CN103339797B - 在毫米和亚毫米波段实现组合的雷达和辐射成像的成像系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了被配置成实现组合的雷达和辐射成像方法的天线。天线包括：承载设备，其上刚性地安装：旋转波导适配器，其提供天线的输出；机电驱动器，其输出轴被定义为天线的主旋转轴；以及位置传感器。天线还包括天线转子，天线转子的旋转被配置成由承载设备的机电驱动器的输出轴控制。天线转子包括：至少一个2D衍射光栅；在衍射场上连接到所述2D衍射光栅的平面介质波导；线性波导线匝；以及馈送适配器。

Description

在毫米和亚毫米波段实现组合的雷达和辐射成像的成像系统和方法

技术领域

本发明涉及微波成像设备，并设计成当在主动（当发射微波信号并接收从观察到的物体反射的这个信号的一部分时）和/或被动（当接收自然外部发射时）模式中操作时用于物体的在线毫米或亚毫米波成像。该方法以及实施该方法的天线和系统可特别用于在海关监管的过程中获得人的图像，以便探测藏在衣服下的人体上的各种物体，或用于测温医学诊断。

背景技术

目前，使用在微波波段中实施的方法（被动和主动）来频繁地执行各种环境的远程调查。这些方法基于在不同物体的调查体积的内在放射-热辐射的强度（在被动模式中）或后向散射值（在主动模式中）与该物体的物理化学参数之间的相关性。为了微波观察，主要任务之一包括由物体产生/散射的接收到的发射/辐射的强度的空间分布的测量和登记，在这种情况下以2D图像的形式表示不均匀性的空间分布的数据将是最方便的，其中两个图像坐标对应于视场的空间坐标，以及单位图像元素的亮度或色调描述在值的确认的标度内的接收到的发射/辐射的强度。在这种情况下，在成像过程中系统的精度和空间分辨率越高，换句话说，所测量的电磁场的空间不均匀性（表面状况）的再现精度越高，可用在各种应用中的图像就被越有效地获得。

适当的应用包括：

●在运输设施上的在衣服下的人体上的武器和走私或隐藏的货物以及在监视下的物体的在线远程探测，用于在安全入口处/中的威胁探测和使用；

●跑道和例如山和高耸建筑物的周围潜在危险的成像，用于在商用或防御飞机上和当在不利/差的天气条件或导致可见光谱中的信息的缺乏的其它情况下飞行时使用；

●用于在例如地震和建筑物倒塌之后的灰尘和微粒所导致的差的可见度时，在例如沙漠的多灰尘的区域中，在采矿、车辆、坦克等的运输护送中，或在可见度被烟或气体影响的离岸情况期间使用；

●在严重生烟的情况下从飞机上获得森林和/或风景的所在地的对比图像，以实现基于空气和地的安全导航以及消防服务的指导；

●人体的表面和/或皮下结构的成像，以便提供非接触医学诊断，包括在医用敷料下的成像。

毫米和亚毫米无线电波成像系统的优点在于使用比较小的天线尺寸实现的高空间分辨率。在这种情况下，在毫米波段的短波部分内和在亚毫米波段的长波部分内，可形成图像，其从其质量方面来说比在光和红外光谱频段内获得的图像仅仅稍微差一点。同时，这样的图像允许获得在某个深度处的物体参数的数据，其对于电磁光谱的更高频段是不可实现的。联合使用允许同时形成同一空间区域的图像的主动和被动传感器明显增强了远程感测方法的能力并增加了不均匀性的探测及其识别的可能性。

同时，现有的技术限制妨碍了这样的系统的潜力的最大程度的实现。这样的限制可包括在主动或被动成像模式中的操作的可能性、系统的复杂性和高成本、比较小的覆盖扇区和低成像速度，这在一些情况下对解决实际任务可能是不够的。

在现有的微波成像系统中，在主动和/或被动感测的情况下的预先设定的视场在成像的过程中被定期地观察到：

-当被两个空间坐标（扫描）控制时，通过接收天线的方向图的单针状波束（见例如GoldsmithP.F.,HugueninG.R.,KapitzkyJ.-FocalPlaneImagingSystemsforMillimeterWavelengths//IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,v.MTT-41,No.10,October1985,pp.1664-1675.）；

-或通过使用多波束方向图，其借助于位于接收天线的焦平面中的接收机的波束形成矩阵而形成——缺乏扫描或因为组合的多波束扫描被利用（见例如GoldsmithP.F.,HugueninG.R.,KapitzkyJ.-FocalPlaneImagingSystemsforMillimeterWavelengths//IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,v.MTT-41,No.10,October1985,pp.1664-1675.）；

-或当通过坐标之一扫描由于接收方向的频率分离而形成的多波束方向图时，通过使用这样的方向图（US2009/0135051A1,03.10.2008,MobileMillimeterWaveImagingRadarSystem;UA85932C2,19.06.2007,ThermalRadioImagingMethodandAntennaforItsImplementation）。

具有在毫米和亚毫米波段内的波束形成矩阵的系统的缺点包括：当单位馈送元件的物理上限制的尺寸存在时在天线的焦平面中的大量馈送元件（测量通道）的定位的困难；在实现高度定向的天线时具有空间上重叠的波束的波束形成矩阵的有问题的建立；以及系统的高的总成本，其在对于每个坐标在对图像元素B的数量的二次相关性B²方面与接收通道的增加的数量相关。在这种情况下，每个所述通道应包括微波接收机所固有的完整的一组元件。

还存在组合波束形成矩阵方法的特征和由波束形成矩阵产生的组方向图的连续空间重定向的原理的成像方法。在这种情况下，在系统中的接收机的数量可减小到在技术上和经济上可接受的值。然而，与视角的扇区内的组方向图的位置的快速重定向的必要性相关的技术问题产生。

对方向图的单个波束和在方向图的往复运动（线-帧扫描原理）的情况下的成像方案的缺点包括低成像速度和对机械天线定向设备的速度参数强加的严格要求。

在扫描方向图时没有符号可变的机械力矩的成像方法之一是方向图围绕与天线波束轴不重合的轴进行圆周旋转的方法（US2007/0046525A1,14.02.2006,ElectromagneticScanningImager），其中在观察到的物体平面中的圆形（或椭圆形）波束传播轨迹由于聚焦透镜的圆周旋转而形成，聚焦透镜的轴与旋转轴不重合。这样的成像方法、系统和天线可用于产生雷达和辐射图像。该方法的优点包括在单波束扫描的情况下波束的可能高的旋转运动速度，允许图像的形成而没有使波束移动到其初始位置的时间消耗。同时，这样的成像方法具有一些限制，因为它基于准光学天线构造方案，并且当高度定向的波束可在天线模块的比较小的尺寸和重量下形成时，可仅仅有效地应用在毫米和亚毫米波段的短波部分中。此外，单波束方向图允许形成具有比较低的图像频率的图像，该图像频率随着天线波束的方向性的增加（即，随着空间分辨率的增加）而降低。当用于创建具有高空间分辨率和高图像更新频率的图像时，这些特征限制所述成像方法的能力。

在雷达成像的过程中，用于使用辅助发射源来组织所观察的空间区域的额外照明的一种可能的方法包括使用两个高度定向的天线，这两个天线都被配置成能够发射和接收。这两个天线通过单波束或多波束方向图在扫描中在波束轨迹的完整或部分重叠模式中操作。这样的雷达成像系统的示例包括在2008年10月3日提交的US2009/0135051A1“MobileMillimeterWaveImagingRadarSystem”中描述的系统。在该系统中，通过发射和接收天线的多波束方向图同步地执行空间观察，在这种情况下，由于在具有线性扫描馈送的发射和接收抛物线天线中的接收方向的频率分离，多波束方向图形成，这代表该技术解决方案的优点，因为只使用一个微波接收设备来执行成像。系统的缺点在于在扫描过程中的往复天线运动原理，这限制了成像速度。另一缺点包括与操作频率带宽有关的视角的有限扇区。系统的另一缺点是，可从系统收集的信息由例如在仅仅一种（主动）模式中的操作限制，从而限制探测具有复杂和可变的信号识别特征的物体的能力，这些信号识别特征由于改变视角而产生并依赖于视角。

在无线电波成像系统中的一种已知的成像方法包括基于在开放式电动结构中的表面到体积波变换效应来应用扫描天线，所述开放式电动结构在30多年前被首次研究（AndrenkoS.D.,DevyatkovN.D.,ShestopalovV.P.-MillimeterWaveAntennaArrays//ReportsoftheAcademyofSciencesoftheUSSR,1978,Volume240,No.6,pp.1340-1343;ShestopalovV.P.,AndrenkoS.D.,BeliayevV.G.,SidorenkoYu.B.,ProvalovS.A.-Surface-to-VolumeTransformationofMillimeterandSub-MillimeterElectromagneticWavesandUsingThisPhenomenoninPhysicsandEngineering//ScientificReviewsandCommunications,BulletinoftheAcademyofSciencesoftheUkrainianSSR,No.1,January1977,pp.8-21）。这样的天线通常包括线性或平面介质波导和位于其中间附近的散射衍射光栅、以及用于确保电磁能的集中及其到接收机输入的传输的元件。

由于天线的电动系统的参数的同步修改，使用这样的开放式电动结构的分散特性能够形成天线的多波束方向图并控制这些图的空间方位，从而确保在空间角的预定扇区内的空间观察。

例如，这样的多波束观察方案可基于圆周扫描规律（专利(UA)85932C2,19.06.2007,ThermalRadioImagingMethodandAntennaforItsImplementation）来实现。

在这种情况下，在辐射成像模式中将总接收频段划分成M个独立频率通道（M≥1）和对在M个频率通道的每个内由天线接收的信号进行并行处理能够获得M个信号，这些信号的振幅在温标单元中的每个特定时间点处对应于在M个频段的每个中由天线接收的发射的当前强度值，并且同时对应于M个天线波束的当前空间位置。

上述天线包括承载设备、机电驱动器、旋转波导适配器、角动量补偿器、平面介质波导和2D衍射光栅、馈送适配器以及位置传感器，其中平面介质波导和2D衍射光栅在衍射场上在天线操作频段内彼此电动地连接，在这种情况下，在将该频段分成较窄的频段时，扇形多波束方向图在空间内形成，同时平面介质波导的侧面（所接收的发射落在该侧面上）充当接收孔径平面，且平面介质波导、2D衍射光栅和馈送适配器彼此机械地刚性地连接，并形成被称为天线转子的单个结构组件，该天线转子与机电驱动器的输出轴机械地刚性地连接，其中位置传感器链接到天线转子，并且位置传感器的输出信号的信息参数被天线转子在围绕旋转轴旋转时的角位置限制。

发明内容

本发明的一个目的涉及在雷达和辐射系统的通道的频率划分的情况下由于从组往复线性运动到天线多波束方向图的均匀单向圆周运动的转变而引起的雷达-辐射成像方法的改进，这将确保用于雷达和辐射成像的天线的同时使用、增加成像速度限度和增加视角的扇区。

本发明的另一目的涉及在圆周扫描原理的情况下由于独立地用于形成雷达和辐射图像的两个波束组的实现而引起的扫描天线的改进，这将确保提高的扫描速度、扩展的视角扇区和系统的减小的生产成本。

本发明的另一目的涉及毫米和亚毫米波雷达-辐射成像系统的改进，其通过使用具有圆周扫描的高度定向的多波束扫描天线、或具有圆周扫描的两个相同的高度定向的多波束扫描天线、或具有圆周扫描的一个高度定向的多波束扫描天线和具有圆周旋转的一个弱定向的天线、或具有圆周扫描的一个高度定向的多波束扫描天线和具有圆周旋转的两个弱定向的天线，以便同时形成雷达和辐射图像，目的是增加成像速度和扩展视角的扇区，以及以便由于雷达和辐射图像的联合处理而改进系统的信息内容。

