[发明专利]小体积大视场多通道太赫兹阵列探测成像系统

说明书

本发明公开了一种小体积大视场多通道太赫兹阵列探测成像系统，包括太赫兹成像前端、信号处理模块和总控模块。其中，太赫兹成像前端包括了包含曲面微透镜组和折转透镜的太赫兹透镜、以检波天线结构为基本像元的太赫兹阵列芯片，以及读出电路。通过依次采用图像拼接算法、先检测后跟踪算法，以及异常像元检测与插值补偿等算法实现目标跟踪与识别并提升系统鲁棒性。该系统适用于广空域监视和制导等军事国防应用领域。

技术领域

本发明属于太赫兹成像技术领域，尤其涉及一种小体积大视场多通道太赫兹阵列探测成像系统。

背景技术

瞬时大视场成像技术对于持久地针对大范围区域执行实时动态监视具有重要应用价值。传统成像系统的瞬时视场通常较小，例如，采用红外焦平面阵列成像前端的AIM-9R响尾蛇导弹，其瞬时视场角为25°；采用微波合成孔径成像技术的土壤湿度主被动卫星(SMAP)，其瞬时视场角仅为4°。由此看出，为了获取广域图像，传统成像系统通常需要借助扫描方式，即需要通过时域资源换取空域资源。因此，传统方法无法满足现代军事对情报的全面性、准确性、快速性要求。

为了解决上述问题，近年来美国等军事强国均投入巨资研制持久性的光学、红外波段广域空基监视系统(WAAS：Wide Area Aerial Surveillance)，以支持行为分析与快速决策从而有效面对新形势、新的任务需求。此类系统具有瞬时大视场覆盖能力，可以支持大范围区域内的动态监测并且支持多个目标的同时跟踪。为了有效借助空天平台优势，广域空基监视系统向着小型化、高度集成的方向发展以满足包括导弹、浮空器、小卫星等在内的多种空天平台的搭载需求，从而执行预警、制导、遥感等任务。例如，美国LogosTechnologies公司研发的Kestrel系统可以实现156°×156°的视场，即在1.5km高度处可以实现182km²的视场覆盖；另外，美国空军正在研制适合小孔径导弹的宽视场导引头以满足对地或反舰应用需求。虽然现有可见光和红外瞬时大视场成像系统已经极大提升了空域监视范围并能满足全天时监视制导需求，但是无法有效应对红外隐身、诱饵等信息对抗问题；而微波波段由于波长约束难以实现小型化瞬时宽视场系统。

现有技术存在的问题：现有太赫兹成像系统必须通过机械扫描的方式获取瞬时大视场，成像速度慢且体积大。

发明内容

亟需发展小体积、大视场、多通道太赫兹阵列探测技术以弥补现有技术手段的频域盲区缺憾，有效提升目标识别与跟踪能力。

太赫兹波是最后一段被集中开发利用的电磁频段，位于微波与红外之间，其频率范围为0.1-10THz，对应的波长范围为3mm～30um。相比于微波系统，太赫兹系统能够获得更高的空间分辨率并且可以实现系统小型化从而满足空天平台搭载需求；相比于红外系统，太赫兹系统能够穿透烟、雾实现目标成像，提升全天侯观测能力。

因此，太赫兹成像技术将能够有效弥补现有成像技术手段的频域和时域盲区缺憾，有效提升目标识别与跟踪能力。

通过发展小体积大视场多通道太赫兹阵列探测成像系统，将弥补现有探测跟踪技术手段中的频域、空域和时域缺憾，有效提升目标探测、识别与跟踪能力以及智能化水平，将在广空域监视和制导等军事国防领域具有十分重要的应用价值和装备潜力，其典型应用包括中高空态势感知与目标跟踪(例如预警和制导)以及复杂环境快/小/多动目标群探测与跟踪(例如空间碎片探测跟踪和无人机蜂群探测跟踪)。

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种小体积大视场多通道太赫兹阵列探测成像系统，有效弥补了现有探测跟踪技术手段中的频域、空域和时域缺憾，有效提升目标探测、识别与跟踪能力以及智能化水平，将在广空域监视和制导等军事国防领域具有十分重要的应用价值和装备潜力。