基于MIMO的成像仪天线布局方法、阵列及成像检测方法技术

本发明专利技术提供一种基于MIMO的成像仪天线布局布阵方法、阵列及成像检测方法，属于毫米波成像领域。所述成像仪天线阵列布局方法包括：根据成像需求，确定待形成的成像仪天线阵列的水平方向孔径和垂直方向孔径，所述成像仪天线阵列包括接收天线阵列和发射天线阵列；在所述水平方向孔径的范围内，将所述发射天线阵列与所述接收天线阵列对应设置在移动扫描组件上，所述发射天线阵列中的每一发射天线与所述接收天线阵列中的一个接收天线形成收发天线对，且所述发射天线均布于所述发射天线阵列中，所述接收天线均布于所述接收天线阵列中。本发明专利技术应运用于MIMO稀疏阵列布阵方式，可有效降低系统复杂度及硬件成本。

【技术实现步骤摘要】
基于MIMO的成像仪天线布局方法、阵列及成像检测方法
本专利技术涉及毫米波成像领域，具体地涉及一种基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列布局方法、一种基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列和一种采用基于MIMO稀疏天线阵列的成像仪天线阵列的成像检测方法。
技术介绍
为获得良好的检测效果，毫米波安检成像仪需要足够高的成像分辨率及信噪比。为覆盖足够的成像面积，毫米波安检成像仪需要足够大的阵列孔径。为抑制成像模糊现象，天线采样间隔ds需小于λ0/2。为覆盖整个阵列孔径，现有的方法是采用满阵布局，即图1中所示，每一个天线采样点上布局一个天线单元及相应的射频收发通道，此时会极大增加系统复杂度、实现难度及硬件成本。
技术实现思路
本专利技术实施方式的目的是提供一种基于MIMO的成像仪天线布局方法、阵列及成像检测方法，以至少解决上述的天线布局复杂和天线数量过多的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列布局方法，包括：根据成像需求，确定待形成的成像仪天线阵列的水平方向孔径和垂直方向孔径，所述成像仪天线阵列包括接收天线阵列和发射天线阵列；在所述水平方向孔径的范围内，将所述发射天线阵列与所述接收天线阵列对应设置在移动扫描组件上，所述发射天线阵列中的每一发射天线与所述接收天线阵列中的一个接收天线形成收发天线对，且所述发射天线均布于所述发射天线阵列中，所述接收天线均布于所述接收天线阵列中。进一步的，本专利技术还提供一种基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列，采用上述的基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列布局方法形成。优选的，所述发射天线阵列为水平设置的两组发射天线阵列；所述接收天线阵列为水平设置的一组接收天线阵列；所述两组发射天线阵列位于所述一组接收天线阵列的两侧。优选的，所述发射天线阵列与所述接收天线阵列之间的间隔为dtr，dtr＝ds，每组发射天线阵列中所述发射天线的均布间隔为dt，dt＝2*ds，所述接收天线阵列中接收天线的均布间隔为dr，dr＝Nt*ds，所述水平方向孔径L＝Nt*Nr*ds；Nt为发射天线数量，Nr为接收天线数量，ds为等效采样间隔间距且ds<λ0/2，λ0为所述成像仪天线阵列使用的电磁波波长。优选的，所述接收天线阵列的水平方向孔径为1.2m；所述成像仪天线阵列的垂直方向孔径为2.0m；λ0＝12mm；所述发射天线的数量Nt＝2；所述接收天线的数量Nr＝120；所述接收天线的均布间隔dr＝10mm。优选的，所述接收天线阵列的水平方向孔径为1.2m；所述成像仪天线阵列的垂直方向孔径为2.0m；λ0＝12mm；所述发射天线的数量Nt＝4；所述接收天线的数量Nr＝60，所述接收天线的均布间隔dr＝20mm；所述发射天线的均布间隔dt＝10mm。优选的，所述接收天线阵列的水平方向孔径为1.2m；所述成像仪天线阵列的垂直方向孔径为2.0m；λ0＝12mm；所述发射天线的数量Nt＝8；所述接收天线的数量Nr＝30，所述接收天线的均布间隔dr＝40mm；所述发射天线的均布间隔dt＝10mm。优选的，所述接收天线阵列的水平方向孔径为1.2m；所述成像仪天线阵列的垂直方向孔径为2.0m；λ0＝12mm；所述发射天线的数量Nt＝16；所述接收天线的数量Nr＝15，所述接收天线的均布间隔dr＝80mm；所述发射天线的均布间隔dt＝10mm。进一步的，本专利技术还提供一种采用基于MIMO稀疏天线阵列的成像仪天线阵列的成像检测方法，所述成像仪天线阵列为上述的基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列，所述成像检测方法包括：将所述移动扫描组件在所述垂直方向孔径的范围内移动，每次移动的间距为ds，ds<λ0/2；λ0为所述移动扫描组件的电磁波的波长。通过上述技术方案，通过移动扫描组件按照采样间隔ds布设的天线阵列，运用MIMO稀疏阵列布阵方式，需要的天线单元数量降为发射天线数量Nt和接收天线数量Nr的数量之和，可有效降低系统复杂度及硬件成本。本专利技术实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施方式，但并不构成对本专利技术实施方式的限制。在附图中：图1是现有的毫米波人体安检成像仪满阵布局示意图；图2是本专利技术采用基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列的成像检测方法的扫描示意图；图3是本专利技术采用基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列的成像检测方法的流程示意图；图4是本专利技术基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列的收发天线对等效采样点位置示意图；图5是本专利技术基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列中的移动扫描组件的天线布局示意图；图6是本专利技术基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列中的移动扫描组件的第一种天线布局示意图及点目标成像结果示意图；图7是本专利技术基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列中的移动扫描组件的第二种天线布局示意图及点目标成像结果示意图；图8是本专利技术基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列中的移动扫描组件的第三种天线布局示意图及点目标成像结果示意图；图9是本专利技术基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列中的移动扫描组件的第四种天线布局示意图及点目标成像结果示意图；图10是本专利技术基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列中的移动扫描组件的第三种天线布局对应的人体成像实测图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。如图1-5所示，本专利技术实施例提供一种基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列布局方法，包括：根据成像需求，确定待形成的成像仪天线阵列的水平方向孔径和垂直方向孔径，所述成像仪天线阵列包括接收天线阵列和发射天线阵列；在所述水平方向孔径的范围内，将所述发射天线阵列与所述接收天线阵列对应设置在移动扫描组件上，所述发射天线阵列中的每一发射天线与所述接收天线阵列中的一个接收天线形成收发天线对，且所述发射天线均布于所述发射天线阵列中，所述接收天线均布于所述接收天线阵列中。进一步的，本专利技术实施例还提供了一种基于MIMO稀疏阵列的采用如上所述的布局方法形成的成像仪天线阵列。本专利技术的方法根据毫米波人体安检成像仪的应用需求，开展对天线布局布阵的研究与设计。对于人体安检成像，成像需求为1.2m(人体宽度方向)*2.0m(人体高度方向)。本实施例系统工作中心频点25GHz，对应波长λ0＝12mm。为抑制成像模糊现象，所设计阵列布局等效采样点间隔为5mm。可选的，所述发射天线阵列为水平设置的两组发射天线阵列；所述接收天线阵列为水平设置的一组接收天线阵列；所述两组发射天线阵列位于所述一组接收天线阵列的两侧。可选的，所述发射天线阵列与所述接收天线阵列之间的间隔为dtr，dtr＝ds；所述发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列布局方法，其特征在于，包括：/n根据成像需求，确定待形成的成像仪天线阵列的水平方向孔径和垂直方向孔径，所述成像仪天线阵列包括接收天线阵列和发射天线阵列；/n在所述水平方向孔径的范围内，将所述发射天线阵列与所述接收天线阵列对应设置在移动扫描组件上，所述发射天线阵列中的每一发射天线与所述接收天线阵列中的一个接收天线形成收发天线对，且所述发射天线均布于所述发射天线阵列中，所述接收天线均布于所述接收天线阵列中。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列布局方法，其特征在于，包括：
根据成像需求，确定待形成的成像仪天线阵列的水平方向孔径和垂直方向孔径，所述成像仪天线阵列包括接收天线阵列和发射天线阵列；
在所述水平方向孔径的范围内，将所述发射天线阵列与所述接收天线阵列对应设置在移动扫描组件上，所述发射天线阵列中的每一发射天线与所述接收天线阵列中的一个接收天线形成收发天线对，且所述发射天线均布于所述发射天线阵列中，所述接收天线均布于所述接收天线阵列中。


