[发明专利]一种基于信息超构表面的探测识别方法、装置、系统

说明书

本发明公开一种基于信息超构表面的电磁波探测识别方法，采用信息超构表面构成待识别的目标，探测器或者遥测器发射电磁波以探测待识别的目标；该信息超构表面通过时‑空编码进行调制塑造时变目标散射特征，且调制后的散射特征回波携带按照约定的帧结构编制的目标信息；利用探测器或者遥测器发射的电磁波照射到信息超构表面形成调制后的散射特征回波传输信息；当探测器或者遥测器探测到该信息超构表面的时变目标散射特征回波后，通过其回波信号来识别帧结构对应的编码以解析目标信息。该电磁波探测识别方法，通过塑造被探测目标的散射特征，实现被动地探测识别以及信息传输，且具有较强的安全性和隐蔽性、全天候、远距离等特点。

技术领域

本发明属于电磁波目标探测和识别领域，尤其是涉及一种基于信息超构表面的探测识别方法、装置、系统。

背景技术

探测识别技术在社会生活、生产管理、安全管理甚至军事领域中应用的都十分广泛，随着高度发达的互联网技术与移动通信网络、物联网等技术领域进行交叉与融合，探测识别技术应用日益广泛。最常见的信息识别卡，例如IC卡，即集成电路卡（IntegratedCircuit Card），具有可读写、容量大、有加密功能、数据记录可靠等功能，但该技术为接触式卡片，识别信息依赖于专用设备、且无法远距离进行识别操作。再例如，ID卡，即身份识别卡（Identification Card），最常用的采用射频识别（RFID，Radio FrequencyIdentification）技术，采用阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信的技术以达到识别目标的目的，其具有使用无线射频方式以进行非接触双向数据通信的功能，而且卡片成本低、寿命长。但是该技术读写距离短、读写系统工作灵活性低、数据存储和功能扩展能力弱。对于大范围移动的个人、车辆、集装箱等领域，需要增加识距离，如果采用有源RFID芯片、成本和功耗则进一步提升。另一方面，常用的信息识别卡，无论是IC卡、还是ID卡，其识别操作为一个主动进行的行为，且需要有明确的点对点的朝向性，即待识别的人或者物体需要主动地对准专用识别设备进行识别操作，在一些安全场景，如安防、或者边防边检等保密或者隐密场合，则该技术不合适。

现有一些满足远距离探测识别的网络通信技术，如基于Wifi或者ZigBee的远距离识别技术，但其本身其识别距离也是相对于传统识别技术的远距离，大都是米级的能力，且这些技术依赖于识别终端及无线通信网络，使用因素和使用场景受限，且一定程度上安全问题是最大的隐患，尤其在敏感领域应用，更容易受到信息安全方面的攻击。

综上所述，传统的识别技术的基本方法都是基于已知目标方向或者位置的识别，重在识别而不具备主动探测的功能，都是基于合作的方式，通过通信的方式来完成识别过程。对于一些非合作的场合，如安检、边防巡检、重大活动安防等场合，亟需更智能的和探测距离更远的探测识别方法，而利用目标的散射特性来探测识别目标的方案是可行的方案之一。

目标散射是指被探测物体或物质结构使入射无线电波在各个方向上的再辐射的现象，因此，目标散射特性通常包括散射截面、频谱响应、传播时延、极化特性和多普勒效应等。它们与目标的结构、大小、形状、取向、数量、位置和运动等特性紧密相联。通常地，对于特定频率的和特定方向的电磁波，特定目标的散射特征是基本保持不变的。了解这种联系就可能设计出合适的探测器或遥感器，使之能有效地识别一定类型的目标，并定量地检测目标特征。但是，传统的探测器或遥感器，比如传统雷达，仅能探测目标并定位，如雷达探测飞机、车辆等目标，只是识别飞机和车辆的外形、方位、速度等固有特征，表征的就是目标的散射特征，只有根据固有特征结合情报或者其他方式进一步分析，才能得到待检测目标的部分信息，并不能直接识别或者解析目标所携带的信息，如目标的身份编号、驾驶人员的身份等信息、甚至权限范围等更深层信息。所以，当前的技术手段还无法使目标的散射特性直接携带并传输信息。

信息超构材料是传统微纳结构和超构材料数字信息化的进一步发展，其是由我国学者在国际上首创的超构材料新体系。信息超材构料在物理空间上构筑了数字空间，其是一个天然的新型电子信息系统平台，集物理调控和信息调控于一体，在与电磁波相互作用的同时实现信息感知与调控。