根据本发明，提供了雷达-辐射成像方法，该方法在于由于以周期T_a（T_a≤T）围绕与该波束轴不重合的旋转轴的天线波束旋转而以时间周期T循环地实施选定空间区段的观察，以及根据确保在没有间隙的时间T内的选定空间域的勘测的规律使用天线定位设备同时改变该旋转轴的空间方位，以及在于使用发射源照射所观察的空间元件，接收从天线波束所选择的空间元件反射的发射信号的一部分，在于以计数的时间序列的形式表示接收的信号，其中计数的总数量为N（N≥1），其中序列中的独立的计数数量n（Ν≥n≥1）,n=t_n/Δt由从连续图像的形成开始的时间起消逝的时间间隔t_n（T≥t_n≥0）和在天线旋转过程中波束从一个独立状态转变到另一独立状态所花费的时间Δt来确定，在这种情况下，在周期T期间，基于在时间点t_n从定位设备接收到的数据,值n唯一地与勘测方向的当前空间位置和在正交角坐标基（Θ,Φ）上表示的天线旋转轴的空间方位（Θ_an,Φ_an）的变化的选定规律相关，且每个计数的值与在相同的时间点t_n接收到的信号的水平相关，该方法还在于建立2D图像，该2D图像的每个元素亮度与在时间序列t_n中的相应计数n的值相关，且该2D图像的元素的空间坐标基于时间序列中的计数数量n来确定，其中在时间间隔T中为具有重合的空间坐标的计数形成图像时，对于每个独立的空间坐标值对从序列t_n获取的值执行取平均的运算，根据本发明，在时间间隔T期间同时地或在时间间隔2T期间连续地形成两个图像——雷达（AI）和辐射（PI），对于这两个图像，时间计数的几个序列同时形成，分别是(AI)t_nk,(K≥k≥1),(K≥1)和(PI)t_nm,(M≥m≥1),(M≥1)，在这种情况下，每个序列对应于单独地产生的天线波束，其中K个天线波束参与雷达成像（AI）且M个天线波束参与辐射成像（PI），且每个波束的勘测方向在正交角坐标基（Θ,Φ）上被表示，且在时间点t_n分别由坐标和描述，所述坐标从确定在所述时间点t_n天线孔径平面的空间方位的空间矢量r_n计数，在这种情况下，在任一时间点t_n的所有天线波束的勘测方向和是相同的，但在任一时间点t_n用于雷达图像的K个波束的勘测方向(AI)θ_kn彼此不同，且在任一时间点t_n用于辐射图像的M个波束的方向(PI)θ_mn彼此不同，在这种情况下，由于通过分别从天线的总频段Δf分离较窄频段(AI)Δf_k和(PI)Δf_m，接收方向由空间坐标Θ分别频率划分成K和M个独立的方向，因而方向(AI)θ_kn和(PI)θ_mn在具有分散特性的天线中产生，其中每个较窄频段定义分别在系统的雷达部分中数量为k和在系统的辐射部分中数量为m的单独的接收通道，其中在成像过程中，对每个勘测方向的所发送和接收的发射的极化矢量的位置将根据具有天线旋转周期T_a的循环规律对所有波束同步地改变其方位，其中以时间间隔T的时间计数的序列(AI)t_nk将用于形成雷达图像（AI），而以时间间隔T的序列(PI)t_nm将用于形成辐射图像（PI），以及此外，如果必要，计数序列(AI)t_nk和(PI)t_nm都将被使用以形成组合的合成图像，为此，每个图像元素的亮度和/或颜色在对从雷达图像（AI）和辐射图像（PI）获取的相同空间元素使用计数值执行的额外计算的过程中基于决策规则来确定。

本发明的雷达和辐射成像方法将由于下列条件的实现而提高信息内容和成像速度。

1）同一空间区域的雷达和辐射图像的同时形成允许获得额外的信息，因为在微波范围内，雷达信号的物体特性-反射（散射）因子和辐射信号的发射（发射率）因子对于不同类型的表面和物质实质上是不同的，这将允许基于所获得的雷达和辐射数据的联合分析来识别所观察到的物体。

2）由于在雷达和辐射图像的大多数元素的同一成像周期内独立地针对雷达和辐射图像，针对极化矢量的不同空间位置计算、获得平均信号，因而在成像过程中雷达和辐射信号的所接收的发射的极化矢量的空间方位的同步改变将允许获得额外的信息，这能够在解释与各种天然和人造物体的雷达信号和内在的放射-热辐射（辐射信号）的极化相关性有关的数据时在某种程度上消除不确定性。

3）在产生雷达系统内的K个波束和辐射系统内的M个波束时，成像频率可以分别提高K倍和M倍，因为在每个天线围绕其旋转轴旋转之后，将分别对K和M个圆形波束轨迹获得数据。

雷达图像的总频段Δf_AI的位置和辐射图像的总频段Δf_PI的位置在主动和被动图像形成过程中在所述操作频段Δf内随着在天线旋转周期T_a的变化而一致改变。在一种配置中，该方法导致在旋转轴的相对侧处的不同直径的两个图像的乘积。这可用于增加总观察扇区，而同时在所扫描的区域的一部分上提供增加的灵敏度。当在不稳定的环境中使用该方法时，这种不同的图像直径的组合是特别有利的。

此外，根据本发明，提供了第一示例，其中天线包括承载设备、平面介质波导和2D衍射光栅、馈送适配器、旋转波导适配器、机电驱动器、角动量补偿器和位置传感器，其中机电驱动器、角动量补偿器、位置传感器和旋转波导适配器安装在承载设备上，机电驱动器的输出轴限定主旋转轴，角动量补偿器和旋转波导适配器的旋转轴与主旋转轴重合，角动量补偿器经由运动学方案与机电驱动器的输出轴连接，平面介质波导和2D衍射光栅经由衍射场被连接，平面介质波导的侧面（所接收的发射落在该侧面上）充当接收孔径平面，机电驱动器的输入和位置传感器的输出分别充当天线的控制输入和输出，馈送适配器的输出连接到旋转波导适配器的旋转输入，旋转波导适配器的固定输出充当天线输出，角动量补偿器具有与天线转子的方向相反的旋转方向，由于下列情况，天线是独特的：它另外配备有线性波导线匝和定位设备，其中线性波导线匝的输出和输入分别连接到平面介质波导的输出和馈送适配器的输入，平面介质波导、2D衍射光栅、线性波导线匝和馈送适配器彼此刚性地机械地连接，并形成被称为天线转子的单个结构组件，其中所述天线转子与机电驱动器的输出轴刚性地机械地连接，在这种情况下位置传感器与天线转子连接，位置传感器的输出信号的信息参数链接到天线转子在围绕主轴旋转时的角位置，且承载设备与定位设备机械地连接，其中定位设备通过承载设备的重新定位来根据预设的规律改变主旋转轴的空间位置，且在从具有T（T≥t_n≥0),(Ν≥n≥1）n=t_n/Δt的持续时间的其连续操作周期开始的时间起计数的每个任意时间点t_n处且针对在天线旋转过程中波束从一个独立位置转变到另一独立位置所花费的时间间隔Δt，在其信息输出时形成关于在正交角坐标基（Θ,Φ）上表示的天线旋转轴的空间方位（Θ_an,Φ_an）的数据。

此外，根据本发明，提供了第二示例，其中天线包括承载设备、机电驱动器、角动量补偿器和位置传感器，其中机电驱动器、角动量补偿器、位置传感器和旋转波导适配器安装在承载设备上，机电驱动器的输出轴限定主旋转轴，角动量补偿器和旋转波导适配器的旋转轴与主旋转轴重合，角动量补偿器经由运动学方案与机电驱动器的输出轴连接，机电驱动器的输入和位置传感器的输出分别充当天线的控制输入和输出，旋转波导适配器的固定输出充当天线输出，角动量补偿器具有与天线转子的方向相反的旋转方向，根据本发明，天线另外配备有U（U≥2）个天线元件以及具有U个输入和一个输出的相位调整单元，其中具有编号u（1≤u≤U）的每个天线元件由衍射光栅和串联连接的平面介质波导、线性波导线匝和馈送适配器组成，馈送适配器的输出充当相应的天线元件的输出，在这种情况下对于u个天线元件中的每个，平面介质波导和2D衍射光栅在衍射场上被连接，且平面介质波导的侧面（所接收的发射落在该侧面上）充当相应的天线元件的孔径平面，此外，在每个天线元件中，平面介质波导、2D衍射光栅、线性波导线匝和馈送适配器彼此刚性地机械地连接，且其中U个天线元件的输出连接到相位调整单元的U个输入，U个天线元件和相位调整单元彼此刚性地机械地连接并形成被称为天线转子的单个结构组件，其中所述天线转子与机电驱动器的输出轴刚性地机械地连接，在这种情况下位置传感器与天线转子连接，位置传感器的输出信号的信息参数链接到天线转子在围绕主轴旋转时的角位置，且相位调整单元的输出连接到旋转波导适配器的旋转输入，其中承载设备与定位设备机械地连接，且定位设备通过承载设备的重新定位来根据预设的规律改变主旋转轴的空间位置，且在从具有T（T≥t_n≥0),(Ν≥n≥1）n=t_n/Δt的持续时间的其连续操作周期开始的时间起计数的每个任意时间点t_n处且对于在天线旋转过程中波束从一个独立位置转变到另一独立位置所花费的时间间隔Δt，在其信息输出时形成关于在正交角坐标基（Θ,Φ）上表示的天线旋转轴的空间方位（Θ_an,Φ_an）的数据。

本发明的上述示例将实现在天线的空间分辨率和扫描速度上的提高以及由于下列条件的实现而在其生产过程中降低天线的成本：

1）线性波导线匝的实施将允许针对其第一和第二实施方式选择而减小天线总尺寸，这将能够针对天线转子的更小尺寸和重量而实现接收孔径的更大正方形区域，即，针对天线的更低重量和尺寸特征获得更高的空间分辨率，且以此为代价增加扫描速度，减小驱动功率并降低天线生产成本。

2）根据第二实施方式选择基于具有使用相位调整单元联合的平面设计的单独天线模块来创建天线将允许在最大可能的程度上使用旋转结构的正方形区域来针对天线转子的预设总尺寸而形成天线孔径，这将能够针对天线的更低重量和尺寸特征而实现更高的空间分辨率，且以此为代价增加扫描速度，减小驱动功率并降低天线生产成本

此外，根据本发明，在第一示例中提供了毫米和亚毫米波雷达-辐射成像系统，其包括天线、辐射接收机、收发机、经由双向通信线连接的数据收集设备和成像设备、以及天线驱动控制设备，特征在于，系统另外配备有双工器，在这种情况下，双工器的输入、第一和第二输出分别连接到天线输出、辐射接收机输入和收发机输入，辐射接收机输出经由双向多通道通信线连接到数据收集设备的第一输入，且收发机的输出和控制输入分别连接到数据控制设备的第二输入和第一控制输出，天线的控制输入和输出分别连接到天线驱动控制设备的控制输出和输入，天线驱动控制设备的输出连接到数据收集设备的控制输入，而天线定位设备的输出连接到数据收集设备的第三输入。

此外，根据本发明，在第二示例中提供了毫米和亚毫米波雷达-辐射成像系统，其包括天线、辐射接收机、收发机、经由双向通信线连接的数据采集或收集设备和成像设备、以及天线驱动控制设备，特征在于，系统另外配备有双工器，在这种情况下，双工器的输入、第一和第二输出分别连接到天线的接收输出、辐射接收机输入和收发机输入，辐射接收机输出经由双向多通道通信线连接到数据收集设备的第一输入，收发机的微波输出连接到天线的发射输出，收发机的输出和控制输入分别连接到数据控制或收集设备的第二输入和第一控制输出，天线的控制输入和输出分别连接到天线驱动控制设备的控制输出和输入，天线驱动控制设备的输出连接到数据收集设备的控制输入，而天线定位设备的输出连接到数据收集设备的第三输入。

