[发明专利]一种基于编码超材料的合作目标测向定位系统及方法

说明书

本公开提供了一种基于编码超材料的合作目标测向定位系统，其特征在于，包括：扫描收发天线，用于向合作目标发射电磁信号及接收合作目标返回的电磁信号；编码超材料调制模块，用于接收扫描收发天线发射的电磁信号，并对该电磁信号进行二次调制，以使合作目标的频谱从环境杂波频谱中分离出来，并将调制后的电磁信号反射至扫描接收天线；其中，该编码超材料调制模块设置于合作目标上；信号处理模块，用于对扫描接收天线接收到的该调制后的电磁信号进行合作目标的特征信息提取，得到合作目标的测向数据及定位数据。本公开还提供了一种基于编码超材料的合作目标测向定位方法。

技术领域

本公开涉及电子雷达技术领域，具体涉及一种基于编码超材料的合作目标测向定位系统及方法。

背景技术

合作目标的测向定位广泛应用于海上搜救、民用航空通信、特定目标识别等各个领域。传统的合作目标测向定位多采用二次应答方式进行目标的信息获取：雷达系统发射特定编码信息的电磁信号进行询问，应答设备接收询问信息后，发射特定应答信号，将目标位置、角度等信息回传给雷达系统，最终实现合作目标的识辨与定位。

传统的二次应答合作目标测向定位方式由于应答设备发射的频谱信号与环境杂波混叠，导致雷达系统接收探测灵敏度低，难以检测到目标信息，且设备复杂、重量体积大，不易大面积推广，这对新型应用环境下目标测向定位系统的制约已经显现。

近年来，科研人员已投入了大量的研究工作，但均采用传统的目标测向定位架构及基本方案。如图1所示，现有技术中采用二次应答雷达方式实现目标测向定：系统复杂，系统主要包括应答机、询问机、接收机、应答信号处理等模块：应答信号处理过程中目标信号常与环境杂波混叠在一起，无法快速获取目标信息，且系统的复杂度也制约了其大面积推广使用。

发明内容

为了解决现有技术中上述问题，本公开提供了一种基于编码超材料的合作目标测向定位系统及方法，该系统摈弃了传统二次应答方式方式，对接收到的雷达系统信号直接进行二次调制并回传给雷达，再对调制后的电磁信号进行特征提取处理，摈弃传统应答雷达种询问及被动应答的复杂设计，该系统架构简单，总体重量体积小、功耗低，易于大面积推广使用。

本公开的第一个方面提供了一种基于编码超材料的合作目标测向定位系统，包括：扫描收发天线，用于向合作目标发射电磁信号及接收合作目标返回的电磁信号；编码超材料调制模块，用于接收扫描收发天线发射的电磁信号，并对该电磁信号进行二次调制，以使合作目标的频谱从环境杂波频谱中分离出来，并将调制后的电磁信号反射至扫描接收天线；其中，该编码超材料调制模块设置于合作目标上；信号处理模块，用于对扫描接收天线接收到的调制后的电磁信号进行该合作目标的特征信息提取，得到合作目标的测向数据及定位数据。

进一步地，编码超材料调制模块包括：多个表面超材料单元及多个PIN二极管，多个表面超材料单元与多个PIN二极管一一对应连接，表面超材料单元用于将该电磁信号进行二次调制，以使合作目标的频谱从环境杂波频谱中分离出来；PIN二极管用于控制表面超材料单元的开启与关闭。

进一步地，信号处理模块用于对扫描接收天线接收到的调制后的电磁信号进行该合作目标的特征信息提取，得到合作目标的测向数据及定位数据包括：信号处理模块将接收到的调制后的电磁信号进行脉冲压缩处理，得到环境场景频谱及合作目标频谱；将环境场景频谱及合作目标频谱通过w-k算法进行SAR成像，并对合作目标频谱进行恒虚警检测，获得合作目标的侧向数据及定位数据。

进一步地，对合作目标频谱进行恒虚警检测包括：将该合作目标频谱中各子序列信号与一阈值进行相比，若子序列信号大于该阈值，则该子序列信号为来自合作目标的数据，否则，不是。

进一步地，该系统还包括：频率源，用于产生线性调频信号；发射通道，用于将线性调频信号进行上变频处理，并经过功率放大后输出至扫描收发天线。

进一步地，该系统还包括：接收通道，用于将调制后的电磁信号进行下变频处理，并将信号输出至信号处理模块。