[发明专利]一种基于可编程超表面的二相编码一维距离成像方法

说明书

本发明公开了一种基于可编程超表面的二相编码一维距离成像方法，其中超表面为透射式超表面，该超表面由大量亚波长二进制可重构单元构成。通过对这些二进制单元进行编程，该超表面可利用不同的数字辐射相位实现将喇叭天线辐射出的波束转至特定方向，同时可通过编程改变远区场辐射相位，实现二相码的生成，借助遗传算法来帮助选取一定长度下最佳的二相编码。应用二进制可编程超表面和遗传算法得出的二相码生成一维距离像，具有在生成二相编码信号方面机制更简单和在实现成像中拥有良好性能的优点。

技术领域

本发明属于雷达成像领域，尤其涉及一种基于可编程超表面的二相编码一维距离成像方法。

背景技术

作为现代雷达技术的重要组成部分，雷达目标识别技术已经取得长足进展。其中，一维距离成像的目标识别技术引发了越来越多的关注。由于其获取方式简单且在实时成像中拥有良好的性能，一维距离成像在工程实践中已成为最可靠的雷达目标识别技术。目前生成一维距离像最常用的信号为线性调频脉冲信号，因为其拥有完善的理论体系，更加容易实现。但是其距离旁瓣较高，不利于提取目标散射点的距离特性。因此相位编码信号由于其脉冲压缩的优秀性能开始引起研究者的关注，这其中二相编码信号最为常见，虽然现在有许多性能优秀的二相码，例如m序列码、Barker码等，它们仍然受到长度的限制。此外，现代无线电子系统对于数据实时处理能力要求日益增长，在硬件方面也给了天线很多压力。所以天线与传统相控阵列相比，必须具备低成本和低复杂度两大特性。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于可编程超表面的二相编码一维距离成像方法,以解决现有信号距离旁瓣高，不利于提取目标散射点的距离特性和的复杂度高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体技术方案如下：

一种基于可编程超表面的二相编码一维距离成像方法，包括以下步骤：

步骤1、通过控制可编程超表面的单元状态实现不同的数字辐射相位，进而将喇叭天线辐射出的波束转至指定方向，记为u₀，同时通过编程改变远区场辐射相位，实现二相编码的生成，从而获取信息；

步骤2、使用遗传算法来选取二相编码；

步骤3、在可编程超表面上获取数字编码模式；

步骤4、通过在相同远区场模式中引入复数加权因子e^jπ，得到另外一个数字编码模式，两种数字编码产生的波束指向相同方向，但拥有180°的相位差，通过遗传算法选取的二相码切换两种编码模式，接收机在不同时间段接收到相位差为180°的两种信号，因此二相编码信号通过切换上述两种数字编码进行发射。

进一步的，步骤1中生成二相编码包括以下步骤：

发射信号s_t(t)表示为如下式子：

其中，a(t)和分别为发射信号的幅度和相位，f_c为载频，对于二相编码信号，只包含两种不同的值：0和π；

u(t)为s_t(t)的复包络，即：

其中，

其中N和τ₀分别为编码长度和单个编码的时宽，将等式(3)以及的值代入等式(2)，得到的u(t)表达式如下：

其中c_k只有1和-1两种不同取值，对应相位为0和π，rect表示矩形窗函数；

U(f)为u(t)的傅里叶变换，即表达式为：