此外，根据本发明，在第三示例中提供了毫米和亚毫米波雷达-辐射成像系统，其包括天线、辐射接收机、收发机、经由双向通信线连接的数据收集设备和成像设备、以及天线驱动控制设备，特征在于，系统另外配备有双工器和开关单元，在这种情况下，双工器的输入、第一和第二输出分别连接到天线的接收输出、辐射接收机输入和收发机输入，辐射接收机输出经由双向多通道通信线连接到数据收集设备的第一输入，收发机的微波输出与开关单元的输入连接，开关单元的第一和第二输出分别连接到天线的第一和第二发射输出，收发机的输出和控制输入分别连接到数据控制或收集设备的第二输入和第一控制输出，天线的控制输入和输出分别连接到天线驱动控制设备的控制输出和输入，天线驱动控制设备的输出连接到数据收集设备的控制输入，而天线定位设备的输出与数据收集设备的第三输入连接，且开关单元的控制输入连接到数据收集设备的第二控制输出。

毫米和亚毫米波雷达-辐射成像系统的第三示例将由于下列条件的实现而允许以高显示更新率和扩展的视角扇区同时创建雷达和辐射图像：

1）使用具有多波束方向图的圆周扫描天线（其中相同或分离的波束组用于雷达和辐射成像的目的）将允许确保在宽范围的视角内且以高空间勘测速度同时创建雷达和辐射图像。

2）由于在毫米和亚毫米波段内的所散射的雷达信号和所发射的辐射信号的形成的不同物理机制，雷达和辐射图像的同时生成将改进系统的信息内容，由于雷达和辐射图像的联合处理，将可以减小所观察到的多个天然和人造物体的所获得数据的解释的非唯一性。

附图说明

为了解释本发明，下面是其参考附图的实现的特定示例。

图1提供解释本发明的成像方法的空间成像图的基本选择的传统表示。

图2提供空间坐标系统内的天线波束传播图的示意性表示。

图3针对频率相关的勘测方向示出平面天线的分散特征。

图4示出频段的位置的示例和对于参与雷达和辐射成像的天线波束的对称和非对称位置的成像方案。

图5针对使用噪声发射源的视场的照明的选择示出频段的位置的示例。

图6示出天线旋转轴的空间运动的往复和矩形规律的成像方案的选择。

图7提供当使用独立地用于发射和接收的两个相同的天线时的成像图。

图8提供当使用独立地用于发射和接收的不同的天线时的成像图。

图9示出本发明的第一和第二示例的扫描天线图。

图10提供当将单独的天线元件组合成相控阵列时本发明的第二示例的天线转子的结构。

图11提供天线元件的可能执行选择。

图12示出天线的线性波导线匝和馈送适配器的配置的示例。

图13提供旋转扭矩/力矩补偿器的布置的可能选择。

图14提供根据本发明的第二示例的相位调整单元的布置的示例。

图15提供平面介质波导的技术实施方式的选择。

图16示出具有两个分开地旋转的发射和接收转子的天线的布置的选择。图16a示出根据本发明的第三示例的天线。

图17示出毫米和亚毫米波雷达-辐射成像系统的布置选择。图17a表示第一示例；图7b和c表示第二示例，以及图17d表示本发明的第三示例。

具体实施方式

所提出的雷达和辐射成像方法将被如下实现（见图1-3、4a、c）。

将同时在时间间隔T（例如，T=1秒）或连续地在时间间隔2T的过程中在时间上循环地执行一系列操作，形成两个图像——雷达（AI）和辐射（PI），对于这两个图像，由于天线波束以T_a（T_a≤T）（例如，T_a=0.1秒）的周期围绕不与其波束轴中任一个重合的旋转轴旋转，因而在时间间隔T处进行了选定空间区段的勘测，在没有间隔的时间T内使用天线定位设备借助于天线波束根据确保选定空间域勘测的规律来进行该旋转轴的空间方位的同时变化（例如，由于沿着圆锥母线的天线旋转轴的旋进，例如，圆锥顶角为10°且完全旋进的持续时间T_p为T_p=T）。在这种情况下，所观察的空间元件被使用发射源——脉冲、噪声或以可变的辐射频率（例如，在80-84GHz的频段内）——辐射，且所发射的信号的一部分被接收到、从空间元件反射并被天线波束分离（在80-84GHz的相同频段内），以及来自由天线波束选择的空间元件的放射-热辐射（例如，在96-100GHz的频段内）被接收到（例如，在从每个波束的坐标方面来看天线的空间分辨率等于0.5°的情况下）。

所接收的信号将分别以时间计数的序列的形式(AI)t_nk,(K≥k≥1),(K≥1)和(PI)t_nm,(M≥m≥1),(M≥1)表示，在每个序列中的计数的数量为N(N≥1)（例如，N=4096），在这种情况下，每个序列中的独立计数的数量n（Ν≥n≥1）,n=t_n/Δt由从连续图像的形成开始的时间起消逝的选定时间间隔t_n（T≥t_n≥0）和在波束从一个独立位置转变到另一独立位置的天线旋转过程中花费的时间Δt来确定，在这种情况下，在周期T期间，基于在时间点t_n从定位设备接收到的数据，值n唯一地与勘测方向的当前空间位置和相关，当前空间位置在正交角坐标基（Θ,Φ）上被表示并在点t_n从在时间点t_n确定天线孔径平面的空间方位的矢量r_n的空间位置计数，以及值n将与天线旋转轴的空间方位（Θ_an,Φ_an）的变化的选定规律相关，在这种情况下，每个计数的值将与在相同的时间点t_n接收到的信号的水平相关，且每个序列将对应于单独地创建的天线波束。

在这么做时，K个天线波束将参与雷达图像（AI）的形成，且M个天线波束将参与辐射图像（PI）的形成（例如，K=8，M=8）。在这种情况下，对于在任何时间点t_n的所有天线波束，勘测方向和将是相同的（例如，），而对雷达图像的K个波束的勘测方向(AI)θ_kn在任何时间点t_n彼此不同，且对辐射图像的M个波束的方向(PI)θ_mn在任何时间点t_n彼此不同。

由于通过分别从天线的总频段Δf选择窄频段(AI)Δf_k和(PI)Δf_m，接收方向由空间坐标Θ分别频率划分成K和M个独立的方向（例如，Δf=20GHz,f_min=80GHz,f_max=100GHz)，因而方向(AI)θ_kn和(PI)θ_mn在具有分散特性（例如，角频率因子～1°/1GHz）的天线中形成，Δf_k=500MHz，并且所有频段(AI)Δf_k将总共占据从80到84GHz的频段，Δf_m=500MHz，并且所有频段(PI)Δf_m将总共占据从96到100GHz的频段。在这种情况下，每个接收频段将描述分别在系统的雷达部分中编号为k和在系统的辐射部分中编号为m的单独通道。由于所述天线特性，两个波束组将在空间内形成，在每个组中有8个波束，且这些波束组将呈现为按照在极端波束之间的角距离来说彼此相距等于20°的坐标θ。

因为天线旋转轴按照坐标θ来说位于角扇区的中间，该扇区对应于视角的选定扇区，例如（Θ_a,Φ_a）=（10°,0°），所形成的两个波束组和将呈现为沿着相同的圆直径定位，在每组中具有相同的下标k和m的波束的路线将是相同的，具有下标K和M的波束将是外部的并在围绕其旋转轴的天线旋转过程中将以在空间内的圆形观察轨迹形成圆锥，且其它波束的路线将呈现为同心地插入所形成的波束移动圆锥中。同时，使用两个波束组中的每个，将在视角的扇区内按照大约4°C的坐标θ勘测空间。在这么做时，在所形成的视角的圆锥内将没有空间被勘测。由于在时间间隔T期间天线旋转轴的所选择的空间方位变化规律（例如，由于上面描述的旋进），所形成的视角的圆锥将改变其空间方位，导致波束路线的移动和观察到的元件的角坐标的随之发生的变化。结果，在旋转天线的轴围绕旋进轴完整地旋转的情况下，在视角的选定扇区内的所有空间元件将呈现为被勘测（例如，在具有40°的顶角的空间角内部）。

当天线在成像过程中旋转时，根据具有天线旋转周期T_a的循环规律，对于每个勘测方向和的所发出和接收的发射的极化矢量的位置将对所有波束同步地改变其方位。作为此的结果，所发出和接收的发射的极化矢量将在具有天线旋转周期T_a的空间内旋转。

基于在时间间隔T获得的时间相关性（包含对所有天线波束的传播轨迹的数据计数），生成2D雷达（AI）和辐射（PI）图像的操作将被执行，在这种情况下，在时间间隔T处的时间计数(AI)t_nk的序列将用于雷达成像（AI），而在时间间隔T处的序列(PI)t_nm将用于辐射成像（PI）。当用于发射雷达信号和接收辐射信号的操作频段不重叠时，发射源将不影响在用于生成辐射图像的序列(PI)t_nm中获得的数据的质量。在这种情况下，图像元素的亮度将与在时间序列(AI)t_nk和(PI)t_nm内的相应计数n的值相关，而图像元素的空间坐标将基于时间序列内的计数数量n根据对天线旋转轴和矢量r的选定空间运动规律来确定，矢量r确定在时间间隔T内的天线孔径平面的方位的变化。

在这么做时，当形成对具有在波束轨迹已移动位置的时间间隔T内的相同空间坐标的计数（即，对由波束勘测几次的空间元件）的雷达图像（AI）时，将执行用于对空间坐标的每个独立值将取自序列(AI)t_nk的值取平均的运算，而在形成对具有在时间间隔T内的重合空间坐标的计数（即，对由波束勘测几次的空间元件）的雷达图像（PI）时，将执行用于对空间坐标的每个独立值将取自序列(PI)t_nm的值取平均的运算。因为对于天线所接收的发射的极化矢量的不同位置在不同的时间点获得这样的数据，所以对于大部分图像元素，将以极化矢量的不同方位进行取平均，这可在结合不同类型的观察到的天然和人造物体的所反射和发射的信号的极化相关性来在解决一些远程感测任务时减少数据解释中的不确定性。

如果必要，计数序列(AI)t_nk和(PI)t_nm都可循环地用于形成组合的合成图像，每个图像元素的亮度和/或颜色在使用从当前雷达（AI）和辐射（PI）图像获取的相同空间元件的计数值执行额外计算的过程中基于决策规则来确定。例如，当在使用从雷达（AI）和辐射（PI）图像获取的相同空间元件的计数值执行额外计算的过程中应用决策规则时，可使用这些元素的值属于来自其总数C（C≥2）的集合c（C≥c≥1）之一的原理，其基于C个观察到的物体的雷达和辐射信号值的交叉在2D基上形成。

所述算法可重复很多次，结果获得一系列连续的雷达和辐射图像。

不损害所提出的方法的一般性，其实现的其它选择将是可能的，其取决于天线的选定操作频率带宽Δf、在形成雷达和辐射图像时使用的频段的这个带宽内的位置、天线旋转轴的空间方位的变化规律、使用额外的天线用于照亮所观察的空间域的可能性、以及辐射源的类型。

方法实现的选择可包括特征的组合，为此，天线频段具有不足以用于在视角的所需扇区内的雷达和辐射成像的值。在这种情况下，天线旋转轴可定位成使得两组天线波束位于沿着覆盖区域直径的天线旋转轴的一侧上（见图4b、d）。这样的选择的特定特征包括雷达和辐射图像的不同尺寸，在这种情况下，将对图像（雷达或辐射）实现较大的图像尺寸（较大的勘测面积），为此，波束以与天线旋转轴的最大角度偏差形成。

另一方法实现选择可以是特征的组合，为此，宽带噪声信号源用作发射源。在一种情况下，噪声发射源的频段可与天线的操作频段Δf重合，在这种情况下，用于雷达成像（AI）的波束的数量K可与用于辐射成像（PI）的波束的数量M相同，K=M，且波束的空间位置也将是相互对应的。在这种情况下，雷达（AI）和辐射（PI）图像将交替地在时间间隔2T内形成，在这种情况下，在雷达成像模式中，以时间间隔T的计数的序列(AI)t_nk将使用激活的噪声发射源形成，以及在辐射成像模式中，以时间间隔T的计数的序列(PI)t_nm将使用去激活的噪声发射源形成。在另一情况中，噪声发射源的频段可只与用于雷达成像（AI）的频段重合。在这种情况下，将使用永久激活的噪声信号源以时间间隔T同时形成雷达（AI）和辐射（PI）图像。

