太赫茲雷達成像技術(shù)

目錄
《空間信息獲取與處理前沿技術(shù)叢書》序
前言
第1章 概論 1
1.1 引言 1
1.2 太赫茲雷達系統(tǒng) 2
1.2.1 電子學(xué)太赫茲雷達 2
1.2.2 光學(xué)太赫茲雷達 7
1.3 太赫茲雷達目標(biāo)特性 9
1.3.1 目標(biāo)散射機理 9
1.3.2 目標(biāo)散射特性建模與計算 10
1.3.3 目標(biāo)散射特性測量 13
1.4 太赫茲雷達目標(biāo)成像 15
1.4.1 ISAR成像 15
1.4.2 SAR成像 17
1.4.3 陣列成像 18
1.4.4 孔徑編碼成像 20
1.5 太赫茲雷達應(yīng)用技術(shù) 21
1.5.1 預(yù)警探測應(yīng)用 21
1.5.2 安檢反恐應(yīng)用 21
1.5.3 車輛防撞應(yīng)用 22
1.5.4 氣象測云應(yīng)用 23
1.5.5 生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用 23
1.6 本書內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 23
參考文獻 24
第2章 太赫茲雷達成像基礎(chǔ) 30
2.1 引言 30
2.2 電磁散射計算基礎(chǔ) 30
2.3 雷達成像系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 31
2.3.1 目標(biāo)表征及成像物理量 31
2.3.2 成像系統(tǒng)及其模型 36
2.3.3 成像距離方程 37
2.4 雷達成像基礎(chǔ) 39
2.4.1 散射與逆散射觀點 39
2.4.2 卷積與傳輸函數(shù)觀點 41
2.4.3 數(shù)學(xué)與層析觀點 41
2.4.4 雷達與距離-多普勒觀點 42
2.4.5 雷達成像方法研究的若干方法與問題 43
2.5 雷達成像分辨率 49
2.6 太赫茲雷達目標(biāo)成像規(guī)律 50
2.6.1 粗糙表面高分辨成像規(guī)律 50
2.6.2 細微結(jié)構(gòu)高分辨成像規(guī)律 59
2.7 小結(jié) 75
參考文獻 75
第3章 太赫茲雷達轉(zhuǎn)臺/ISAR二維成像 77
3.1 引言 77
3.2 太赫茲雷達信號補償校正 77
3.2.1 寬帶信號非線性效應(yīng)校正 77
3.2.2 轉(zhuǎn)臺等效中心偏移效應(yīng)校正 87
3.3 太赫茲雷達轉(zhuǎn)臺成像遠場條件 93
3.4 太赫茲雷達轉(zhuǎn)臺成像方法 97
3.4.1 距離-方位成像 97
3.4.2 方位-俯仰成像 102
3.5 太赫茲雷達ISAR成像方法 107
3.5.1 距離-瞬時多普勒ISAR成像 107
3.5.2 太赫茲雷達陣列ISAR成像 110
3.6 小結(jié) 116
參考文獻 117
第4章 太赫茲雷達方位-俯仰三維成像 118
4.1 引言 118
4.2 基于方位-俯仰的寬帶三維成像方法 118
4.2.1 成像模型與方法 118
4.2.2 基于三維NUIFFT的成像方法 124
4.2.3 仿真結(jié)果與分析 125
4.2.4 太赫茲雷達三維成像實驗 132
4.3 基于方位-俯仰的雙頻三維成像方法 134
4.3.1 三維圖像重建方法 135
4.3.2 仿真結(jié)果與分析 137
4.4 小結(jié) 143
參考文獻 143
第5章 太赫茲雷達干涉三維成像 145
5.1 引言 145
5.2 雙陣元干涉成像模型與方法 145
5.2.1 成像模型與方法 145
5.2.2 仿真結(jié)果與分析 148
5.2.3 實驗結(jié)果與分析 149
5.3 基于雙頻帶聯(lián)合處理的L型基線干涉成像方法 150
5.3.1 L型基線條件下的成像方法 150
5.3.2 仿真結(jié)果與分析 155
5.4 基于多陣元干涉的面目標(biāo)成像方法 159
5.4.1 成像模型 159
5.4.2 多陣元干涉三維成像方法 161
5.4.3 仿真結(jié)果與分析 165
5.4.4 實驗結(jié)果與分析 168
5.5 小結(jié) 172
參考文獻 172
第6章 太赫茲雷達SISO陣列全息成像 174
6.1 引言 174
6.2 “SISO-平面掃”目標(biāo)成像 175
6.2.1 基于距離徙動方法的目標(biāo)重建成像 175
6.2.2 陣元位置偏差影響分析與校正 186
6.3 “SISO-平面掃”目標(biāo)三維重建 191
6.3.1 相關(guān)研究基礎(chǔ) 191
6.3.2 頻率干涉基本理論 192
6.3.3 信噪比提升與方法步驟 195
6.3.4 相位解纏與序貫估計 197
6.3.5 數(shù)值仿真結(jié)果 200
6.3.6 實驗測量結(jié)果 206
6.4 “SISO-柱面掃”目標(biāo)二維/三維重建 212
6.4.1 信號模型與處理框架 212
6.4.2 柱面回波至平面回波的轉(zhuǎn)換 214
6.4.3 改進的頻率干涉方法 216
