损耗补偿的双站毫米波成像装置及方法制造方法及图纸

本公开提供了一种损耗补偿的双站毫米波成像装置及方法，建立目标物的回波模型，进行横向傅里叶变换，将回波信号变换到空间波数域；将二维空间波数域回波数据乘以波数域的损耗补偿因子，对距离向每个切片的数据进行损耗补偿；将波数域损耗补偿后的数据，乘以参考点相位指数项，对一维阵列接收天线距离徙动产生的散焦进行初步校正；进行二维傅里叶逆变换，将回波信号变换回空间域；将二维空间域数据乘以空间域的损耗补偿因子，完成重建图像数据的损耗补偿，得到目标物的反射系数。实现了损耗补偿，提高了重建图像质量。

Loss Compensation Bistatic Millimeter Wave Imaging Device and Method

【技术实现步骤摘要】
损耗补偿的双站毫米波成像装置及方法
本公开涉及毫米波成像
，特别涉及一种损耗补偿的双站毫米波成像装置及方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。频率在30GHz～300GH范围内的毫米波凭借其穿透性好、成像分辨率高、非电离辐射等优良特性，特别适合应用在人体安检、无损探测、医学诊断等领域。相关的毫米波成像装置及方法，成为当前的研究热点。为了重建目标物图像，需要使用平面天线阵列。天线阵列拓扑结构包括单站、双站和多站等多种结构。在单站结构中，同一时刻只有一对位置相同的发射天线和接收天线工作，使用电扫描或者机械扫描的方式形成二维天线阵列。相比于单站结构，双站结构天线能够获取更多的目标信息，天线配置方式更加灵活。更进一步，双站毫米波成像系统大多采用一站固定的双站天线结构。但是，据专利技术人了解，现有的双站毫米波成像装置及方法，为了实现回波信号指数项相位信息的二维分解，以及系数项的常数化，常常忽略与传播损耗有关的衰减信息，导致不同距离向位置的目标物重建图像质量差异较大。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种损耗补偿的双站毫米波成像装置及方法，本公开利用结构上的改进，发射和接收链路仅需一个通道，降低了系统复杂度和硬件成本，同时构建损耗补偿因子，实现了损耗补偿，能够提高重建图像质量。根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：损耗补偿的双站毫米波成像方法，包括以下步骤：建立目标物的回波模型，进行横向傅里叶变换，将回波信号变换到空间波数域；将二维空间波数域回波数据乘以波数域的损耗补偿因子，对距离向每个切片的数据进行损耗补偿；将波数域损耗补偿后的数据，乘以参考点相位指数项，对一维阵列接收天线距离徙动产生的散焦进行初步校正；进行二维傅里叶逆变换，将回波信号变换回空间域；将二维空间域数据乘以空间域的损耗补偿因子，完成重建图像数据的损耗补偿，得到目标物的反射系数。作为一种实施方式，基于接收天线的水平、垂直和距离向坐标、目标物的反射系数、发射天线到目标物的距离以及接收天线到目标物的距离，构建目标物的回波模型。作为一种实施方式，在得到初步校正结果后，对波数域损耗补偿后的数据，针对z方向的波数域进行插值处理，使数据在z方向的波数域实现均匀分布。作为一种实施方式，对插值后的数据,进行二维傅里叶逆变换。一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的双站毫米波成像方法。一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的双站毫米波成像方法。一种损耗补偿的双站毫米波成像装置，包括一维阵列接收天线、电子开关阵列、毫米波扫频源、混频器、功分器和处理器，其中，所述毫米波扫频源用于产生线性调频的毫米波信号，传输给功分器，所述功分器将毫米波信号分成两路，毫米波信号一路传输给发射天线，以将毫米波信号，辐射到空间中进行探测，另一路作为本振信号输入给混频器的本振端口；所述一维阵列接收天线用于接收目标物的回波信号，所述电子开关阵列能够选通一维阵列接收天线的每一路，并将相应的回波信号传输至混频器的射频端口；所述混频器的中频端口输出混频后的信号至处理器，所述处理器被配置为对采集的数据进行损耗补偿，对目标物进行成像。上述方案中，利用两条优化的链路，能够保证图像处理的效果，且发射和接收链路仅需一个通道，降低了系统复杂度和硬件成本。作为一种实施方式，所述毫米波信号一路经过第一放大器后传输给发射天线。作为一种实施方式，所述回波信号传输给第二放大器，所述第二放大器将所述回波信号放大后传输至混频器的射频端口。第一放大器为功率放大器，所述第二放大器为低噪声放大器。与现有技术相比，本公开的有益效果为：(1)本公开将二维空间波数域回波数据乘以波数域的损耗补偿因子；将二维空间域数据乘以空间域的损耗补偿因子，实现了损耗补偿，提高了重建图像质量。(2)本公开利用毫米波扫频源、功分器、功率放大器、发射天线、一维阵列接收天线、电子开关阵列、低噪声放大器、混频器、数据采集模块和数据处理器组成双站毫米波成像装置，电子开关阵列依次选通一维阵列接收天线的每一路，将信号传输给低噪声放大器，发射和接收链路仅需一个通道，降低了系统复杂度和硬件成本。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1是本公开的装置结构图；图2是本公开得到的重建图像。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。提供损耗补偿的双站毫米波成像装置，利用毫米波扫频源、功分器、功率放大器、发射天线、一维阵列接收天线、电子开关阵列、低噪声放大器、混频器、数据采集模块和数据处理器组成双站毫米波成像装置。具体的，如图1所示：毫米波扫频源，所述毫米波扫频源产生线性调频的毫米波信号，传输给功分器；功分器将毫米波信号分成2路，一路传输给功率放大器，另一路作为本振信号输入给混频器的本振端口；功率放大器将放大后的毫米波信号传输给发射天线。发射天线将毫米波信号，辐射到空间中进行探测；一维阵列接收天线，由N个独立的接收天线组成，接收目标物的回波信号，传输给电子开关阵列；电子开关阵列依次选通一维阵列接收天线的每一路，将信号传输给低噪声放大器。低噪声放大器对电子开关阵列输出的毫米波回波信号进行放大，并传输给混频器的射频端口。混频器输出中频信号给数据采集模块，转换为数字信号后传输给数据处理器。数据处理器采用损耗补偿的双站毫米波成像方法，对目标物进行成像。在本实施例中，一维阵列接收天线由82个独立的接收天线组成，在其他实施例中，一维阵列接收天线的个数可以进行适应性的更改。一种损耗补偿的双站毫米波成像方法，包括以下步骤：步骤1：建立目标物的回波模型。其中，xRi表示第i接收天线在横向水平轴的坐标；a(x,z)表示位于(x,z)目标物的反射系数，x表示横向水平轴，z表示距离向坐标，假设双站结构的天线位于z轴原点；表示发射天线到目标物的距离，表示第i个接收天线到目标物的距离，yT0和yR0分别表示发射天线和一维阵列接收天线在横向垂直轴的坐标；kr表示波数，且ω表示毫米波信号的角频率，c表示光速。步骤2：横向傅里叶变换，将回波信号变换到空间波数域：其中，kx表示x方向的空间波数。步骤3：将二维空间波数域回波数据乘以波数域的损耗补偿因子，对距离向每个切片的数据进行损耗补偿。步骤4：将波数域损耗补偿后的数据，乘以参考点相位指数项对由一维阵列接收天线距离徙动造成的散焦进行初步校正。参考点相位表示为：其中，z′表示目标物到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.损耗补偿的双站毫米波成像方法，其特征是：包括以下步骤：建立目标物的回波模型，进行横向傅里叶变换，将回波信号变换到空间波数域；将二维空间波数域回波数据乘以波数域的损耗补偿因子，对距离向每个切片的数据进行损耗补偿；将波数域损耗补偿后的数据，乘以参考点相位指数项，对一维阵列接收天线距离徙动产生的散焦进行初步校正；进行二维傅里叶逆变换，将回波信号变换回空间域；将二维空间域数据乘以空间域的损耗补偿因子，完成重建图像数据的损耗补偿，得到目标物的反射系数。