另一方法实现选择可以是特征的组合，为此，可变频率信号源用作发射源。在这种情况下，在包括部分频段(AI)Δf_k的雷达图像的总频段Δf_AI内（Δf_AI∈(AI)Δf_k）根据循环规律，由于发射源的频率的连续或阶梯式变化而形成用于雷达成像（AI）的K个波束，其中源频率变化增量等于部分频率带宽(AI)Δf_k，且源频率变化周期和雷达图像（AI）中的K个波束的空间方位的相应变化在不超过序列t_n内的单个增量Δt的时间间隔内被执行。结果，为了形成雷达图像，天线将形成单个波束，其作为沿着图像半径的线性扫描的结果取按照坐标θ的K个独立的位置。

另一方法实现选择可以是特征的组合，为此，K个脉冲发射源用作分别在K个频段(AI)Δf_k内同时操作的发射源，在这种情况下，在天线和反射空间元件之间的距离的值可用作对雷达图像（AI）中的每个元素获得的额外的信息，将基于与所发射的信号有关的所接收的信号的时间延迟对K个通道中的一个或每个来计算该值。

再一方法实现选择可以包括特征的组合，为此，两个独立的相同和同步旋转的天线将用于发射和接收，分别是发射和接收天线，安装在公共定位设备上并在每个天线中具有在相同的频段(AI)Δf_k内形成的相等数量K的波束，以及在每个天线中具有在相同的频段(PI)Δf_m内形成的相等数量M的波束。在这种情况下，发射天线的波束的空间坐标成对地与接收天线的波束的空间坐标重合。例如当发射源在宽带模式中操作时，这样的组合将允许改进发射源和系统的接收通道之间的隔离。

方法实现的另一选择可包括特征的组合，为此，被称为发射天线的额外的天线用于发射，但是没有分散特性并在空间内形成单个波束，该发射天线的空间角的宽度不小于接收天线的波束Δf_AI∈(AI)Δf_k所占据的总空间角，且发射天线的空间方位与波束所位于的空间角的中心重合。在这种情况下，具有周期T_a的发射天线将与接收天线同步地围绕其旋转轴旋转，发射天线的旋转轴在每个时间点t_n处的空间方位将与接收天线的旋转轴的空间方位重合，在这种情况下，发射和接收天线的信号的极化矢量的方位在每个时间点t_n处是相同的。

方法实现的另一选择可包括特征的组合，为此，为了照射所观察的空间元件，将同时使用在频段(AI)Δf_k之一内操作的脉冲发射源和具有与用于产生雷达发射的天线的频段Δf_AI相对应的操作频段（除了脉冲发射源所使用的频段以外）的噪声信号源。

方法实现的另一选择可包括特征的组合，为此，为了照射所观察的空间元件，将同时使用可变频率信号源和具有与用于产生雷达发射的天线的操作频段Δf_AI相对应的操作频段（除了可变频率信号源所使用的频段以外）的噪声信号源。

方法实现的另一选择可包括特征的组合，为此，对位于附近天线区内的所观察的物体的平面执行雷达和辐射成像，在这种情况下，借助于固定或同步旋转的透镜的天线的额外聚焦用于形成具有所需的空间尺寸的勘测元件。

实现雷达和辐射成像方法的根据其第一实施方式选择的所提出的天线包括（见图9）包括承载设备1、2D衍射光栅2、串联连接的平面介质波导3、线性波导线匝4和馈送适配器5、以及旋转波导适配器6、机电驱动器7、角动量补偿器8、位置传感器9和定位设备10，其中2D衍射光栅2、平面介质波导3、线性波导线匝4和馈送适配器5彼此刚性地机械地连接并形成被称为天线转子11的单个结构组件，且机电驱动器7、角动量补偿器8、位置传感器9和旋转波导适配器6安装在承载设备1上，机电驱动器7的输出轴限定主旋转轴14，而角动量补偿器8和旋转波导适配器6的旋转轴与主旋转轴14重合，角动量补偿器8经由运动系统图与机电驱动器7的输出轴连接，且此外天线转子11与机电驱动器7的输出轴刚性地机械地连接，在这种情况下位置传感器9链接到天线转子11，位置传感器9的输出信号的信息参数链接到天线转子11在围绕主轴旋转时的角位置，且此外平面介质波导3和2D衍射光栅2在衍射场上被连接，平面介质波导3的侧面（所接收的发射落在该侧面上）代表接收孔径平面，机电驱动器7的输入和位置传感器9的输出分别充当天线的控制输入和输出，馈送适配器5的输出连接到旋转波导适配器6的旋转输入6-1，旋转波导适配器6的固定输出6-2充当天线输出，角动量补偿器8具有与天线转子11的方向相反的旋转方向，且承载设备1机械地连接到定位设备10，其中定位设备10通过承载设备1的重新定位来根据预设的规律改变主旋转轴的空间位置，且在从具有T（T≥t_n≥0),(Ν≥n≥1）n=t_n/Δt的持续时间的其连续操作周期开始的时间起计数的每个任意时间点t_n处、以在波束从一个独立状态转变到另一独立状态的天线旋转过程中花费的时间间隔Δt，在其信息输出时形成关于在正交角坐标基（Θ,Φ）上表示的天线旋转轴的空间方位（Θ_an,Φ_an）的数据。

实现雷达和辐射成像方法的根据其第二实施方式选择的所提出的天线包括（见图9、图10、图14）承载设备1、旋转波导适配器6、机电驱动器7、角动量补偿器8、位置传感器9和定位设备10、以及U（U≥2）个天线元件12-u（1≤u≤U）和具有U个输入和单个输出的相位调整单元13，在这种情况下，机电驱动器7、角动量补偿器8、位置传感器9和旋转波导适配器6安装在承载设备1上，机电驱动器7的输出轴限定主旋转轴14，而角动量补偿器8和旋转波导适配器6的旋转轴与主旋转轴14重合，角动量补偿器8经由运动系统图与机电驱动器7的输出轴连接，且此外每个天线元件12-u（1≤u≤U）由衍射光栅2-u和串联连接的平面介质波导3-u、线性波导线匝4-u和馈送适配器5-u组成，馈送适配器5-u的输出充当相应的天线元件12-u的输出，其中对于u个天线元件12-u中的每个，平面介质波导3-u和2D衍射光栅2-u在衍射场上被连接，且平面介质波导3-u的侧面（所接收的发射落在该侧面上）充当相应的天线元件12-u的孔径平面，同时此外对于每个天线元件12-u，平面介质波导3-u、2D衍射光栅2-u、线性波导线匝4-u和馈送适配器5-u彼此刚性地机械地连接，在这种情况下U个天线元件12-u的输出连接到相位调整单元13的U个输入，U个天线元件12-u和相位调整单元13-u彼此刚性地机械地连接并形成被称为天线转子11的单个结构组件，其中所述天线转子11与机电驱动器7的输出轴刚性地机械地连接，在这种情况下位置传感器9链接到天线转子11，位置传感器9的输出信号的信息参数链接到天线转子11在围绕主轴旋转时的角位置，机电驱动器7的输入和位置传感器9的输出分别充当天线的控制输入和输出，相位调整单元13的输出连接到旋转波导适配器6的旋转输入6-1，旋转波导适配器6的固定输出6-2充当天线输出15，角动量补偿器8具有与天线转子11的方向相反的旋转方向，且承载设备1机械地连接到定位设备10，其中定位设备10通过承载设备1的重新定位来根据预设的规律改变主旋转轴的空间位置，且在从具有T（T≥t_n≥0),(Ν≥n≥1）n=t_n/Δt的持续时间的其连续操作周期开始的时间起计数的每个任意时间点t_n处、以在天线波束从一个独立状态转变到另一独立状态的天线转子11的旋转过程中花费的时间间隔Δt，在其信息输出时形成关于在正交角坐标基（Θ,Φ）上表示的天线旋转轴的空间方位（Θ_an,Φ_an）的数据。

当根据第一和第二选择执行时，为了创建多波束方向图（其中有分别用于雷达（AI）和辐射（PI）成像的两个波束组16和17），天线应连接到频分多路传输多通道雷达-辐射系统。在本申请中介绍了这样的系统的可能选择。

任何固定基座可用作承载设备1，其具有安装平面来固定扫描天线的组成元件并在操作过程中确保机电驱动器7的主旋转轴14相对于安装平面的不变的空间方位。

任何中空轴机械驱动器可用作机电驱动器2，确保轴和连接到其的任何元件以预设速度的直接或减小的同步均匀的旋转。

可根据已知的技术解决方案来实施衍射光栅2和平面介质波导3（例如，见ScanningAntennaofAircraftRadiometricComplex/AndrenkoS.D.,YevdokimovA.P.,KryzhanovskyV.V.,ProvalovS.A.,SidorenkoYu.B.//RadiophysicalMethodsandFacilitiesforMillimeterWaveEnvironmentalResearch.:CollectionofScientificPapers-Kyiv:NaukovaDumka,1988.-pp.154-160）。例如，平面介质波导3可基于机械平面磨削技术由具有预设厚度的聚苯乙烯薄片构成。衍射光栅2可被制造为扁平金属梳，其横向尺寸在正交坐标基X和Y上被定义，且沿着坐标X，光栅具有周期性结构，而沿着坐标Y，光栅具有规则结构。在这种情况下，天线方向图的参考平面Θ与坐标轴X重合，并与坐标轴Y正交。介质波导3位于离衍射光栅8的周期性结构某个距离Δ处并在衍射场上与其连接。为了形成预设的X方向振幅-相位场分布，在光栅和波导之间的距离应在设置的过程中被选择，且根据线性或非线性规律是沿着坐标X可变的。

通过将两个90度线匝组合成单个180度线匝并在场矢量H的方向上将这样的波导的横截面一直增加到与天线的接收孔径的尺寸相对应的尺寸（见图11a），可基于对在使用内部扁平反射段产生的电场矢量E的平面中的规则中空型金属波导内的90度角线匝的已知的技术解决方案来实施线性波导线匝4。也可基于服从于波导的输入和输出开口的尺寸的中空型金属波导的180度平滑线匝来实施线性波导线匝4，所述尺寸对应于平面介质波导3的横截面的尺寸（见图11b）。在这么做时，在平面介质波导3与波导线匝4的接合点上，为了适应的目的，波导线匝4可具有带有扁平或弯曲侧端面19的钟形口18，而为了适应于线性波导线匝的目的，平面介质波导3本身可配备有可变厚度区段20，厚度的变化的线性或非线性规律取决于轴向坐标。线性波导线匝4也可由于具有介电材料的阶梯式或平滑的180度线匝的平面介质波导3的直接实施而被实现，例如以薄金属膜的形式的连续导电层21被施加到平面介质波导的表面的相应部分（见图11c）。

可根据对平面介质波导的激励器的任何已知的技术解决方案来实施馈送适配器5，确保在与选定的横截面（Y方向）的介质波导的接合点处的预设横向场结构和在具有对标准中空型金属波导的主波H₀₁的场结构的适配器22的输出凸缘处的电磁能的集中。喇叭型激励器或喇叭抛物面激励器可用作馈送适配器5（例如，见ScanningAntennaofAircraftRadiometricComplex/AndrenkoS.D.,YevdokimovA.P.,KryzhanovskyV.V.,ProvalovS.A.,SidorenkoYu.B.//RadiophysicalMethodsandFacilitiesforMillimeterWaveEnvironmentalResearch.:CollectionofScientificPapers-Kyiv:NaukovaDumka,1988.-pp.154-160），确保单模电磁能发射模式（见图12）。线性线匝4和馈送适配器5可被联合地制成，或平面介质波导3、线性线匝4和馈送适配器5可通过介电材料的相应成形和应用至连续金属涂层的其表面的一部分（在平面介质波导3和凸缘22的区域外部）而被联合地制成，该金属涂层例如是以通过铜原子的真空喷射而涂敷的3-10微米薄铜层的形式。

