具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的一种可实现大距离范围探测的宽带信号压缩感知装置及方法。

首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的一种可实现大距离范围探测的宽带信号压缩感知装置。

图1为根据本发明一个实施例的一种可实现大距离范围探测的宽带信号压缩感知装置结构框图。

如图1所示，该可实现大距离范围探测的宽带信号压缩感知装置10包括：单频光源101、第一强度调制器102、第一光耦合器103、第一光学混频模块104、第二光学混频模块105、第一处理模块106、第二处理模块107、模数转换器108和成像模块109。

具体地，单频光源101，用于发出单频光。第一强度调制器102，用于将待测信号加载到单频光上生成光调制信号。第一光耦合器103，第一光耦合器输入端与第一强度调制器102输出端连接，输出端分为I路输出和Q路输出，用于将光调制信号分为I路和Q路。第一光学混频模块104和第二光学混频模块105，第一光学混频模块的输入端连接第一光耦合器的I路输出，第二光学混频模块的输入端连接第一光耦合器的Q路输出，用于光调制信号对分数阶傅里叶域自适应本振、随机码进行采样，并得到两路光输出信号。第一处理模块106和第二处理模块107，第一处理模块输入端连接第一光学混频模块的输出端，第二处理模块输入端连接第二光学混频模块的输出端，分别用于将光输出信号转换为电输出信号，并对电输出信号进行放大和滤波得到两路结果。模数转换器108，模数转换器输入端分别连接第一处理模块和第二处理模块的输出端，用于对两路结果进行采集。成像模块109，用于对采集的两路结果进行处理得到待测信号的成像结果。

结合图2所示，对可实现大距离范围探测的宽带信号压缩感知装置的结构进行详细说明。

在本发明的实施例中，第一光学混频模块104和第二光学混频模块105可以为但不限于双平行调制器，需要说明的是，其他可以实现本发明光学混频模块功能的器件也可以用在本发明的实施例中，不作具体限定。

在本发明的实施例中，第一处理模块和第二处理模块结构相同，分别包括光电探测器、微波放大器、低通滤波器；光电探测器的输入端连接光学混频模块输出端，输出端连接微波放大器的输入端，微波放大器的输出端连接低通滤波器的输入端，低通滤波器的输出端为处理模块的输出端。

在本发明的实施例中，待测信号与光学混频模块中的分数阶傅里叶域自适应本振混频后中音信号的带宽小于随机码码率的二分之一。

需要说明的是，强度调制器的调制速率大于待测回波信号的最大频率。光学混频模块的调制速率大于分数阶自适应本振信号的最大频率以及随机码的最大频率。随机码的码率大于分数阶自适应本振信号与回波信号混频后中音信号的奈奎斯特率。

结合图2和一个具体实施例介绍可实现大距离范围探测的宽带信号压缩感知装置的工作流程。

1)将待接收回波信号x₀(t)＝exp{j[2πf₀(t-τ)+πk(t-τ)²]}经强度调制器加载在单频光上。其中f₀和k分别为待接收回波信号的初始频率和啁啾率，其带宽为B₀，周期内信号持续时间为T_sig，信号的零占空时间为T_z。

2)通过构建分数阶傅里叶域自适应本振保证该自适应本振可以对一定距离窗口内回波x₀(t)进行混频，从而保证该距离窗口内分辨率一致。

3)将步骤1)中输出光信号分别送到I、Q两路的光学混频模块中，从而对I、Q路分数阶傅里叶域自适应本振、随机码采样。

4)将步骤3)中得到的光信号送到光电探测器、微波放大器、低通滤波器中，并作为最终结果送到电模数转换器中进行采集。

5)根据步骤4)中采集得到的I、Q路压缩感知结果进行稀疏恢复，进一步得到回波波形x_rec(t)。

6)利用恢复得到的完整回波x_rec(t)与理想线性调频波做脉冲压缩，得到测距、成像的结果。

在本发明的一个实施例中，使用上述可实现大距离范围探测的宽带信号压缩感知装置，进行了大距离范围测距、成像实验。在该实验中，设置发射波形为带宽为B₀的线性调频波，周期为100us，占空比为50％，设计分数阶傅里叶域自适应本振保证回波与该自适应本振混频后中音信号带宽为B₀2，从而该系统可以实现7.5km的大距离范围探测。在实验中用任意波形发生器产生待测回波，用于模拟196.1m、7446.1m处分别有近距离双目标的回波。通过电模数转换器采集系统的两路输出，并通过数字信号处理恢复得到完整的波形，并与理想线性调频波做脉压，从而得到测距结果。设置196.1m、7446.1m处双目标距离为3cm时，测距结果如图3所示；设置196.1m、7446.1m处双目标距离为2.5cm时，测距结果如图4所示。进一步地，用任意波形发生器模拟156.3m、7406.3m处各有半径为30cm的四小球转台，获得的成像结果如图5所示。

根据本发明实施例提出的一种可实现大距离范围探测的宽带信号压缩感知装置，可应用于雷达探测。将待接收回波通过电光调制加载在单频光载波上，之后送到光学三元混频模块中，同时实现分数阶傅里叶域自适应本振与回波信号的混频以及随机码对于混频后中音信号的随机调制，再送到电模数转换器中进行采集，通过数字信号处理做压缩感知恢复、并进一步地恢复得到完整的波形。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的可实现大距离范围探测的宽带信号压缩感知方法。

图6为根据本发明一个实施例的可实现大距离范围探测的宽带信号压缩感知方法流程图。

如图6所示，该可实现大距离范围探测的宽带信号压缩感知方法包括以下步骤：

步骤S1，将待测信号加载在单频光上生成光调制信号。

步骤S2，将光调制信号分为两路，并对分数阶傅里叶域自适应本振、随机码进行采样得到两路光输出信号。

步骤S3，将光输出信号转换为电输出信号，并对电输出信号进行放大和滤波得到两路结果。

步骤S4，对两路结果进行采集并处理得到待测信号的成像结果。

需要说明的是，前述对系统实施例的解释说明也适用于该实施例的方法，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的可实现大距离范围探测的宽带信号压缩感知方法，可应用于雷达探测，通过将待接收回波通过电光调制加载在单频光载波上，之后送到光学三元混频模块中，同时实现分数阶傅里叶域自适应本振与回波信号的混频以及随机码对于混频后中音信号的随机调制，再送到电模数转换器中进行采集，通过数字信号处理做压缩感知恢复、并进一步地恢复得到完整的波形。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。