2.一种基于MIMO稀疏阵列的成像仪天线阵列，其特征在于，采用权利要求1所述的布局方法形成。


3.根据权利要求2所述的成像仪天线阵列，其特征在于，所述发射天线阵列为水平设置的两组发射天线阵列；所述接收天线阵列为水平设置的一组接收天线阵列；所述两组发射天线阵列位于所述一组接收天线阵列的两侧。


4.根据权利要求3所述的成像仪天线阵列，其特征在于，所述发射天线阵列与所述接收天线阵列之间的间隔为dtr，dtr＝ds，每组发射天线阵列中所述发射天线的均布间隔为dt，dt＝2*ds，所述接收天线阵列中接收天线的均布间隔为dr，dr＝Nt*ds，所述水平方向孔径L＝Nt*Nr*ds；Nr为接收天线数量；Nt为发射天线数量，ds为等效采样间隔间距且ds<λ0/2，λ0为所述成像仪天线阵列使用的电磁波波长。


5.根据权利要求4所述的成像仪天线阵列，其特征在于，所述接收天线阵列的水平方向孔径为1.2m；所述成像仪天线阵列的垂直方向孔径为2.0m；...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国琳，欧乃铭，姚现勋，刘东平，谢鹏，
申请(专利权)人：北京子兆信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11