任何已知类型的旋转波导接头可用作旋转波导适配器6，以在扫描天线的操作频段Δf内的低损耗确保电磁能从其旋转波导输入传输到其固定波导输出。例如，旋转波导接头可作为旋转波导适配器被应用，如在（BudurisJ.,ChenevierP.MicrowaveCircuits(TheoryandApplication).TranslationfromFrench/UndertheeditorshipofA.L.Zinovyev.-M.Sov.Radio,1979,-288pages,p.130）中考虑的，并包括中空型矩形波导的输入和输出区段，其中每个区段在宽壁上具有转变到圆形波导的元件，矩形波导中的主波H₀₁转换成圆形波导的波E₀₁。在这么做时，圆形波导的所提到的区段轴向地定位到旋转轴并在圆形波导壁上形成具有球接头和圆形间隙的波导线；在球接头的区域中使用四分之一波陷阱来确保微波电流的电联锁。当使用这样的波导接头作为旋转波导适配器6时，基于具有球接头的圆形波导的其发射线将被安装在轴向地到主旋转轴（14）的机电驱动器的中空输出轴内部，矩形波导区段将刚性地连接到轴，且其波导凸缘将是适配器6的可移动转子区段6-2的波导输入，而第二矩形波导区段将刚性地连接到基座1，其波导凸缘将是适配器6的定子区段6-1的波导输出。

任何中空轴机械驱动器可用作机电驱动器7，确保轴和连接到其的任何元件以预设速度的直接或减少的同步均匀的旋转。在这种情况下，驱动器的控制总线的输入是机电驱动器7的控制输入。例如，这样的机电驱动器可基于减速步进电动机（Patent(UA)No.56347,G01S13/95,15.05.03,Multi-BeamScanningMicrowaveRadiometer）来实现。在这种情况下，它将由机械连接的步进电动机和减速齿轮以及用于步进电动机控制信号的脉冲功率放大器组成，脉冲功率放大器的数量对应于步进电动机的相电源绕组的数量，其中每个脉冲放大器串联连接在驱动器7的输入总线的相应线和步进电动机的相电源绕组的相应引线之间。在这方面，功率放大器的输入电引线和减速齿轮的输出轴分别充当机电驱动器7的控制输入和轴。

角动量补偿器8被设计成补偿在高速旋转的过程中对天线转子产生的动量的力矩，这由于出现的回转效应而使得难以改变主轴14的空间位置。任何技术解决方案可用作角动量补偿器8，确保具有重量M_comp的某个主体以预设的角速度ω_comp和以某个有效旋转半径R_comp在与天线转子的所补偿的角动量相反的方向上均匀地旋转。例如，根据（KuhlingH.Physics.Directory,TranslationfromGerman/UndertheeditorshipofE.M.Leykin.-M.:Mir,1980,-pp.520）的规定，这样的补偿器可根据图13所示的运动系统图来被实施，并且可包括安装在机电驱动器7的输出轴处的驱动齿轮23、空转齿轮24（其轴25固定在基座1上）以及具有中心轴承的圆盘26（确保圆盘26围绕驱动器7的轴自由旋转），在这种情况下，圆盘26具有与齿轮24的工作表面相对应的驱动表面27。这样的布置将确保具有重量M_comp和有效半径R_comp的圆盘以一角速度在与驱动器7的轴的旋转相反的方向上旋转，该角速度由驱动器7的轴的角旋转速度和所述运动系统图的传动因子K_comp确定。由于圆盘重量M_comp、其半径R_comp和运动系统图的传动因子K_comp的选择，可确保充分补偿天线转子11在以不变的速度围绕轴14旋转时的角动量，这允许在天线扫描的过程中改变主轴14的空间方位。

一旦例如在磁性传感器的基础上达到被控元件的预定空间位置，就可基于确保脉冲电信号的形成的任何技术解决方案来实施位置传感器9。在这种情况下，永久控制磁铁将安装在天线转子的结构元件之一上，例如在衍射光栅2的后侧上，而感应线圈将安装在被包括在发电机的振荡电路中的磁铁的旋转的圆形路径附近的承载设备1上。当穿过磁铁时，发电机频率将改变，导致比较器的启动，比较器生成与转子的初始位置相对应的位置传感器9的输出信号。

相位调整单元13可建立在相控天线阵的已知方案的基础上，并包含时间延迟线28的形式的元件和在天线的操作频段Δf内操作的平衡求和单元29。在图14a中示出具有五个天线元件（U=5）的天线的相位调整单元的可能图示。在这种情况下，来自中央天线元件（例如，对于U=5为12-3）的信号被直接提供到输出平衡求和单元29，而来自成双的天线元件12-2和12-4以及12-1和12-5（见图10）的信号将在相互求和之前进行总共等于在较长的中央天线区段12-3内的额外电磁波传播时间的额外时间延迟。结果，来自所有天线区段12-u的信号在从相应的天线元件传播到相位调整单元13的输入的相等时间在相位上被求和。

不损害前述内容的一般性，可提出在输入（见图13b）处具有低噪声放大器30-u的相位调整单元13的实施方式选择。当在被动模式中使用天线时，当勘测区域为了形成雷达图像的目的而使用额外的发射天线被照射时，可在所提出的方法的选择之一中应用相位调整单元的这样的结构选择。

也不损害前述内容的一般性，可提出相位调整单元13的实施方式选择，其中信号可以以其相对水平的某个降低而被求和，以便相对于在孔径的中央部分中的信号在沿着坐标Y的天线孔径内形成向边缘降低的场分布。在这种情况下，可借助于额外的固定微波衰减器（例如，与延迟线28的元件组合）或由于放大器30的放大因子的相应选择来执行周围天线元件的信号抑制操作。

可基于规则传输线的区段，例如在波导传输线的基础上实施延迟线28的元件。可基于使用信号的同相划分/集成的标准波导路由元件例如基于T桥来实施平衡求和单元29。

具有工作安装平面的任何机电驱动器可用作定位设备10，其上安装有承载设备1。在这么做时，定位设备应根据具有循环重现周期T的预设程序循环地起作用，并根据选定的规律在时间T内改变安装平面31的角方位，从而确保天线主旋转轴14的空间方位的预定变化。例如，安装平面31的方位的变化可被选择为定位设备10的操作程序，天线旋转轴14的运动符合线-帧空间规律或符合沿着圆锥母线的旋转轴14的运动的规律。可例如在微处理器组的基础上配置定位设备的内部控制，在这种情况下，在T长度周期期间在时间点t_n在定位设备10的输出处形成数字值（Θ_an,Φ_an），其对应于着落平面的当前位置和因此对应于在角基（Θ,Φ）上的旋转轴14。在这种情况下，可例如基于TCP/IP数据交换协议使用在微处理器组之间的标准信息交换线来安排与外部设备的这些数据交换。

天线元件的所述实施方式选择不排除其实现的任何其它可能的方法。例如，不损害前述内容的一般性，可对于天线元件12提出实施方式选择，为此，将使用具有相应的尺寸和配置的公共衍射光栅2。另一可能的选择将包括具有单个平面介质波导3或被划分成区段的平面介质波导3的制造天线区段12（见图15）。在这么做时，对于具有单个平面介质波导的选择，区段可由于穿孔和使用金属线32交织介质波导而形成，穿孔间距比波导中的发射波长小得多。这样的金属线将执行分离金属壁的功能。另一选择可包括使用金属支架33将平面介质波导的不同区段组合成公共结构。在第一和第二种情况下，为了排除在金属分离元件32和33被放置的位置上的在所接收的电磁场和衍射光栅2之间的不利的交互作用，衍射光栅2应配备有没有衍射元件的区域34。

根据所提出的雷达-辐射成像方法的可能的实现选择，不损害前述内容的一般性，一些其它天线实现选择将是可能的。

例如，第三天线实施方式选择将是可能的（图16a），根据该实施方式选择，天线包括被称为接收和发射的两个区段，每个区段由使波导适配器6和角动量补偿器8旋转的旋转转子11组成，其中机电驱动器7具有以相同的旋转速度在同一方向上同步地旋转并具有在空间上共线的两个主旋转轴14-1和14-2的两个轴，接收和发射区段的转子11分别与机电驱动器的第一和第二轴刚性地连接，天线的接收区段的旋转波导适配器6安装在机电驱动器的第一轴内部，机电驱动器的旋转输入与天线的接收区段11的转子输出连接，而固定输出是天线的接收输出15-1，天线的发射区段的旋转波导适配器6安装在机电驱动器的第二轴内部，且机电驱动器的旋转输入与天线的发射区段的转子输出连接，而固定输出是天线的发射输出15-2，在这种情况下，接收区段的角动量补偿器8与机电驱动器的第一轴连接，并在与该轴的旋转方向相反的方向上旋转，且发射区段的角动量补偿器8与机电驱动器的第二轴连接，并在与该轴的旋转方向相反的方向上旋转。

天线的实施方式选择3的修改也将是可能的，其中在接收区段中转子11与实施方式选择1和2完全相同，且发射区段的转子11只包含以具有沿着旋转轴14-2定向的单个波束的弱定向的宽带喇叭型天线的形式实施的馈送适配器5，而馈送适配器5的方向图的波束宽度对应于每单次旋转的天线的接收区段的勘测区域的空间角的宽度。

第四天线实施方式选择也将是可能的，根据该实施方式选择，天线包括被称为接收区段以及第一和第二发射区段的三个区段，其中每个区段由旋转转子11、旋转波导适配器6和角动量补偿器8组成，其中机电驱动器7具有以相同的旋转速度在同一方向上同步地旋转并分别具有在空间上共线的三个主旋转轴14-1、14-2和14-3的三个轴，且接收区段以及第一和第二发射区段的转子11分别与机电驱动器的第一、第二和第三轴刚性地连接，天线的接收区段的旋转波导适配器6安装在机电驱动器7的第一轴内部，机电驱动器7的旋转输入与天线的接收区段的转子11的输出连接，而固定输出是天线的接收输出15-1，天线的第一发射区段的旋转波导适配器6安装在机电驱动器7的第二轴内部，且机电驱动器7的旋转输入与天线的第一发射区段的转子11的输出连接，而固定输出是天线的第一发射输出15-2，其中天线的第二发射区段的旋转波导适配器6安装在机电驱动器7的第三轴内部，且机电驱动器7的旋转输入与天线的第二发射区段15-3的转子11的输出连接，而固定输出是天线的第二发射输出，在这种情况下，接收区段的角动量补偿器8与机电驱动器的第一轴连接，并在与该轴的旋转方向相反的方向上旋转，第一发射区段的角动量补偿器8与机电驱动器的第二轴连接，并在与该轴的旋转方向相反的方向上旋转，而第二发射区段的角动量补偿器8与机电驱动器的第三轴连接，并在与该轴的旋转方向相反的方向上旋转，其中天线的接收区段和第一发射区段的发射的极化矢量的空间方位是相同的，且天线的接收区段和第二发射区段的发射的极化矢量的空间方位是相互正交的。

不损害前述内容的一般性，另一天线实施方式选择也将是可能的，额外的轴向对称聚焦透镜确保对位于离天线一段预定距离处的选定图像平面的成像。在这样的情况下，例如由介电材料制成并具有不小于天线转子11的直径的横向尺寸的所述透镜将位于承载设备1上的天线的旋转转子11的前方，透镜轴与天线的旋转轴14重合。

