【摘要】：太赫茲雷達具有極高的發(fā)射載頻,使其更易實現(xiàn)大帶寬信號以獲取目標的高分辨率圖像,對其工作模式和成像算法進行合理地設計,可以在獲取更多目標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識別和分類能力。因此太赫茲高分辨雷達系統(tǒng)工作模式和成像算法設計具有極其重要的研究意義。太赫茲成像雷達發(fā)展的一個重要趨勢是系統(tǒng)探測距離與分辨率的提升。遠距離高分辨太赫茲成像雷達拓展了太赫茲雷達技術的應用范圍,但是也對太赫茲雷達系統(tǒng)工作模式和成像算法設計提出了新的挑戰(zhàn)。本論文主要針對兩種極具潛力的太赫茲雷達成像技術應用:近地安全篩查和空間目標成像,開展了詳細的研究。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、目標非合作等特點,使得已有的太赫茲雷達系統(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,本文在總結和分析已有的太赫茲雷達系統(tǒng)工作模式和成像算法的基礎上,以準確描述目標和雷達之間的幾何關系并充分利用孔徑合成技術為出發(fā)點,提出了幾種適用于上述成像場景的太赫茲高分辨雷達系統(tǒng)工作模式和成像算法。本論文主要工作和貢獻包括以下幾個方面: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工作模式,解決了傳統(tǒng)準光學掃描工作模式成像FOV小、成像距離短并且目標需要合作的問題,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.針對具有復雜運動的空間低機動目標2D成像,研究了空間低機動目標高分辨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)了空間低機動目標的高分辨成像。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(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與成像雷達之間的瞬時距離特征進行了分析,并依據(jù)分析結果提出了基于距離近似的3D成像算法。理論分析與實驗結果表明,基于距離近似的3D成像算法具有運算量小、高度分辨率高的特點。4.針對空間碎片3D成像,研究了太赫茲高分辨雷達系統(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(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。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.52

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本文編號：2806081