[发明专利]一种单发多收太赫兹孔径编码成像装置及方法

说明书

本发明公开了一种单发多收太赫兹孔径编码成像装置及方法，所述方法包括：S100、单发多收阵列天线的发射单元发射太赫兹信号至透射式编码孔径；S200、在系统控制主机的控制下，透射式编码孔径对太赫兹信号加载透镜相位调制因子，并将加载后信号定向投射至目标空间对目标进行扫描；S300、当目标表面散射回波信号时，透射式编码孔径对回波信号加载孔径编码随机移相因子；S400、单发多收阵列天线的接收单元对相位加载的回波信号进行采样，并返回系统控制主机进行成像处理得到目标成像。扩大了成像作用距离，进一步提高了成像分辨率和成像速度，从而避免目前的雷达前视成像技术难以同时兼顾实时性、高分辨和成像距离的问题。

技术领域

本发明涉及高分辨雷达凝视成像技术领域，尤其涉及的是一种单发多收太赫兹孔径编码成像装置及方法。

背景技术

随着社会的发展，雷达高分辨率成像在确保国家战略安全和促进国民经济发展方面扮演着越来越重要的角色。现有雷达成像系统主要包括微波雷达成像系统和光学雷达成像系统两大类。其中，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，对烟、尘、雾和障碍物等穿透能力差，易受环境因素影响。而微波雷达传感器可主动探测，穿透能力强，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，无法实现前视高帧频、高分辨成像[1]。其中合成孔径雷达(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，无法前视成像，而实孔径阵列雷达与相控阵雷达由于需要使用的阵元数量多，结构复杂，建设与维护成本高昂。

微波关联成像技术能够实现前视、凝视条件下的高分辨成像。其通过构造时间不相关、空间相互正交的阵列信号作为发射信号，通过计算推演得到目标所在区域的探测信号，并通过探测信号与目标回波信号之间的关联处理获得目标信息。但是该方法需要在发射端构造较大规模的天线阵列，且难以实现有效实时的波束指向调控。

孔径编码成像技术借鉴微波关联成像原理，采用可编程超构材料代替大规模的成像阵列天线，能够实现波束电控调制，可有效提高成像速度并降低系统规模和成本。在单发单收天线体制下，目标高分辨成像对采样和编码次数要求提高，从而降低了成像速度。另外，目前的孔径编码成像体制都需要在发射端随机编码，抑制了发射波束的形成能力，缩短了可成像目标距离。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种单发多收太赫兹孔径编码成像装置及方法，旨在扩大成像作用距离，进一步提高成像分辨率和成像速度，从而避免目前的雷达前视成像技术难以同时兼顾实时性、高分辨和成像距离的问题。

本发明所采用的技术方案如下：一种单发多收太赫兹孔径编码成像方法，其中，包括步骤：

S100、单发多收阵列天线的发射单元发射太赫兹信号至透射式编码孔径；

S200、在系统控制主机的控制下，透射式编码孔径对太赫兹信号加载透镜相位调制因子，并将相位加载的太赫兹信号定向投射至目标空间对目标进行扫描；

S300、当目标表面散射回波信号时，透射式编码孔径在系统控制主机的控制下对回波信号加载孔径编码随机移相因子；

S400、单发多收阵列天线的接收单元对相位加载的回波信号进行采样，并返回系统控制主机进行成像处理得到目标成像。

所述的单发多收太赫兹孔径编码成像方法，其中，所述太赫兹信号为

其中，t_n为太赫兹信号发射时刻，A为太赫兹信号幅度，f_c为太赫兹信号的中心频率，为太赫兹信号的跳频频率。

所述的单发多收太赫兹孔径编码成像方法，其中，所述步骤S100还包括：