根据第一实施方式选择（见图17a），毫米和亚毫米波雷达-辐射成像系统包括天线35、辐射接收机36、收发机37、经由双向通信线连接的数据收集设备38和成像设备39、以及天线驱动控制设备40和双工器41，在这种情况下，双工器41的输入、第一和第二输出分别连接到天线35的输出、辐射接收机36的输入和收发机37的输入，辐射接收机36的输出经由双向多通道通信线连接到数据收集设备38的第一输入，且收发机39的输出和控制输入分别连接到数据收集设备38的第二输入和第一控制输出，天线35的控制输入和输出分别连接到天线驱动控制设备40的控制输出和输入，天线驱动控制设备40的输出连接到数据收集设备38的控制输入，而天线定位设备10的输出连接到数据收集设备38的第三输入。

在这种情况下，可根据如在本申请中提供的选择1或选择2来实施扫描天线35。

根据第二实施方式选择（见图17b、c），毫米和亚毫米波雷达-辐射成像系统包括天线35、辐射接收机36、收发机37、经由双向通信线连接的数据收集设备38和成像设备39、以及天线驱动控制设备40和双工器41，在这种情况下，双工器41的输入、第一和第二输出分别连接到天线35的接收输出、辐射接收机36的输入和收发机37的输入，辐射接收机36的输出经由双向多通道通信线连接到数据收集设备38的第一输入，收发机37的微波输出连接到天线35的发射输出，以及收发机39的输出和控制输入分别连接到数据收集设备38的第二输入和第一控制输出，天线35的控制输入和输出分别连接到天线驱动控制设备40的控制输出和输入，天线驱动控制设备40的输出连接到数据收集设备38的控制输入，而天线定位设备10的输出连接到数据收集设备38的第三输入。

在这种情况下，可根据如在本申请中提供的选择3来实施扫描天线35。

根据第三实施方式选择（见图17d），毫米和亚毫米波雷达-辐射成像系统包括天线35、辐射接收机36、收发机37、经由双向通信线连接的数据收集设备38和成像设备39、以及天线驱动控制设备40、双工器41和开关单元42，在这种情况下，双工器41的输入、第一和第二输出分别连接到天线35的接收输出、辐射接收机36的输入和收发机37的输入，辐射接收机36的输出经由双向多通道通信线连接到数据收集设备38的第一输入，收发机37的微波输出与开关单元42的输入连接，开关单元42的第一和第二输出分别连接到天线35的第一和第二发射输出，收发机37的输出和控制输入分别连接到数据收集设备38的第二输入和第一控制输出，天线35的控制输入和输出分别连接到天线驱动控制设备40的控制输出和输入，天线驱动控制设备40的输出连接到数据收集设备38的控制输入，而天线定位设备10的输出与数据收集设备38的第三输入连接，且开关单元42的控制输入连接到数据收集设备38的第二控制输出。

在这种情况下，可根据如在本申请中提供的选择4来实施扫描天线35。

具有接收通道的频率划分的多通道辐射接收机的布置的任何已知的选择可用作辐射接收机36（见例如专利(UA)56347,13.04.2001,Multi-BeamScanningRadiometer）。在这种情况下，辐射接收机可包括例如输入微波电路（其包括具有第一和第二接收机校准元件的校准器）、以及微波放大器、第一频率转换器、以及功率分配器，其在每个通道中以第二外差振荡器的不同频率划分成M（M≥1）个相同的信号和到零频率的第二转换的M个频率通道，形成接收通道的中心频率的频谱。在这种情况下，这样的接收机的微波电路的微波输入将是辐射接收机36的输入，且第二频率转换的M个通道的各自的M个模拟输出线连同校准器控制线一起将形成辐射接收机36的输出。

具有脉冲调制信号的无线电定位器的任何已知的单通道或多通道收发机设备可用作收发机37。在使用单通道收发机设备（K=1）的情况下，它可根据脉冲雷达站的接收机的已知方案来实现，并可由Y循环器43（其第一输入是收发机37的输入）、接收机44（其输入连接到循环器43的第二输入，而输出是收发机37的输出）组成（见图17a），以及可包括脉冲发射机模块45（其微波输出连接到循环器43的第三输入，且其起始输入是收发机37的控制输入）。在这种情况下，发射机45的额外的载波信号输出连接到接收机44的额外输入。

在使用多通道收发机设备37（K>1）的情况下，它可根据单通道收发机选择的上述配置方案而实现，然而，例如由于位于具有单个输入和K个输出的额外复用器的输入处，具有通道的频率划分的多通道接收机被考虑为接收机44。在这种情况下，复用器输入将是接收机44的输入，复用器输出将连接到频率通道的K个输入，且频率通道输出将形成接收机44的多通道输出。另一选择可包括利用具有单个输入和K个输出的宽带功率分配器代替复用器。在这种情况下，收发机37的多通道发射机45将包括使用K个独立的发射频率操作的K个发射模块，其中模块的微波输出将连接到第二额外复用器的K个输出，第二额外复用器的输出将连接到循环器43的第三输入。在这种情况下，连接在一起的发射机45的所有发射模块的起始输出将形成收发机37的控制输入，而发射机45的每个发射模块的额外的载波信号输出将连接到接收机44的相应通道的额外输入。

具有连续发射的频率调制信号的无线电定位器的任何已知的收发机设备也可用作基于单通道脉冲收发机的上述方案而建立的收发机37（见例如US2008/0129581,11.10.2005,SystemandMethodforStandoffDetectionofHumanCarriedExplosives），除了在发射机的发射模块在被提供到收发机45的控制输入的信号的效应下以频率调制周期T_em发射连续的频率调制振荡的程度以外，而在发射机45的发射模块的额外输出处，信号形成有相对于发射频率的某个恒定的频移。

不损害前述内容的一般性，对于第二和第三系统实施方式选择，可应用收发机37的方案，而没有输入循环器43。在这种情况下，接收机44的输入将用作输入，而发射模块45的微波输出将用作收发机37的微波输出。

不损害前述内容的一般性，对于第二和第三系统实施方式选择，可应用收发机37的方案，而没有输入循环器43，但有发射机的宽带噪声信号发生器45（见图17c）。在这种情况下，收发机37的多通道接收机44将用作具有K个频率通道的辐射接收机36的模拟，并且在发射机45的额外输出和接收机44的额外输入之间将没有链路。

用于信号的模拟到数字转换的任何已知的微处理器控制的多通道设备可用作数据收集设备38。例如，这样的设备可包括具有标准RAM的控制微处理器和命令/数据总线控制设备、模拟到数字转换的M和K个被控制的输入通道，以及确保至少4个二进制控制的输出信号和至少两个二进制微处理器中断控制输入，以及用于在已知的交换协议之一的基础上（例如基于TCP/IP协议）与外部设备进行信息交换的两个数据输入/输出端口。数据收集设备38的功能还包括在RAM中的数字数据累积，使用这些数据执行运算，例如对M和K个输入中的每个获得的几个连续计数的数字平均，以及借助于信息交换接口确保受控制的数据发送/接收。数据收集设备的命令序列（操作程序）可永久地位于其内部ROM设备中或从进行其最初的初始化的外部发送。对于数据采集设备38的所考虑的结构，模数转换器的M个输入以及第一和第二二进制输出信号共同形成数据收集设备38的第一输入，模数转换器的K个输入和第三二进制输出信号分别是数据收集设备38的第二输入和第一控制输出，第一和第二基于TCP/IP的信息交换端口分别是数据收集设备38的输出和第三输入，第四二进制输出信号是数据收集设备38的第二控制输出，而第一和第二微处理器中断输入充当其控制输入。

成像设备39可在个人计算机的基础上实现，并例如由具有标准输入/输出设备和成像显示器的计算机系统组成。在这种情况下，个人计算机的基于TCP/IP的信息交换端口将用作成像设备39的输入。

从其功能目的方面来说，天线驱动控制设备40是可编程数字机，并设计成控制天线35的机电驱动器7。当例如在步进电动机的基础上实现机电驱动器7时，天线驱动控制设备40应确保电动机的每个功率相的所需构成的脉冲控制信号的形成。在这么做时，它可在微处理器例如单芯片微处理器MCS-96的基础上实现。当这样的微处理器确保并行端口的每个位置（线）的独立控制的可能性时，例如微处理器的并行端口的第一、第二、第三和第四线将形成控制输出（例如，用于控制机电驱动器7的四相步进电动机），并行端口的第五和第六线用作输出，且外部微处理器中断输入用作天线驱动控制设备40的控制输入。

任何类型的频分设备可用作双工器41，确保操作频段划分成具有信号的相互削弱的另两个窄带频率通道，一个带宽的频率在具有另一带宽的通道内。例如，可在具有一个输入和两个输出腿的波导T形桥的基础上实施双工器41，在这种情况下，输出腿配备有所需级的几组高频和低频波导滤波器，确保在不同的通频段和阻挡频段内的信号的选通和削弱。在这种情况下，具有总带宽的T形桥的第一条腿将用作双工器41的输入，而T形桥的其它两条腿将用作双工器41的第一和第二输出。

具有一个输入和两个输出的任何被控高频设备可用作开关单元42，确保其第一或第二输出在二进制控制信号的控制下连接到输入。例如，已知的基于p-i-n二极管的波导控制的开关可用作开关单元42。这样的开关的输入和两个输出分别用作开关单元42的输入、第一和第二输出，而p-i-n开关控制二进制信号的输入用作开关单元42的控制输入。

根据实施方式选择1和2的天线将如下操作（见图4、图9）。机电驱动器7的轴将以恒定的角速度旋转，例如在旋转期T_a=100ms时约10rps，导致与轴连接的天线转子11以相同的速度旋转。外部放射-热辐射以不同的角度落在由平面介质波导3的外表面所确定的天线孔径平面上，穿过平面介质波导3并被衍射光栅2散射。由介质波导3和衍射光栅2形成的开放式电动结构的参数被选择，使得在频段(PI)Δf_m内，在每个时间点处从具有与相应的频段(PI)Δf_m相关的单独波束的空间方位的某个空间角提供的外部发射/辐射被转换成由此被通道传输的介质波导3的表面波，并经由线性波导线匝4、馈送适配器5和旋转波导适配器6而被提供到天线的输出凸缘。在每个时间点的所述空间角由从天线孔径平面的法线计数的角的扇区的空间位置确定，并在空间上与在孔径平面内定向且限定其空间位置的局部坐标系相关。在这种情况下，坐标系的一个轴定位成垂直于天线孔径平面，第二轴位于孔径平面中并确定在平面介质波导7中的所接收的电磁波的传播方向，而第三轴正交于上述两个轴并确定衍射光栅2的散射元件（梳状物）的方位。

相对于天线在外部的接收设备提供所接收的发射的M个频段Δf_m的分离。由于天线的所述开放式电动系统的显著的分散特性，在M个获得的频段Δf_m的每个中，落下的发射以不同的效率被转换。作为结果，在每个时间点，沿着从平面（XOZ）中的轴计数的角坐标Θ，天线形成具有M个最有效的接收方向的M波束方向图17,以确定天线的方向图的M个波束的轴的空间位置。在这种情况下，每个方向θ_m唯一地与相应的频段Δf_m相关，且波束宽度与沿着坐标x的接收孔径的尺寸和频段Δf_m相关，例如在组内的所有波束都具有相同的宽度Δθ=0.5°。当天线电动系统的分散特性只在沿着从平面（YOZ）中的轴计数的第二角坐标Φ的、与参考轴Θ相关的一个方向上显示时，所有波束17-m具有根据相应的空间坐标Y由衍射光栅2的横向尺寸确定的相同的坐标和宽度以这种方式，对于所有波束是相同的，且例如等于

作为天线转子的旋转的结果，M波束方向图17也同步地旋转，在这种情况下，根据特定的波束17-m与值平面Θ内的勘测Θ_a的选定主方向的偏差θ_m，波束17-m中的每个沿着其圆锥母线移动。在M波束方向图旋转的过程中，在单次旋转期间，天线看到具有作为空间轴的主旋转轴14的空间角的圆锥段。

