本发明专利技术公开了一种模数混合阵列多波束成像系统，包括天线阵列和与之对应的接收阵列。接收阵列中的每个接收单元包括射频接收、上变频和下变频变频器、基带低通滤波器、多路模拟基带多波束形成矩阵单元。阵列多波束成像系统可以同时接收的射入的射频信号，首先做模拟多波束形成，再做数字多波束形成，最终形成二维图像信号输出。采用人工智能视觉神经网络或图像处理软件，用机器视觉来取代人眼视觉监测，检测速度会更快。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种模数混合阵列多波束成像系统，包括天线阵列和与之对应的接收阵列。接收阵列中的每个接收单元包括射频接收、上变频和下变频变频器、基带低通滤波器、多路模拟基带多波束形成矩阵单元。阵列多波束成像系统可以同时接收的射入的射频信号，首先做模拟多波束形成，再做数字多波束形成，最终形成二维图像信号输出。采用人工智能视觉神经网络或图像处理软件，用机器视觉来取代人眼视觉监测，检测速度会更快。【专利说明】-种基于模数混合二维相控阵射频多波束智能成像系统
本专利技术设及微波相控阵或ΜΙΜΟ阵列应用，如微波成像技术，卫星通信和卫星遥感 技术。应用场合包括反恐人体安检微波成像，卫星遥感微波成像。
技术介绍
完全的模拟射频相控阵只能形成单波束，故其接收机在捜索扫描上速度慢，信噪 比低，探测距离近。用模拟射频相控阵单波束技术做二维成像，有灵敏度低，成像时间长等 缺点。 数字多波束射频相控阵接收机，可W克服模拟射频相控阵，可W同时生成二维信 号，是一种理论上的理想相控阵接收系统。但是在实际中只能在窄带系统中实现，其原因为 是在宽带的情况下，需要满足那奎斯特取样定理的高速的模数转换器(ADC)，很难做到体积 小耗电低，因此难W在狭小的空间内与微波相控阵的接收机中的接收通道安装在一起。另 外由于在ADC之前没有做空间滤波，为了不被干扰信号影响，需要较大的动态范围和较多的 量化电平数，故而大大提高了对ADC设计的要求。较大动态范围的ADC和较多的量化电平数， 意味着大的功率消耗。大的功率消耗带来较大的电流脉冲，造成大的干扰脉冲电压，使得 ADC的设计更加困难。 数字多波束射频相控阵接收机的大功率消耗造成散热问题，而器件过热时可能导 致器件损坏。较大的动态范围和较多的量化电平数，同时要求较多的独立供电网络，意味着 更多的封装引脚，要求更大的忍片封装，也给系统的设计和集成造成巨大的挑战。 另一个问题是大量的图像信息识别和处理问题。如在反恐人体安检微波成像系统 中，人的衣物呈透明状，无法遮体，侵犯人的隐私，另外，大量的图像信息，造成人工监测视 觉疲劳。
技术实现思路
本专利技术针对上述的技术问题，专利技术一种模数混合二维阵列射频多波束智能成像系 统，其特征在于在接收时，接收阵列中的每个接收单元的模拟基带多波束形成复数因子加 权矩阵单元，根据基带低通滤波器的输出，在多个特定的入射角的信号在第一维度方向上 按多个特定的复数加权因子矩阵加权，使多个同时接收到的接收信号在第一维度的多个相 应方向上达到时间上的同步，形成并行的模拟基带多波束信号输出。并行的模拟基带多波 束信号输出经并行模数转换器转变为第一维度的并行的数字基带多波束信号。第一维度的 并行的数字基带多波束信号在阵列的第二维度上，由数字信号处理器或其它硬件，完成二 维空间可分的多波束基带信号的形成。 上述运种特征，即在第一维度先做模拟的多波束形成，然后再在第二维度上做数 字的多波束形成，最后形成二维的图像，故称为模数混合射频多波束。本专利技术所要解决的 另一个技术问题是图像识别和目标检测问题，其特征在于，采用人工智能视觉神经网络对 二维基带多波束图像进行图像识别和过滤，检测敏感物体的图形。如在反恐人体安检微波 成像系统中，由于透视检测，侵犯人身的隐私，在应用上会受到限制。采用人工智能视觉神 经网络，用机器视觉来取代人眼视觉监测，不会侵犯个人隐私，检测速度会更快，更不会出 现视觉疲劳。在卫星遥感成像系统中的海量图像信息，也可通过人工智能视觉神经网络对 二维基带多波束图像进行图像识别和过滤，迅速发现目标，检测到感兴趣的敏感物体的图 形。在飞行物的目标探测上的应用也是如此。