算量的缩减，有效提高了运算效率，具有实际的应用前景。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，具体涉及一种太赫兹圆迹SAR快速后向投影成像方法。

背景技术

在合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)成像中，获得高方位向分辨率的雷达成像是其发展的一个重要方向。传统直线SAR只能获取一定角度的目标特征，多普勒带宽受限；聚束SAR通过增大宽测绘角来增大多普勒带宽，提高方位向分辨率。圆迹SAR(Circular Synthetic Aperture Radar，CSAR)以目标场景中心为圆心，天线波束始终指向目标场景，全方位的观测能获得目标全视角特性，大幅度提高了方位向分辨率，同时也能获得目标全方位的目标散射特性。太赫兹圆迹SAR将太赫兹波(频率在100GHz～10THz内，波长约3mm～30um)和圆迹SAR结合起来，成像的分辨率和抗干扰能力将得到大幅度提高，已成为雷达领域研究的重要方向。

后向投影(Back Projection，BP)算法是一种精确的时域成像算法，可以很好的解决圆迹SAR成像中存在的距离向和方位向耦合的问题。圆迹SAR的BP算法成像需要在各个方位向将成像区域网格投影到对应的距离压缩数据位置上，并在所有方位向相干叠加，其计算复杂度与N³(假设方位向个数为N，成像网格数为N×N)成正比。在太赫兹圆迹SAR成像中，成像网格点的间距与太赫兹圆迹SAR波长成正比，当太赫兹圆迹SAR发射高频信号时，成像网格点数N较大，此时BP算法成像效率低下，严重影响了其在实时成像领域的应用。

对于圆迹SAR的快速BP算法，目前有基于子孔径划分、拼接的方法，但子图像拼接过程中受误差精度影响较大；另一种常用的方法是子孔径分解、融合的方法，但此方法存在运动补偿困难的问题。

在太赫兹圆迹SAR成像的过程中，后向投影算法的运算量与成像区域网格点的间距成反比，而成像网格点选取的间距与太赫兹圆迹SAR信号波长成正比，太赫兹波段下圆迹SAR的后向投影成像算法的运算量较大，严重影响了其在实时成像领域的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种太赫兹圆迹SAR快速后向投影成像方法。此方法旨在解决太赫兹波段下圆迹SAR成像过程中后向投影算法的运算量大的问题，实现运算量的缩减，有效提高运算效率，具有实际的应用前景。

为达到上述目的，本发明提供了一种太赫兹圆迹SAR快速后向投影成像方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：建立太赫兹圆迹SAR方位向和距离向上等间距成像点的成像网格，并对太赫兹圆迹SAR发射的线性调频信号进行各个方位向上的匹配滤波，完成距离向的压缩，获得距离压缩信号；

步骤2：太赫兹圆迹SAR在某个方位向时，整个成像网格上的所有的成像点通过距离压缩信号投影，得到该方位向的成像点的后向散射系数；

步骤3：在太赫兹圆迹SAR的各个方位向重复步骤2，得到各个方位向的成像点的后向散射系数；

步骤4：对所有方位向的成像点的后向散射系数相干叠加，得到太赫兹圆迹SAR快速后向投影的成像结果。