【技术特征摘要】
1.损耗补偿的双站毫米波成像方法，其特征是：包括以下步骤：建立目标物的回波模型，进行横向傅里叶变换，将回波信号变换到空间波数域；将二维空间波数域回波数据乘以波数域的损耗补偿因子，对距离向每个切片的数据进行损耗补偿；将波数域损耗补偿后的数据，乘以参考点相位指数项，对一维阵列接收天线距离徙动产生的散焦进行初步校正；进行二维傅里叶逆变换，将回波信号变换回空间域；将二维空间域数据乘以空间域的损耗补偿因子，完成重建图像数据的损耗补偿，得到目标物的反射系数。2.如权利要求1所述的双站毫米波成像方法，其特征是：基于接收天线的水平、垂直和距离向坐标、位于目标物的反射系数、发射天线到目标物的距离以及接收天线到目标物的距离，构建目标物的回波模型。3.如权利要求1所述的双站毫米波成像方法，其特征是：在得到初步校正结果后，对波数域损耗补偿后的数据，针对z方向的波数域进行插值处理，使数据在z方向的波数域实现均匀分布。4.如权利要求1所述的双站毫米波成像方法，其特征是：对插值后的数据,进行二维傅里叶逆变换。5.一种计算机可读存储介质，其特征是：其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-4中任一项所述的双站毫米波成像方法。6.一种终端设备，其特征是：包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指...

【专利技术属性】
技术研发人员：常天英，王忠民，崔洪亮，
申请(专利权)人：山东省科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37