方位向多天线高分宽幅成像雷达光子辅助去斜接收系统

技术特征：
1.一种方位向多天线高分宽幅成像雷达光子辅助去斜接收系统，其中，包括：多个天线阵元、光子辅助去斜接收模块以及数字信号处理器；所述多个天线阵元沿合成孔径雷达平台运动方向排布，并分别用于接收目标反射的回波信号；所述天线阵元与所述光子辅助去斜接收模块对应，每个光子辅助去斜接收模块用于处理一个或两个所述天线阵元接收到的回波信号；所述光子辅助去斜接收模块包括：光参考信号源、多通道延时单元、混频滤波单元和模数转换器；其中，所述光参考信号源用于产生光载线性调频信号；所述多通道延时单元用于将所述光参考信号源产生的光载线性调频信号分成多路相同的参考信号，并对所述多路相同的参考信号分别进行不同时间的延时；所述混频滤波单元用于将所述天线阵元接收的回波信号与多路延时后的所述光参考信号进行混频并滤波选出目标频率上的去斜信号；所述模数转换器用于将所述去斜信号转换成数字信号；所述数字信号处理器用于对模数转换后的数字信号进行相关雷达算法处理。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光参考信号源包括：多个激光器、光波分复用器、电信号源和电光调制器；其中，所述多个激光器产生的多路激光信号进入所述光波分复用器，由所述光波分复用器对所述多路激光信号进行合束，形成光载波；所述电信号源产生中频参考信号，并由所述电光调制器将所述中频参考信号调制到所述光载波上，得到不同光波长上的光载线性调频信号。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多通道延时单元包括：两个光波分复用器、多个光纤延迟线；其中，两个所述光波分复用器分别设置于光纤延迟线的输入端与输出端，输入端的所述波分复用器用于将不同光波长上的光参考信号分路到不同的光纤延迟线中；输出端的所述波分复用器用于将延时后的所述光参考信号合束到一路上；所述多个光纤延迟线分别对不同光波长上的光参考信号进行不同的延时。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述混频滤波单元包括：偏振控制器、双偏振电光调制器、偏振分束器、两个光波分复用器、多个光电探测器、多个电滤波器；其中，所述偏振控制器用于控制所述光参考信号的偏振方向，使其以预设的偏振态输入到所述双偏振电光调制器中；所述双偏振电光调制器用于将任意两个天线阵元接收的回波信号分别调制到偏振正交的光参考信号上得到偏振正交的回波调制光信号；所述偏振分束器对所述偏振正交的回波调制光信号进行偏振解复用，即根据偏振方向分束为两路独立的回波调制光信号；所述光波分复用器将偏振解复用后的所述回波调制光信号进行波分解复用，即将位于不同光波长的所述回波调制光信号分束到不同光路上；所述光电探测器对所述波分解复用后的回波调制光信号进行光电转换，从而得到去斜
处理后的电信号；所述电滤波器分别对每一路去斜处理后的电信号进行滤波，得到目标频率上的去斜信号。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光子辅助去斜接收模块还包括：光分束器，用于将多通道延时单元的输出信号分成多路后，输入至所述混频滤波单元。6.一种基于去斜接收的方位向多天线高分宽幅雷达成像处理方法，包括以下步骤：获取雷达的多个连续发射脉冲重复周期内，每个天线阵元对应的去斜信号；所述去斜信号利用权利要求1-4任一项所述的方位向多天线高分宽幅成像雷达光子辅助去斜接收系统获得；针对每个天线阵元在每个发射脉冲重复周期，基于所述去斜信号对应的延时后光参考信号的持续时间窗[τ
n
,τ
n
mt
ref
]对所述去斜信号在时域上进行分段；对分段后的每段所述去斜信号进行预处理；将各段经过所述预处理的去斜信号按对应的光参考信号的延时量大小进行排序拼接，得到每个天线阵元在每个发射脉冲重复周期内的大幅宽场景下目标的一维距离脉压结果；针对每个天线阵元，将多个连续发射脉冲重复周期内的一维距离脉压结果根据方位向慢时间进行排列，得到各个天线阵元对应的距离与方位慢时间的数据矩阵；针对各天线阵元对应的距离与方位慢时间的数据矩阵进行方位向快速傅里叶变换得到距离与多普勒数据矩阵；基于所述距离与多普勒数据矩阵得到目标的二维成像结果。7.根据权利要求6所述的方法，其中，对分段后的每段所述去斜信号进行预处理，包括：对每段所述去斜信号进行快速傅里叶变换；利用数字滤波器对快速傅里叶变换后的所述去斜信号进行滤波，以滤除目标频率外的杂散信号；对滤波后的所述去斜信号进行包络斜置与rvp相位补偿；基于经过包络斜置与rvp相位补偿的去斜信号的频率及对应的所述光参考信号的时延获得目标与雷达的相对距离。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，基于所述距离与多普勒数据矩阵得到目标的二维成像结果，包括：确定所述天线阵元的距离与多普勒数据矩阵和所述参考阵元的距离与多普勒数据矩阵之间的固定相差和线性相差；利用所述固定相差和所述线性相差构建传递矩阵；基于所述传递矩阵对所有所述天线阵元的距离与多普勒数据进行重构获得无模糊的距离与多普勒数据；利用雷达成像算法对所述无模糊的距离与多普勒数据进行处理得到所述目标的二维成像结果。

技术总结
本公开实施例公开了一种方位向多天线高分宽幅成像雷达光子辅助去斜接收系统，所述系统包括：天线阵元、光子辅助去斜接收模块以及数字信号处理器；天线阵元接收回波信号；光子辅助去斜接收模块包括：光参考信号源产生光载线性调频信号；延时单元将光载线性调频信号分成多路参考信号，并对各路参考信号延时；混频滤波单元将回波信号与光参考信号混频并滤波选出去斜信号。本公开利用光子辅助去斜接收的方式能用低速ADC处理宽带信号，有利于雷达分辨率的进一步提高；利用光的波分复用及偏振复用技术简化系统结构，能够更容易构建多天线、多通道系统；将方位向多天线技术与光子辅助去斜接收技术融合，将去斜接收技术扩展到高分宽幅成像雷达应用上。幅成像雷达应用上。幅成像雷达应用上。


技术研发人员：李王哲 莫镇玮
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：2022.07.06
技术公布日：2022/10/25