【附图说明】 图1模数混合二维阵列射频多波束智能成像系统框图； 图中标号所表示的部件或部位为：1-第一维度方向；2-第二维度方向；3-接收单元； 4-接收通道阵列;5-并行接口总线;6-并行数模转换器单元;7-并行数字信号处理二维 成像单元;8-射频福射源单元;9-显示屏幕和人机接口； 10-人工智能视觉神经网络。 图2可分解为接收子矩阵的模数混合二维阵列射频多波束智能成像系统局部框图； 图中标号所表示的部件或部位为：1-第一维度方向；2-第二维度方向；3-接收单元； 4-接收通道阵列;5-并行接口总线;6-并行数模转换器单元;7-并行数字信号处理二维 成像单元。 图3模拟一维接收通道阵列与接收单元的忍片结构图和复数加权因子电路结构图； 图中标号所表示的部件或部位为：1-接收单元;2-天线;3-低噪声放大器;4-带通 滤波器;5-下变频器;6-多路复数加权因子单元;7-复数加权因子单元。 图4并行的数字信号处理二维成像单元框图； 图中标号所表示的部件或部位为：1-来自并行数模转换器单元;2-并行数字信号处 理二维成像单元;3-幅度检测/功率检测;4-数字处理器与控制器;5-人工智能视觉神经 网络/图像识别与处理;6-显示器接口无线/有线。 图5可控射频福射源单元示意图； 图中标号所表示的部件或部位为：1-可控射频福射源单元;2-接收通道阵列。图6模 数混合二维阵列射频多波束智能成像系统固定型的大型设备示意图； 图中标号所表示的部件或部位为：1-接收子矩阵;2-可控射频福射源单元。图7模数 混合二维阵列射频多波束智能成像系统便携型的小型设备示意图； 图中标号所表示的部件或部位为：1-终端设备;2-便携提包。 图8模数混合二维阵列射频多波束智能成像系统在无人飞行器的示意图； 图中标号所表示的部件或部位为：1-探测目标;2-飞行物。【具体实施方式】 模数混合二维阵列射频多波束智能成像系统框图见图1。模数混合二维阵列射频 多波束智能成像系统包括天线阵列和与之对应的接收通道阵列。接收通道阵列具有NxM个 接收单元，即在第一个维度的方向上有N组单元，在第二个维度的方向上有Μ组单元，运里的 组可W是行或是列。换句话说，阵列可W水平放置，也可垂直放置。 在接收通道阵列中的每个接收单元包括:天线输入电路，如输入己伦或射频滤波 器;射频接收低噪声放大器用于放大射频信号;一级或两级下变频器，将输入射频信号下变 频到基带信号;射频带通滤波器或中频滤波器和基带滤波器，用于滤除干扰信号;模拟基带 多波束形成复数因子加权矩阵单元，用于产生多个波束的基带信号，并根据所需要的角度 和幅度对基带信号进行加权，达到多路信号各自相干接收;本地接收时钟产生电路，产生所 需要的本地振荡时钟信号用于下变频器;接收波束控制器用于控制每个接收单元的多个波 束的相位和幅度;接收数据接口电路负责接收来自系统的控制指令用于多个波束的相位和 幅度的控制，W达到波束的扫描覆盖。 模数混合二维阵列射频多波束智能成像系统在第一个维度上将所有阵列中的接 收单元进行模拟相干叠加，在空间上做空域滤波，然后在第一个维度的方向上产生Μ组模拟 的多波束信号。假设波束的数量为η。 模数混合二维阵列射频多波束智能成像系统还包括:并行模数转换器单元用于将 Μ组η波束的模拟信号转变为Μ组η波束的数字多波束信号;并行数字信号处理二维成像单元 用于将Μ组η波束的二维的数字波束信号转变为二维的数字图像信号，并通过分时扫描达到 扫描覆盖，完成整幅图像的合成。 模数混合二维阵列射频多波束智能本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模数混合二维阵列射频多波束智能成像系统，其特征在于，包括天线阵列和与之对应的接收通道阵列；接收通道阵列中的每个接收单元包括：射频接收低噪声放大器、至少一个下变频器、射频和基带滤波器、模拟基带多波束形成复数因子加权矩阵单元、本地接收时钟产生电路、接收波束控制器和接收数据接口电路；并行模数转换器单元；并行二维数字信号处理成像单元；可控射频辐射源单元。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：慕丰浩，徐立，
申请(专利权)人：慕丰浩，徐立，
类型：发明
国别省市：北京;11
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