[发明专利]太赫兹频段孔径编码高分辨中远距凝视成像装置及方法

说明书

本发明属于雷达成像技术领域，尤指一种太赫兹频段孔径编码高分辨中远距凝视成像装置及方法。该成像装置包括太赫兹发射模块1、发射天线2、电控次反射面阵列3、抛物面主反射镜4、接收天线5、太赫兹接收模块6、存储器7以及系统控制主机8。所述太赫兹发射模块与发射天线连接，所述电控次反射面阵列与系统控制主机连接；所述抛物面主反射镜对太赫兹编码波束进行反射与准直；接收天线采集目标表面的散射回波信号；太赫兹接收模块对散射回波信号进行低噪声放大、混频和正交解调处理；系统控制主机对回波信号与参考信号进行关联成像处理，得到目标重构图像。本发明获得超出同口径传统雷达衍射极限的波束内高分辨能力，且模式切换速度快。

技术领域

本发明属于雷达成像技术领域，具体涉及高分辨雷达凝视成像技术，尤指一种太赫兹频段孔径编码高分辨中远距凝视成像装置及方法。

背景技术

高分辨雷达成像是实现战场侦察、目标探测与识别的重要手段，在确保国家战略安全，争夺战场主动方面具有举足轻重的作用。常规微波雷达系统可主动探测，穿透能力强，能够全天时、全天候工作，但是由于微波频率低，波长长，角分辨率低，且由于成像原理的限制，需要成像积累时间，无法实现高帧频、高分辨前视成像。合成孔径雷达(SAR)和逆合成孔径雷达(ISAR)成像虽然能够通过合成孔径获得横向上的高分辨率，但是二者都依赖于雷达与目标的相对运动，在前视条件下，转角很小，甚至为零，无法凝视成像，限制了SAR与ISAR在某些场合的应用。而光学传感器可前视成像，波长短，分辨率高，成像速度快，但是依赖于目标辐射，对云、烟、雾和障碍物等穿透能力差，易受环境因素影响。而在真实战场环境中，往往需要穿透硝烟、雾霾等对数千米外中远作用距离上的车辆、据点、人员等目标进行快速精确探测与识别，为引导我方武器系统对敌方军事目标实现精确打击与定点清除提供信息支撑。而现有雷达成像系统难以完全满足上述对高分辨、高帧频、前视凝视成像的应用需求。

太赫兹孔径编码高分辨成像雷达技术是指通过电控次反射面阵列改变成像平面太赫兹辐射场空间幅相分布来获取目标散射系数分布的成像方式。相对于微波与光波，太赫兹的频率和波长介于两者之间，使得太赫兹雷达具有相对较大的绝对带宽和较高的成像分辨率，以及较好的成像穿透能力，在相同孔径天线条件下结合孔径编码技术，更易产生多样性的照射模式和更快的模式切换速度，利用回波进行目标高分辨成像的潜力也就越大。同时，孔径编码成像技术可通过对目标单次快拍实现前视凝视成像。因此，有望利用有限的孔径、在极短的时间内获得超出同口径传统雷达衍射极限的分辨率。尽管太赫兹孔径编码高分辨成像雷达技术相对于传统雷达成像技术具有诸多优势，但依然存在一些亟待解决的问题，比如系统的成像距离有限，太赫兹波束对成像平面的非机械均匀扫描难以实现，成像系统的准光设计难度较大等。鉴于此，迫切需要开展太赫兹频段孔径编码高分辨中远距成像技术研究，研制具有高帧频、高分辨、前视凝视成像能力且系统成像距离覆盖数千米的中远距成像装置，为太赫兹雷达在战场侦察与警戒、目标探测与识别等领域的应用提供一条新的技术途径。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种装置，能够同时兼顾成像分辨率与成像速度，并且能避免成像装置对成像平面的机械扫描，其中，成像平面是指位于目标所在平面且包含目标横截面在内的具有特定尺寸的几何平面，如图1所示，其尺寸由成像装置的结构参数决定。具体技术方案如下：

一种太赫兹频段孔径编码高分辨中远距凝视成像装置，包括太赫兹发射模块1、发射天线2、电控次反射面阵列3、抛物面主反射镜4、接收天线5、太赫兹接收模块6、存储器7以及系统控制主机8。