6.4.4 子孔徑綜合與三維重建 218
6.4.5 數(shù)值仿真結(jié)果 219
6.4.6 實驗測量結(jié)果 225
6.5 小結(jié) 229
參考文獻 229
第7章 太赫茲雷達MIMO線陣三維成像 232
7.1 引言 232
7.2 “MIMO-平面掃”快速成像方法 233
7.2.1 方法原理 233
7.2.2 成像性能分析 238
7.2.3 數(shù)值仿真結(jié)果 241
7.2.4 實驗測量結(jié)果 247
7.2.5 關(guān)于進一步提高成像精度的探討 253
7.3 “MIMO-柱面掃”快速成像方法 255
7.3.1 方法原理 255
7.3.2 成像性能分析 258
7.3.3 數(shù)值仿真結(jié)果 261
7.3.4 實驗測量結(jié)果 266
7.4 小結(jié) 268
參考文獻 269
第8章 太赫茲雷達線陣旋轉(zhuǎn)掃描成像 271
8.1 引言 271
8.2 太赫茲旋轉(zhuǎn)線陣成像模型 271
8.2.1 成像模型 271
8.2.2 三維成像仿真及分析 273
8.3 波數(shù)域快速二維成像方法 281
8.3.1 二維成像方法 281
8.3.2 稀疏陣列設(shè)計方法 283
8.3.3 仿真結(jié)果與分析 284
8.3.4 陣列設(shè)計結(jié)果及分析 285
8.3.5 成像結(jié)果及分析 289
8.4 波數(shù)域快速三維成像方法 292
8.4.1 三維成像方法 292
8.4.2 仿真結(jié)果與分析 293
8.5 后向投影方法 295
8.5.1 快速后向投影方法 295
8.5.2 旁瓣抑制后向投影方法 297
8.6 小結(jié) 300
參考文獻 301
第9章 太赫茲SAR成像 303
9.1 引言 303
9.2 太赫茲勻直航跡SAR靜止目標(biāo)成像 303
9.2.1 太赫茲SAR走停近似適用條件 303
9.2.2 太赫茲SAR空變性補償距離多普勒成像方法 304
9.2.3 空變性補償實驗驗證 304
9.2.4 平臺速度/斜視角/抖動誤差校正 307
9.3 太赫茲勻直航跡SAR運動目標(biāo)成像 310
9.3.1 太赫茲SAR目標(biāo)勻加速運動建模與影響分析 310
9.3.2 太赫茲SAR運動目標(biāo)檢測與參數(shù)估計 313
9.3.3 太赫茲SAR運動目標(biāo)高分辨成像 314
9.4 太赫茲勻直航跡SAR振動目標(biāo)成像 315
9.4.1 振動目標(biāo)建模及運動影響分析 316
9.4.2 太赫茲SAR振動目標(biāo)成像 318
9.4.3 仿真驗證 319
9.5 太赫茲圓跡SAR目標(biāo)成像 321
9.5.1 CSAR回波建模 321
9.5.2 目標(biāo)運動對CSAR成像的影響分析 324
9.5.3 多通道配置 328
9.5.4 基于級聯(lián)ATI和逆Radon變換的三通道CSAR運動速度估計 329
9.5.5 基于運動補償和參數(shù)估計的CSAR運動目標(biāo)成像 332
9.6 小結(jié) 334
參考文獻 334
第10章 太赫茲孔徑編碼雷達成像 336
10.1 引言 336
10.2 太赫茲孔徑編碼基本概念 337
10.2.1 成像系統(tǒng) 337
10.2.2 成像模型 339
10.3 太赫茲孔徑編碼成像原理 341
10.3.1 成像原理 341
10.3.2 成像特點 344
10.4 太赫茲孔徑編碼成像方法 345
10.4.1 稀疏目標(biāo)重建方法 346
10.4.2 擴展目標(biāo)重建方法 348
10.5 太赫茲孔徑編碼分辨率表征 352
10.5.1 基于時空相關(guān)性的定性分析方法 353
10.5.2 基于有效秩理論的定量分析方法 354
10.6 小結(jié) 355
參考文獻 355
第11章 太赫茲雷達參數(shù)化特征增強成像 357
11.1 引言 357
11.2 特征增強成像模型 358
11.2.1 模型建立 358
11.2.2 先驗信息與模型求解 360
11.3 太赫茲雷達正則化增強轉(zhuǎn)臺成像 361
11.3.1 正則化原理 361
11.3.2 太赫茲雷達點特征增強成像 365
11.3.3 太赫茲雷達面特征增強成像 369
11.4 太赫茲雷達深度學(xué)習(xí)增強轉(zhuǎn)臺成像 374
11.4.1 概述 374
11.4.2 深度網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 375
11.4.3 基于復(fù)數(shù)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的太赫茲雷達增強成像 377
11.5 太赫茲雷達稀疏貝葉斯增強全息成像 386
11.5.1 成像系統(tǒng)簡介 387
11.5.2 成像建模 388
11.5.3 基于ExCoV方法的成像 394
11.5.4 實測成像結(jié)果 398
11.6 小結(jié) 400
參考文獻 400
第12章 總結(jié)與展望 405