Fourier变换近程目标毫米波全息成像算法分析(2)

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1976年，IEEE规定毫米波的频率范围为40—300GHz，我们一般把频率在30—300GHz的电磁波，称为毫米波，其对应的波长为10—1mm。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。

近程毫米波主动成像技术是对几米至几十米范围内的目标成像，与被动成像体制相比具有高分辨、高灵敏度以及无像差的优点，具有很高的实用价值。通过对复杂目标的散射成像，可以得到目标上各个散射点的空间位置和幅度信息，从而有效指导武器系统的精确打击或对目标隐身性能的改造。近年来，近程毫米波主动成像技术得到了很大发展，美国的西北太平洋国家实验室已研制出基于圆柱扫描的主动成像系统。

但是该系统在算法方面存在诸多不足，如要求全息测量面和目标表面必须共形，要求全息测量面大于被测目标的2倍，这对于尺寸较大的目标来说就比较难以实现等。国内在近程毫米波成像领域目前侧重于被动合成孔径成像的研究，已有较成熟的算法和成像样机。而近程毫米波主动成像还属于起步阶段，目前还没有成熟的成像算法和成像样机。上述两种体制的成像过程类似，主要的区别在成像算法上面。

毫米波在大气中的传播损失主要来自水蒸汽和氧分子对电磁能量的谐振吸收。在各谐振点之间存在着损失较小的以35G赫、94G赫、140G赫、220G赫等频率为中心的窗口。各窗口宽度不等，约为几十吉赫。毫米波雷达的工作频率选在这些窗口之内。

一直以来对人体隐匿物体的探测都是一个技术难题，目前也采用了一些探测方法，例如，用高能射线可对行李物品进行有效探测，但是对人体有一定伤害，不能用于常规的人体检测；红外探测器则取决于物体的温度，区分不同物体的能力不强，并且只能得到人体表面图像，无法探测隐匿物品；而金属探测器则对陶瓷、塑料等非金属物品无能为力。

毫米波探测技术结合了微波和红外的特点，在具有一定穿透能力的条件下保留了较为理想的图像分辨率，是人体安检的理想选择。另一个性质是不同物理属性的物体，其短毫米波辐射或散射特性有很大区别，这就为目标识别提供了很好的特征量。以金属为例，其短毫米波发射率基本为0，反射系数近似为1，因此金属目标主要反射天空的短毫米波能量，无论它自身温度多高，辐射能量均为0。综合以上特点，使得毫米波探测技术应用领域十分宽广，可在天文观测、遥感、汽车防撞、飞机盲降着陆设备、机场安全检查、医学临床诊断、军事目标（如坦克、小型舰船等）探测和导弹末制导、灵巧炸弹自寻的等军事和民用领域应用，这些技术的成功运用必将造福于人类,促进社会的文明与进步。

①导弹制导：毫米波雷达的主要用途之一是战术导弹的末段制导。毫米波导引头具有体积小、电压低和全固态等特点，能满足弹载环境要求。当工作频率选在35G赫或94G赫时，天线口径一般为10～20厘米。此外，毫米波雷达还用于波束制导系统，作为对近程导弹的控制。②目标监视和截获：毫米波雷达适用于近程、高分辨力的目标监视和目标截获，用于对低空飞行目标、地面目标和外空目标进行监测。③炮火控制和跟踪：毫米波雷达可用于对低空目标的炮火控制和跟踪，已研制成94G赫的单脉冲跟踪雷达。④雷达测量：高分辨力和高精度的毫米波雷达可用于测量目标与杂波特性。这种雷达一般有多个工作频率、多种接收和发射极化形式和可变的信号波形。目标的雷达截面积测量采用频率比例的方法。利用毫米波雷达，对于按比例缩小了的目标模型进行测量，可得到在较低频率上的雷达目标截面积。此外，毫米波雷达在地形跟踪、导弹引信、船用导航等方面也有应用。