电磁波成像系统及天线阵列信号校正方法技术方案

公开了电磁波成像系统及天线阵列信号校正方法。在一示例中，电磁波成像系统可以包括：天线阵列，用于接收来自目标物体的电磁波，并将电磁波转换为电信号；信号处理单元，用于对电信号进行处理，以获得目标物体的图像；以及距离测量装置，用于测量目标物体到天线阵列的距离，其中，信号处理单元至少部分地基于所测量的距离来对电信号进行校正。

Electromagnetic wave imaging system and antenna array signal correction method

Electromagnetic wave imaging system and antenna array signal correction method. In one example, the electromagnetic wave imaging system may include an antenna array for receiving electromagnetic wave from the target object, and the electromagnetic waves into electrical signals; a signal processing unit for processing the electrical signal to obtain image objects; and the distance measuring device for measuring the object to the antenna array among them, the distance, the signal processing unit based at least in part on the measured distance to correct signal.

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及电磁波成像
，具体地，涉及一种能够实时调整焦距的电磁波成像系统及天线阵列信号校正方法。
技术介绍
目前，被动式综合孔径电磁波成像技术已在射电天文、地球遥感和探测等领域取得了广泛的应用，频段覆盖整个微波、毫米波、太赫兹波段，随着技术的进步还可以继续向更高频率的电磁波扩展。其成像原理如下。具体地，在空间中的一个平面内合理布置多个接收天线形成天线阵列。该平面称为天线平面。天线阵列中的第i个天线和第j个天线接收到的信号进行复相关，可得到一个可视度值Vij。假设接收天线的数量是N，那么就可以得到N(N-1)个可视度值。实际上，根据接收天线的布置方式，这N(N-1)个可视度值中存在冗余，可以不计算其中冗余的部分可视度值。根据被动式综合孔径电磁波成像算法，就可以计算出射向天线平面的电磁波的角分布。当目标物体距离天线平面足够远时(即天线阵列的尺度小于目标物体到天线平面的距离的例如百分之一时；天线阵列的尺度可以用相距最远的两个天线之间的距离表示)，就可以认为该角分布即是目标物体各处发射电磁波的强度的空间分布。射电天文、地球遥感和探测等被动式综合孔径电磁波成像技术的传统应用领域都是满足该条件的。被动式综合孔径电磁波成像算法所需要的可视度值应该是通过天线平面上的天线接受面的电磁波信号计算得出的。但实际上接收到的电磁波要经过天线以及后续电路的传输和处理之后才能获得可视度值，而且各天线以及后续电路的增益也有所不同，因此要对此可视度值进行校正。另外，要对近距离(即天线阵列的尺度大于目标物体到天线平面的距离的例如百分之一)目标物体进行成像，也需要对可视度值进行校正。一种可行的校正方法如下所述。具体地，用Vij表示实际测量得到的可视度值(即校正前的可视度值)，用V‘ij表示被动式综合孔径电磁波成像算法所需要的可视度值(即校正后的可视度值)。假设需要对距离天线平面L的目标物体进行成像，那么可以在天线阵列的轴线上距离天线平面L的位置放置一个点状电磁波源。测量第i个天线和第j个天线的可视度值Vij，令校正因子Cij＝Vij。在对目标物体进行成像测量时，就有：V‘ij＝Vij/Cij。然后将V‘ij代入被动式综合孔径电磁波成像算法即可得到天线阵列的轴线附近的距离天线平面L的目标物体的清晰图像。我们把L称为该系统的焦距。但是，采用上述校正方法的被动式综合孔径电磁波成像系统只能对距离天线平面L的目标物体进行清晰成像，当目标物体到天线平面的距离偏离L后其图像就迅速变的模糊不清。要对其它距离的物体进行成像，就需要重新校正以改变系统的焦距到需要的值。这使得这种被动式综合孔径电磁波成像系统在对近距离目标进行成像时使用十分不便，对运动目标更是无法成像。
技术实现思路
本公开的目的至少部分地在于提供一种电磁波成像系统和一种对天线阵列信号进行校正的方法。根据本公开的一个方面，提供了一种电磁波成像系统，包括：天线阵列，用于接收来自目标物体的电磁波，并将电磁波转换为电信号；信号处理单元，用于对电信号进行处理，以获得目标物体的图像；以及距离测量装置，用于测量目标物体到天线阵列的距离，其中，信号处理单元至少部分地基于所测量的距离来对电信号进行校正。根据一实施例，该电磁波成像系统还可以包括：存储单元，存储有一标定点处针对天线阵列中每两个天线之间可视度值的校正因子，其中，对于每两个天线，信号处理单元根据该标定点到这两个天线之间的距离差以及目标物体到这两个天线之间的距离差，从所存储的校正因子得到对电信号进行校正的校正因子。在一示例中，对于天线阵列中任意两个天线i和j，设标定点A到天线i的距离与到天线j的距离之差为ΔAij，目标物体B到天线i的距离与到天线j的距离之差为ΔBij，所存储的针对天线i和j的校正因子为VAij，则所得到的针对天线i和j的校正因子为：VijB=VijA*e2πJ(ΔijB-ΔijA)λ*Pij]]>其中，J是虚数单位，即J2＝-1，λ是电磁波的波长，Pij是对信号功率的修正。例如，Pij＝1。根据一实施例，该电磁波成像系统还可以包括：存储单元，存储有一系列标定点处针对天线阵列中每两个天线之间可视度值的校正因子，其中，信号处理单元基于距离测量装置所测量的目标物体到天线阵列的距离，选择与所述一系列标定点中一个或多个相对应的校正因子，作为对电信号进行校正的校正因子。在一示例中，可以选择与目标物体之间的距离小于一定阈值的标定点相对应的校正因子作为对电信号进行校正的校正因子。例如，可以选择与目标物体之间的距离最小的标定点相对应的校正因子作为对电信号进行校正的校正因子。当选择了与多个标定点相对应的校正因子时，可以将这些校正因子的插值值作为对电信号进行校正的校正因子。根据一实施例，信号处理单元对于根据来自信号处理单元的电信号而获得的天线i和j的可视度值Vij，按如下公式进行校正：V‘ij＝Vij/VCij，其中VCij是所确定的对电信号进行校正的校正因子，并使用校正后的可视度值V‘ij进行成像。根据本公开的另一方面，提供了一种对来自天线阵列的电信号进行校正的方法，其中天线阵列接收来自目标物体的电磁波且接收到的电子波被转换为电信号，该方法包括：测量目标物体到天线阵列的距离；至少部分地基于所测量的距离来对电信号进行校正。根据一实施例，校正可以包括：对于天线阵列中的每两个天线，根据一标定点到这两个天线之间的距离差以及目标物体到这两个天线之间的距离差，从预先利用该标定点得到的针对这两个天线之间可视度值的校正因子，得到对电信号进行校正的校正因子。根据另一实施例，校正可以包括：预先利用一系列标定点得到的针对天线阵列中每两个天线之间可视度值的校正因子；以及基于目标物体到天线阵列的距离，选择与所述一系列标定点中一个或多个相对应的校正因子，作为对电信号进行校正的校正因子。根据本公开实施例的电磁波成像系统将可以实时调整焦距，并因此可以对运动目标连续进行清晰的成像。附图说明通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是示出了根据本公开实施例的电磁波成像系统的方框图；图2是示出了根据本公开实施例的确定校正因子的示意图；以及图3是示出了根据本公开另一实施例的确定校正因子的示意图。具体实施方式以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。这里使用的词语“一”、“一个(种)”和“该”等也应包括“多个”、“多种”的意思，除非上下文另外明确指出。此外，在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁波成像系统，包括：天线阵列，用于接收来自目标物体的电磁波，并将电磁波转换为电信号；信号处理单元，用于对电信号进行处理，以获得目标物体的图像；以及距离测量装置，用于测量目标物体到天线阵列的距离，其中，信号处理单元至少部分地基于所测量的距离来对电信号进行校正。

