[发明专利]一种用于三维成像的太赫兹双目ISAR系统和方法

说明书

本发明公开了一种用于三维成像的太赫兹双目ISAR系统和方法，包括发送链路、接收链路；其中，发送链路用于产生太赫兹信号并发射；接收链路用于接收太赫兹信号相对于两次测量时处于两位姿的目标物体的两反射信号，并基于两反射信号采用逆合成孔径雷达二维成像算法恢复得到错开的两幅二维图像后，基于两幅二维图像重建目标物体的高度以及空间位置。该系统和方法利用双目视觉的成像方式，可以简化雷达结构，使配置更加灵活，有助于太赫兹雷达系统成本的降低。

技术领域

本发明属于成像技术领域，具体地，涉及一种用于三维成像的太赫兹双目ISAR((Inverse-Synthetic-Aperture-Radar，逆合成孔径雷达)系统和方法。

背景技术

太赫兹(Terahertz，THz)的频率位于0.1～10THz之间，波长介于0.03～3mm之间，是一种处于微波波段和红外波波段之间的电磁波。由于其在电磁波谱中的位置特殊，太赫兹波具有很多独特的性质和优势。就能量角度而言，太赫兹波的能量处于光子和电子的交界处，兼具光子和电子特性。一直以来，由于大赫兹波的产生手段和检测技术不够成熟，研究人员对太赫兹波段的了解和利用十分有限，因此太赫兹波段也被称作“太赫兹间隙”。在过去几年里，太赫兹频段的相关研究取得了一些进步，使得太赫兹相关技术也得到很快发展，相关应用也日渐明确，其中典型的应用包括大赫兹高速无线通信、太赫兹高分辨率成像等。

经文献检索发现，来自中国的Dexin Wu等人于2018年在Optic Express期刊上发表论文“Photonics based microwave dynamic 3Dreconstruction of moving targets”。该文献提出了一种基于光子学的运动目标微波动态三维重建方法。该方法利用基于光子数模转换(PDAC)的光任意波形发生器(OAWG)产生宽带线性调频(LFM)微波信号。目标反射的回波被放置在不同高度的两个天线接收。采用偏振复用双并联马赫-曾德尔调制器(PM-DPMZM)与偏振分束器(PBS)和两个光电探测器(PD)同时或分别对两个接收信号和发射信号进行混频。结合二维逆合成孔径雷达(ISAR)成像处理，对得到的两幅复二维图像进行干涉，实现了运动目标的动态三维重建。由于OAWG与微波光子平行混频的结合，该系统可以在宽频带和高频点下工作。此外，它具有较高的频率调谐范围，能灵活适应各种环境条件。然而，由于图像干涉的需要两路接收，该系统的接收端较为复杂。

又经文献检索发现，来自中国的Jingwen Dong等人于2020年在Optic Express期刊上发表论文“Microwave photonic radar with a fiber-distributed antenna arrayfor three-dimensional imaging”，该文献提出并演示了一种基于光纤分布天线阵列的三维成像微波光子雷达。光子倍频、波分复用和光纤无线电技术被用于雷达信号的产生、复制和分发。在中心处理单元(CO)完成并行去啁啾处理，实现多通道二维ISAR成像和进一步的三维重建。在Ku波段用一个发射机(TX)和16个等效接收机(RXs)进行了实验，实现了三个三面角反射器的三维成像。然而，系统的等效天线数量多，测试复杂，为了提高雷达信号的相干性还使用了补偿算法，系统的器件成本和时间成本高。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的是提供一种用于三维成像的太赫兹双目ISAR系统和方法，利用双目视觉的成像方式，可以简化雷达结构，使配置更加灵活，有助于太赫兹雷达系统成本的降低。

为实现上述发明目的，实施例提供的一种用于三维成像的太赫兹双目ISAR系统，包括发送链路、接收链路；

所述发送链路用于产生太赫兹信号并发射；

所述接收链路用于接收太赫兹信号相对于两次测量时处于两位姿的目标物体的两反射信号，并基于两反射信号采用逆合成孔径雷达二维成像算法恢复得到错开的两幅二维图像后，基于两幅二维图像重建目标物体的高度以及空间位置。