[发明专利]一种基于微波远场本地光学重构的微波光子关联成像系统

说明书

本发明涉及一种基于微波远场本地光学重构的微波光子关联成像系统，属于光电成像技术领域。微波雷达关联成像中需要精确知道目标区域随机探测辐射场的分布，而此辐射场分布又无法直接实时探测。目前的微波雷达关联成像技术主要根据系统构型及发射信号参数通过推算获得该随机探测辐射场分布，计算量巨大，且因实际系统实现因素的限制，发射机实际发射的信号相对于计算预置波形存在偏差，实际的辐射场分布计算难度较大，不利稳定、准确成像，因此，微波雷达关联成像实际应用中存在较大的挑战。本发明基于本地光学重构实测的随机探测辐射场分布，实现微波雷达关联成像，从根本上避免了上述推算估计偏差问题。

技术领域

本发明属于光电成像技术领域，涉及一种基于微波远场本地光学重构的微波光子关联成像系统。

背景技术

微波关联成像通过时空两维随机探测信号辐射场与采样回波进行关联处理，实现波束内的高分辨成像，是一种不依赖、且不受限于目标相对运动的雷达关联成像技术，极具发展前景。相关文献请参阅：

[1]李东泽，雷达关联成像技术研究，博士学位论文，国防科学技术大学，2014年。

[2]徐浩，基于空间谱理论和时空两维随机辐射场的雷达成像研究，博士学位论文，中国科学技术大学，2011年。

目前微波关联成像中需要已知的目标区域随机探测辐射场的分布，该目标区域时空随机辐射场获得的精确与否决定了关联成像的质量和分辨率。微波关联成像系统中各阵元天线辐射非相干场，在远场区形成时空两维随机辐射场，探测区域的微波信号在空间分布上具有明显的不相关特征，波束内各个散射点回波信号不仅具有不同的时延和多普勒频率信息，同时还具有不同的波形，目标处的波阵面在各个时刻具有随机性的空间起伏。目前，该远场区时空两维随机辐射场信息的获得主要根据系统构型及发射信号参数通过推算估计，计算量巨大，且因实际系统实现因素的限制，发射机实际发射的信号相对于计算预置波形存在偏差，实际的辐射场分布计算难度较大且准确度较低，不利稳定、准确成像。此外，在远场目标区域通过测量手段获得随机辐射场信息从实际工程实现方式来说难度较大，实用性极低。因此，计算和实际远场测量获得远场区时空两维随机辐射场信息的技术手段在实际应用存在较大的挑战。本发明基于本地重构实测的光学探测重构辐射场分布，从根本上避免了上述推算估计偏差问题，因此，可实现稳定的高分辨微波关联成像，可望为解决现有雷达成像技术中对静止\准静止目标以及非合作高机动性目标高分辨成像的瓶颈问题。

发明内容

本发明为了提高实孔径微波成像系统分辨率，实现波束内高分辨，提出一种基于微波远场本地光学重构的微波光子关联成像系统，可用于对静止\准静止目标以及非合作高机动性目标高分辨成像。

本发明采用的技术文案如下：

一种基于微波远场本地光学重构的微波光子关联成像系统，主要包括：发射阵列天线，微波远场本地重构单元，目标回波接收单元，关联成像处理单元。由发射单元的多路随机微波信号的一部分驱动发射天线阵列产生时空随机目标探测信号场，同时，相同的多路随机微波信号的另一部分馈送至微波远场本地重构单元，产生微波时空随机目标探测信号场的光域重构，此本地重构产生的目标探测信号场，与目标回波接收单元产生的目标回波信号，通过关联处理单元，实现关联成像。

微波远场本地光学探测重构方法及系统，如图2所示。该方法主要包括：随机微波信号产生模块用于产生时空随机探测辐射场的随机微波信号，用来驱动微波发射天线阵，并经过功分器作为微波远场本地光学探测重构系统的输入参考信号。该参考信号经过微波光域上变频单元实现微波信号到光域的转换，经过光纤天线阵发射至光学远场变换单元，该光学天线阵具有和微波天线一致的分布及数量；通过光学远场变换单元后，由红外CCD探测器完成微波远场信号光电转换输出，多路强度叠加之后实现微波远场信号的本地重构输出；接收天线用来完成对目标回波信号的接收，与微波远场信号进行关联计算，获得目标区域高分辨率的图像。