【技术特征摘要】
1.一种电磁波成像系统，包括：天线阵列，用于接收来自目标物体的电磁波，并将电磁波转换为电信号；信号处理单元，用于对电信号进行处理，以获得目标物体的图像；以及距离测量装置，用于测量目标物体到天线阵列的距离，其中，信号处理单元至少部分地基于所测量的距离来对电信号进行校正。2.根据权利要求1所述的电磁波成像系统，还包括：存储单元，存储有一标定点处针对天线阵列中每两个天线之间可视度值的校正因子，其中，对于每两个天线，信号处理单元根据该标定点到这两个天线之间的距离差以及目标物体到这两个天线之间的距离差，从所存储的校正因子得到对电信号进行校正的校正因子。3.根据权利要求2所述的电磁波成像系统，其中，对于天线阵列中任意两个天线i和j，设标定点A到天线i的距离与到天线j的距离之差为ΔAij，目标物体B到天线i的距离与到天线j的距离之差为ΔBij，所存储的针对天线i和j的校正因子为VAij，则所得到的针对天线i和j的校正因子为：VijB=VijA*e2πJ(ΔijB-ΔijA)λ*Pij]]>其中，J是虚数单位，即J2＝-1，λ是电磁波的波长，Pij是对信号功率的修正。4.根据权利要求3所述的电磁波成像系统，其中，Pij＝1。5.根据权利要求1所述的电磁波成像系统，还包括：存储单元，存储有一系列标定点处针对天线阵列中每两个天线之间可视度值的校正因子，其中，信号处理单元基于距离测量装置所测量的目标物体到天线阵
\t列的距离，选择与所述一系列标定点中一个或多个相对应的校正因子，作为对电信号进行校正的校正因子。6.根据权利要求5所述的电磁波成像系统，其中，选择与目标物体之间的距离小于一定阈值的标定点相对应的校正因子作为对电信号进行校正的校正因子。7.根据权利要求6所述的电磁波成像系统，其中，选择与目标物体之间的距离最小的标定点相对应的校正因子作为对电信号进行校正的校正因子。8.根据权利要求5所述的电磁波成像系统，其中，当选择了与多个标定点相对应的校正因子时，将这些校正因子的插值值作为对电信号进行校正的校正因子。9.根据权利要求2或5所述的电磁波成像系统，其中，信...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，李元景，赵自然，吴万龙，沈宗俊，刘以农，杨洁青，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11