当在发射模式中操作时产生天线中的类似电动转换。如果频段对于接收和发射重合，则波束的空间方向也重合。在用于发射和接收的天线的不同频段(AI)Δf_k和(PI)Δf_m的情况下，分别在其中形成两个波束组和其随后分别在形成雷达和辐射图像时被使用。在这种情况下，在组中的独立波束的数量可以不重合，且将只由对天线的选定角频率因子的所使用的频段KNM的数量确定。

在圆周扫描的过程中，由于角动量补偿器8在相反方向上并以所需速度旋转，天线转子的惯性的角动量被完全补偿。在这种情况下，可通过使用定位设备10改变承载设备1的着落平面的空间方位来改变视角的天线扇区的空间方位，而不用任何相当大的努力。

天线转子11在时间上的独立角位置与位置传感器9和定位设备10所形成的信号的结构刚性地相关。作为结果，在相对于天线在外部的成像设备内在时间间隔T处，当使用定位设备10的安装平面的当前位置和天线转子11相对于通过位置传感器9固定的其初始位置的当前位置的数据（Θ_an，Φ_an）时，确保数据计数(AI)t_nk和(PI)t_nm分别与天线的分别K波束和M波束组的当前空间位置的联系。

在天线转子所进行的每次完整的旋转之后，位置传感器9发出特征信号，其被用在用于分离与天线的单独旋转相对应的数据的外部设备中。当新周期T在定位设备中开始时，天线操作周期重复。

根据实施方式选择3，天线使用两个区段（分别是接收和发射区段）操作，而天线本身具有分别两个输出15-1和15-2。在这种情况下，每个区段具有借助于公共机电驱动器7旋转的转子11，而每个转子11的角动量使用独立的角动量补偿器8而被补偿。在这方面，转子11的旋转轴14-1和14-2在空间上是共线的，且这些转子的旋转以相同的速度被同步地执行。在这么做时，天线的接收区段的转子11只用于接收外部辐射，而天线的发射区段的转子11只用于额外照射容纳相对于天线在外部的发射源的空间。

在这种情况下，天线的接收区段的操作完全对应于根据上面描述的选择1和2的天线操作。发射区段的操作取决于天线的发射区段的转子11是否与接收区段的转子11完全相同。在它们是相同的并在相同的频段内操作的情况下，在操作过程中，天线的接收和发射区段产生类似的多波束方向图，方向图的同名波束在每个时间点分离在视角的天线扇区内的相同的空间元件。作为结果，使用相似但隔开的天线来执行雷达和辐射成像，这增加隔离并减小所接收的雷达和辐射信号的相互影响。

具有天线（其只包括以弱定向喇叭天线的形式的馈送适配器5）的发射区段的转子11的根据选择3的天线的操作并不与上面考虑的选择不同，除了在针对受到所发射和接收的信号的极化矢量的约定空间方位的、天线的接收区段的整个勘测区域而照亮空间的程度以外。

根据实施方式选择4，天线以与根据选择3相同的方式操作，除了在空间交替地由基于相干/重合和交叉极化的信号照亮的程度上以外，在这种情况下，在单个旋转期期间，天线通过基于重合和交叉极化的信号的天线的接收区段的可选接收看到相同的空间角。

根据第一实施方式选择的雷达-辐射成像系统如下操作（见图17a、图9）。经由天线输出15在天线操作频段Δf内的由天线35接收的外部发射被提供到双工器40，其中它被分成具有两个不同的带宽的两个汇集的频率通道，其中第一个带宽由频段(PI)Δf_m形成，而第二个带宽由频段(AI)Δf_k形成，这两个频段分别用于辐射和雷达成像。到达双工器40的第一输出的在频段(PI)Δf_m内的微波信号被提供到辐射接收机36的输入，其中它们被放大，在M个频率通道中被分成M个独立的频段Δf_m，然后它们在根据全功率辐射接收机方案操作的接收机的M个低频通道中被探测、集成和放大。在辐射接收机的输出处接收到的M个模拟信号被提供到数据收集设备38的第一输入。当天线形成在每个频段Δf_m内的单独窄波束时，在辐射接收机36的输出处获得的M个模拟信号将通过其振幅对应于M个独立的空间元件的发射强度。

为了随后使M个辐射信号达到公共强度规模的目的，独立于在M个通道的每个中的放大因子的当前值，辐射接收机36的输入定期地连接到具有不同和已知的强度水平的两个内部校准宽带放射-热辐射源。这样的程序可以例如在它开始之前例如在具有持续时间T的每个成像周期被执行一次。在这种情况下，经由从数据收集设备39到接收机36的校准器控制线以对应于例如天线35的一次完整的旋转的时间间隔连续地提供二进制控制信号。基于它们的改变的组合，接收机36的输入连续地从双工器41的第一输出断开并连接到第一内部放射-热辐射源的输出且然后连接到第二内部放射-热辐射源的输出。在校准周期完成之后，接收机36的输入将重复地连接到双工器41的第一输入。

在双工器40的第二输出处分离的在频段(AI)Δf_k内的微波信号被提供到收发机37的输入，且经由循环器43被提供到雷达接收机44的输入，在雷达接收机44，微波信号被放大、分成K个频段Δf_k、在雷达接收机44的K个通道中被探测、集成和放大。在雷达接收机的输出处获得的K个模拟信号被提供到数据收集设备38的第二输入。

在数据收集设备38在其第一控制输入处生成的周期性控制信号的影响下，收发机37的发射模块45生成具有K个独立的频率的K个微波脉冲信号。经由双工器41和循环器43，这些信号被提供到天线15的输出并发射到空间。如在每个频段Δf_k中，天线形成单独的窄波束，然后所发射的信号暴露K个不同的空间元件，且相应地，在频段Δf_k内反射的信号也从K个不同的空间元件被接收，而在收发机37的输出处获得的K个模拟信号将对应于K个独立的空间元件的后向反射的强度。

此外，由发射模块45发射的、按振幅减小的K个信号的拷贝或在它们的基础上在发射模块45中产生的微波信号经由发射模块45的K个额外的输出被提供到雷达接收机44的K个额外的输入并用于例如在频率转换的过程中处理所接收的雷达信号或调节接收机44的内部外差振荡器的频率。

在天线驱动控制设备40的控制输出处生成的信号的影响下，驱动器7的电动机以恒定的速度持续地旋转，在这种情况下，机电驱动器7的轴也以恒定的速度旋转，例如在旋转周期T_a=100ms时约10rps，导致与轴连接的天线转子11以相同的速度旋转。基于由天线驱动控制设备7的微处理器生成的驱动器7的步进电动机的绕组的选定时钟开关频率，它也形成具有周期Δt的脉冲的序列，周期Δt对应于在转子11的旋转过程中天线波束从一个独立状态转变到另一独立状态的时间。经由驱动器7控制设备的控制输出，这些脉冲被提供到数据收集设备38中的微处理器的中断的第一输入，并循环地发起这个中断处理程序的执行，作为这个执行的结果，在数据收集设备38的模拟到数字转换的M+K个通道中，对在该设备的第一输入处接收的M个模拟信号和对在第二输入处接收的K个模拟信号进行转换。作为结果，对于天线波束(AI)θ_k和(PI)θ_m的每个独立位置，M和K个独立的数字代码在数据收集设备的RAM中分别出现为固定的，分别对应于如天线在特定的时间点接收的自然放射-热辐射和散射雷达辐射的强度。这些时间点在数据收集设备的微处理器中从在其控制输入处从天线驱动控制设备40接收第二中断信号的时间起被计数。这个信号在脉冲信号从天线初始位置传感器9在天线驱动控制设备40的控制输入处被接收到时以周期T_a生成，并对应于在转子11围绕机电驱动器7的轴旋转的过程中相对于天线的承载设备1经过其初始位置的天线转子11。

因此，在天线转子11的单次完整旋转期间，数据收集设备38的微处理器RAM从对应于在天线35的一次旋转期间接收的信号水平的(T_a/Δt)·(M+K)二进制值累积阵列。

独立于模拟到数字信号转换过程，天线旋转轴的角方位的当前坐标值（Θ_an,Φ_an）的数据从天线定位设备10定期地传输到数据收集设备38。在这种情况下，这些值到数据收集设备38的传输频率可例如对应于天线旋转频率，且对连续坐标值（Θ_an,Φ_an）的传输的请求可由数据收集设备38发起。因此，在周期T期间，天线35的定位设备10执行完整的运动周期，作为这个执行的结果，天线35的旋转轴14回到其初始位置。在这整个周期期间，N个独立的坐标值（Θ_an,Φ_an）被提供到数据收集设备38。

以这种方式，在雷达辐射成像系统的一个完整的操作周期期间，数据收集设备38的存储器以数字形式为天线轴14的N个独立的空间位置（Θ_an,Φ_an）连续地累积与在接收辐射信号时的天线波束的N·(T_a/Δt)·M个独立位置和在接收雷达信号时的天线波束的N·(T_a/Δt)·K个独立位置相对应的数据、以及此外对辐射接收机36的M个通道的(T_a/Δt)·M个校准计数。基于在周期开始时获得的校准计数，在计算过程中，例如在两点校准方案的已知线性转换程序的基础上使辐射值达到公共标度亮度温度，从而消除辐射接收机36的M个通道的传输因子的任何差异。

当它们在空间勘测周期T期间或在其完成之后被接收到时，累积的数据经由双向数据通信线从数据收集设备38提供到成像设备39。

在成像设备39中，在计算程序的循环执行的情况下，对于在接收辐射信号时的天线波束的N·(T_a/Δt)·M个独立位置和在接收雷达信号时的天线波束的N·(T_a/Δt)·K个独立位置中的每个，基于三角比，相应的图像元件的空间坐标被计算，以及每个所获得的数字计数的坐标与具有在图像平面中的选定坐标增量Δx、Δy的统一空间网的坐标的接近度被分析。在这种情况下，每个计数被分配坐标网格的最近节点的坐标，且接着单独地对于雷达数据和单独地对于辐射数据，将对该坐标网格的每个节点获得的值取平均。因此，作为在可视化设备39中的计算机程序的执行的结果，在时间间隔T内，空间计数的阵列对于雷达和辐射图像呈现为完整的，雷达和辐射图像的空间坐标适合于平面中的图像的选定标度网格，且雷达和辐射图像的平均值对应于所接收的信号的水平。在下一计算阶段，在成像设备39中，当使用用于将计数值转换成图像元素的亮度的线性或非线性程序时，这些水平被转换成亮度或颜色标度。在该程序完成之后，独立地用于雷达和辐射图像的所形成的数据阵列显现在成像设备39的显示器上，和/或以图像文件序列的形式保存在电子或磁性数据寄存设备上。

这意味着雷达和辐射成像系统的操作周期的完成，且系统进行下一周期的执行。

不损害前述内容的一般性，根据第一实施方式选择的雷达和辐射成像系统的操作可补充有额外的计算程序。例如，作为额外的程序，基于同时获得的雷达和辐射图像，可建立组合的图像，其元素的亮度将根据某种决策规则来确定。作为另一额外的程序，可考虑雷达数据处理算法，根据该算法，另外计算从天线35到雷达图像中的观察到的表面元素的距离的值。例如基于与通过发射模块45产生微波脉冲的动量有关的雷达信号的模拟到数字转换的动量的延迟的数据，这样的计算将是可能的。为了固定这个动量，可安排与辐射信号比较具有明显更高的频率的K个雷达信号的模拟到数字转换，在这种情况下，在时间间隔Δt接收的雷达计数的数量增加了相应的倍数。作为结果，成像设备39中的雷达图形可在3D坐标基上形成，其中可对在距离标度上的每个选定距离形成单独的图像。

不损害前述内容的一般性，可考虑根据第一实施方式选择的雷达和辐射成像系统的操作，其服从于收发机37在频率调制信号生成和处理模式中的操作。在这种情况下，收发机37发射连续的振荡，且由于其载波频率的变化，天线35的波束沿着空间中的天线波束所产生的圆锥表面的半径进行扫描。如在这种情况中，在时间间隔Δt期间，天线波束采用K个独立的位置，然后在数据收集设备38的第二输入处的雷达信号的模拟到数字转换频率的相应增加的情况下，在时间间隔Δt期间，将对波束(AI)θ_k的K个独立的位置的雷达信号获得独立的K个计数。至于其余部分，根据该实施方式选择的雷达和辐射成像系统的操作将对应于具有如上所述的K个同时发射的信号的选择。

