【摘要】：太赫茲雷達(dá)具有極高的發(fā)射載頻,使其更易實現(xiàn)大帶寬信號以獲取目標(biāo)的高分辨率圖像,對其工作模式和成像算法進(jìn)行合理地設(shè)計,可以在獲取更多目標(biāo)信息的同時提升信號處理效率,從而能有效地提高自動目標(biāo)識別和分類能力。因此太赫茲高分辨雷達(dá)系統(tǒng)工作模式和成像算法設(shè)計具有極其重要的研究意義。太赫茲成像雷達(dá)發(fā)展的一個重要趨勢是系統(tǒng)探測距離與分辨率的提升。遠(yuǎn)距離高分辨太赫茲成像雷達(dá)拓展了太赫茲雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用范圍,但是也對太赫茲雷達(dá)系統(tǒng)工作模式和成像算法設(shè)計提出了新的挑戰(zhàn)。本論文主要針對兩種極具潛力的太赫茲雷達(dá)成像技術(shù)應(yīng)用:近地安全篩查和空間目標(biāo)成像,開展了詳細(xì)的研究。相比于傳統(tǒng)的成像場景,本文研究所針對的場景呈現(xiàn)出幾何模型改變、視場(Field of View,FOV)增大、目標(biāo)非合作等特點(diǎn),使得已有的太赫茲雷達(dá)系統(tǒng)工作模式和成像算法難以滿足高分辨成像的需求。針對上述問題,本文在總結(jié)和分析已有的太赫茲雷達(dá)系統(tǒng)工作模式和成像算法的基礎(chǔ)上,以準(zhǔn)確描述目標(biāo)和雷達(dá)之間的幾何關(guān)系并充分利用孔徑合成技術(shù)為出發(fā)點(diǎn),提出了幾種適用于上述成像場景的太赫茲高分辨雷達(dá)系統(tǒng)工作模式和成像算法。本論文主要工作和貢獻(xiàn)包括以下幾個方面:1.針對近地安全篩查,研究了太赫茲高分辨雷達(dá)二維(Two-Dimensional,2D)工作模式和成像算法,提出了分布式多站太赫茲雷達(dá)工作模式,解決了傳統(tǒng)準(zhǔn)光學(xué)掃描工作模式成像FOV小、成像距離短并且目標(biāo)需要合作的問題,提升了成像FOV并實現(xiàn)了安全監(jiān)視。在該模式的基礎(chǔ)上,給出了快速高分辨2D成像算法,提升了成像速度。2.針對具有復(fù)雜運(yùn)動的空間低機(jī)動目標(biāo)2D成像,研究了空間低機(jī)動目標(biāo)高分辨2D成像算法,提出了基于二階楔形變換(Second-Order Keystone Transform,SKT)的2D成像算法,解決了在相干成像時間內(nèi)產(chǎn)生的一階距離徙動(First-Order Range Migration,FRM)與二階距離徙動(Second-Order Range Migration,SRM)問題,實現(xiàn)了空間低機(jī)動目標(biāo)的高分辨成像。3.針對空間碎片三維(Three-Dimensional,3D)成像,研究了太赫茲高分辨雷達(dá)系統(tǒng)的3D工作模式以及成像算法,提出了螺旋逆合成孔徑雷達(dá)(Spiral Inverse Synthetic Aperture Radar,S-ISAR)3D工作模式,解決了傳統(tǒng)單站ISAR工作模式在獲取空間碎片3D圖像時高度向分辨率依賴于雷達(dá)視線(Radar Line-of-Sight,RLOS)與自旋主軸之間的夾角的問題,實現(xiàn)了空間碎片的3D高分辨成像。在該工作模式下對目標(biāo)與成像雷達(dá)之間的瞬時距離特征進(jìn)行了分析,并依據(jù)分析結(jié)果提出了基于距離近似的3D成像算法。理論分析與實驗結(jié)果表明,基于距離近似的3D成像算法具有運(yùn)算量小、高度分辨率高的特點(diǎn)。4.針對空間碎片3D成像,研究了太赫茲高分辨雷達(dá)系統(tǒng)的3D工作模式以及成像算法,提出了螺旋圓周合成孔徑雷達(dá)(Spiral Circular Synthetic Aperture Radar,S-CSAR)3D工作模式,解決了S-ISAR 3D工作模式不能利用全方位孔徑的問題,實現(xiàn)了空間碎片的3D高分辨成像。在該工作模式下提出了基于格林函數(shù)分解的3D成像算法。理論分析與實驗結(jié)果表明,基于格林函數(shù)分解的3D成像算法有效提高了方位分辨率。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.52

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本文編號：2806081