不损害前述内容的一般性，根据第一实施方式选择的雷达和辐射成像系统的操作可扩展到第二实施方式选择，其中在脉冲或频率调制模式中由收发机37生成的微波信号使用额外的弱定向旋转天线被发射或辐射到空间中，收发机45的微波输出连接到该弱定向旋转天线的输出。当在每个时间点的两个天线的极化矢量的空间方位相同时，上面考虑的系统操作的所有特性将保持不变，除了在只对接收进行雷达信号的空间选择的程度上以外。

不损害前述内容的一般性，可考虑根据第二实施方式选择的雷达和辐射成像系统的操作，连同收发机37在具有汇集的频段(AI)Δf_k的宽带噪声信号的生成模式中的操作。这个选择的主要差别是不可能在不实施额外的校正处理活动的情况下为雷达信号获得关于距离的信息。同时，使用相同的噪声结构对相同的空间元件同时获得关于自己的放射-热辐射的强度和信号的后向散射的数据将允许探测额外的信息属性并消除数据解释中的非唯一性。

不损害前述内容的一般性，根据第二实施方式选择的雷达和辐射成像系统的操作可扩展到第三实施方式选择，其中由收发机37生成的微波信号将使用开关单元42可选地提供到两个弱定向发射天线的输入，这两个天线被安装成服从于极化矢量的相互正交的空间方位。在这种情况下，在收发机37连接到相对于接收天线具有极化矢量的重合位置的发射天线的情况下，将获得雷达信号的值，且将对电磁场的重合的极化分量形成图像，以及在收发机37连接到相对于接收天线具有极化矢量的正交位置的发射天线的情况下，将获得雷达信号的值，且将对电磁场的交叉的极化分量形成图像。由于开关单元42的控制信号与数据收集设备38中的雷达数据处理过程的同步，所述计数将根据其与重合或正交极化方位的对应性的标准被划分，作为这个划分的结果，成像设备39将对雷达信号的两个不同的极化分量形成两个独立的图像。

Claims (19)

1.一种成像系统，包括毫米或亚毫米波源和至少一个被配置成实现组合的雷达和辐射成像方法的天线，所述天线包括：

发射输出，用于将毫米或亚毫米波发射到要成像的物体上；

承载设备，其上刚性地安装：

旋转波导适配器，其提供所述天线的输出；和

机电驱动器，其输出轴被定义为所述天线的主旋转轴；以及

位置传感器；

其中所述天线还包括：

天线转子，所述天线转子的旋转被配置成由所述承载设备的所述机电驱动器的输出轴控制，所述天线转子包括：

至少一个2D衍射光栅；

平面介质波导，其在衍射场上连接到所述2D衍射光栅；

线性波导线匝；以及

馈送适配器；

其中，所述成像系统还包括：

多通道收发机，其可操作地连接到所述天线的输出以支持来自一个多波束组的雷达图像形成；和

多通道接收机，其可操作地连接到所述天线的输出以支持来自另一个多波束组的辐射图像形成。

2.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述承载设备上还安装有角动量补偿器。

3.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述平面介质波导、线性波导线匝和馈送适配器在结构上被设计为单个介电材料元件，以薄金属膜的形式的连续导电层被施加到在所述平面介质波导的表面之外的所述元件的相应部分。

4.一种成像系统，包括毫米或亚毫米波源和至少一个被配置成实现组合的雷达和辐射成像方法的天线，所述天线包括：

发射输出，用于将毫米或亚毫米波发射到要成像的物体上；

承载设备，其上刚性地安装：

旋转波导适配器，其提供所述天线的输出；和

机电驱动器，其输出轴被定义为所述天线的主旋转轴；以及

位置传感器；

其中所述天线还包括：

天线转子，所述天线转子的旋转被配置成由所述承载设备的所述机电驱动器的输出轴控制，所述天线转子包括：

至少一个2D衍射光栅；

多个天线元件；和

相位调整单元，

其中每个天线元件包括平面介质波导、线性波导线匝和向所述相位调整单元提供输出的馈送适配器，且

其中所述相位调整单元被配置成向所述旋转波导适配器提供输入；

其中，所述成像系统还包括：

多通道收发机，其可操作地连接到所述天线的输出以支持来自一个多波束组的雷达图像形成；和

多通道接收机，其可操作地连接到所述天线的输出以支持来自另一个多波束组的辐射图像形成。

5.根据权利要求4所述的成像系统，其中所述天线转子的所述衍射光栅对所述多个天线元件中的每个是共用的。

6.根据权利要求5所述的成像系统，其中所述多个天线元件中的每个具有单位平面介质波导，所述单位平面介质波导由于介电材料中的金属线而被分成与天线元件一样多的区段，确保在所述介电材料内部的电磁波的完全反射，在这种情况下，所述金属线使所述平面介质波导的逐点工作表面沿着所需的边界线彼此接合，且所述金属线之间的距离比在所述天线的操作频段Δf内的所述平面介质波导中的波长小得多，而所述金属线在所述介质波导的工作表面上彼此电连接，形成具有相同的电位的电路。

7.一种同时形成雷达和辐射图像的方法，所述方法包括：

由于以周期T_a围绕与波束轴不重合的旋转轴的天线波束旋转，以时间周期T循环地勘测选定空间区段，其中T_a≤T，

使用发射源照射所述选定空间区段，

接收被所述天线波束分离的空间元件所反射的发射信号的一部分，

以计数的时间序列的形式表示所接收的信号，所述计数的总数量为N，其中所述序列中的独立的计数数量n,n＝t_n/Δt由从连续图像的形成开始的时间起消逝的时间间隔t_n和在天线旋转过程中波束从一个独立状态转变到另一独立状态所花费的时间Δt确定，其中N≥1，Ν≥n≥1，且T≥t_n≥0，

建立2D图像，所述2D图像的每个元素亮度与所述时间序列中的相应计数n的值相关，且所述2D图像的元素的空间坐标基于所述时间序列中的计数数量n来确定，其中在时间间隔T中为具有重合的空间坐标的计数形成图像时，对于每个独立的空间坐标值对从所述序列获取的值执行取平均的运算，

其中所述2D图像的建立包括在时间间隔T期间同时地或在时间间隔2T期间连续地形成两个图像——雷达(AI)和辐射(PI)，对于这两个图像，同时形成时间计数的几个序列，分别是(AI)t_nk和(PI)t_nm，在这种情况下，每个序列对应于单独地产生的天线波束，其中K个天线波束参与雷达成像(AI)且M个天线波束参与辐射成像(PI)，且每个所述波束的勘测方向在正交角坐标基(Θ,Φ)上被表示，且在时间点t_n分别由坐标和描述,所述坐标从确定在所述时间点t_n天线孔径平面的空间方位的空间矢量r_n计数，其中K≥k≥1，K≥1，M≥m≥1，且M≥1。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在任一时间点t_n的所有天线波束的勘测方向和是相同的，但在任一时间点t_n用于雷达图像的K个波束的勘测方向(AI)θ_kn彼此不同，且在任一时间点t_n用于辐射图像的M个波束的方向(PI)θ_mn彼此不同。

9.根据权利要求7所述的方法，其中通过分别从天线的总频段Δf分离出较窄频段(AI)Δf_k和(PI)Δf_m，以接收方向由空间坐标Θ分别频率划分成K和M个独立的方向为代价，方向(AI)θ_kn和(PI)θ_mn在具有分散特性的天线中产生，其中每个较窄频段定义分别在系统的雷达部分中数量为k和在系统的辐射部分中数量为m的单独的接收通道，其中在成像过程中，对所述勘测方向 中的每个的所发送和接收的发射的极化矢量的位置将根据具有天线旋转周期T_a的循环规律对所有波束同步地改变其方位。

10.根据权利要求9所述的方法，在所述天线的所述总频段Δf内，对于雷达图像与具有从所述天线旋转轴的最大偏差的波束(AI)θ_k相对应的部分频段(AI)Δf_k包括边缘频率f_max或f_min之一，其中Δf＝f_max-f_min。

11.根据权利要求10所述的方法，其中对于辐射图像与具有从所述天线旋转轴的最大偏差的波束(PI)θ_M相对应的部分频段(PI)Δf_M包括在频段Δf内的相对边缘频率，即，分别f_min或f_max，在这种情况下，天线旋转轴以坐标Θ表示的方位Θ_a对应于在观察角Θ_a＝((AI)θ_k+(PI)θ_M)/2的扇区内的角度的平均值。

12.根据权利要求10所述的方法，其中对于辐射图像与具有从所述天线旋转轴的最大偏差的波束(PI)θ₁相对应的部分频段(PI)Δf₁包括在频段Δf内的相对边缘频率，即，分别f_min或f_max，在这种情况下，天线旋转轴以坐标Θ表示的方位Θ_a采用自天线孔径平面的法线从0°到±90°的值，除了值Θ_a＝((AI)θ_k+(PI)θ_M)/2以外。

13.根据权利要求7所述的方法，其中所述发射源是噪声信号源。

14.根据权利要求7所述的方法，其中所述发射源是可变频率信号源，在这种情况下，在包括部分频段(AI)Δf_k的雷达图像的总频段Δf_AI内，Δf_AI∈(AI)Δf_k，以所述发射源的频率的连续或阶梯式变化为代价而形成用于雷达成像(AI)的K个波束，其中源频率变化增量等于所述部分频率带宽(AI)Δf_k，且源频率变化周期和雷达图像(AI)中的K个波束的空间方位的相应变化在不超过所述序列内的单个增量Δt的时间间隔内被执行。

15.根据权利要求7所述的方法，其中所述发射源包括在K个频段(AI)Δf_k内同时操作的K个脉冲发射源，在这种情况下，在天线和反射空间元件之间的距离用作对雷达图像(AI)中的每个元素获得的额外的信息，其中，基于与所发射的信号有关的所接收的信号的时间延迟对K个通道中的每个来计算所述距离。

16.根据权利要求7所述的方法，还包括第二天线。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，两个天线是独立的、相同的和同步旋转的天线，其用于发射和接收，分别是发射和接收天线，安装在公共定位设备上并在每个天线中有在相同的频段(AI)Δf_k内形成的相等数量K的波束，以及在每个天线中有在相同的频段(PI)Δf_m内形成的相等数量M的波束，在这种情况下，所述发射天线的波束的空间坐标成对地与所述接收天线的波束的空间坐标重合。

18.根据权利要求7所述的方法，其中雷达图像的总频段Δf_AI的位置和辐射图像的总频段Δf_PI的位置在主动和被动图像形成过程中在所述总频段Δf内随着在所述天线旋转周期T_a的变化而一致改变。

19.一种成像系统，包括：

至少一个毫米或亚毫米波源；

两个发射天线，所述两个发射天线没有分散特性并具有周期T_a并且被配置为围绕其旋转轴与接收天线同步地旋转，所述发射天线的旋转轴在每个时间点t_n处的空间方位与所述接收天线的旋转轴的空间方位重合，在这种情况下，所述发射天线和所述接收天线的信号的极化矢量的方位在每个时间点t_n处是相同的，

其中，所述毫米或亚毫米波源被配置成交替地或同时地被供给至所述两个发射天线的输入；以及

所述接收天线被配置成旋转以使得：

a)当毫米或亚毫米波被供给至相对于接收天线具有极化矢量的重合位置的发射天线时，将获得雷达信号的值并且将针对电磁场的重合的极化分量形成图像；

b)当毫米或亚毫米波被供给至相对于接收天线具有极化矢量的正交位置的发射天线时，将获得雷达信号的值并且将针对电磁场的正交的极化分量形成图像。