一种穿墙雷达信号处理及成像显示系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种穿墙雷达信号处理及成像显示系统，包括依次连接的射频模块、STM数据采集及成像处理模块以及液晶成像模块，还包括用于为射频模块、STM数据采集及成像处理模块以及液晶成像模块供电的电源模块；所述的射频模块用于发射及接受信号；所述STM数据采集及成像处理模块用于从射频模块获取数据流信号，并将获取的所述数据流信号进行处理，得到能够在液晶屏上显示的点目标数据；所述液晶成像模块用于将STM数据采集及成像处理模块得到的点目标数据进行成像显示操作。本实用新型专利技术采用多硬件模块架构实现信号处理系统的设计，最终可实现具有标准可扩展通信接口、高速数据处理功能、数据传输和存储功能的成像系统。数据传输和存储功能的成像系统。数据传输和存储功能的成像系统。

【技术实现步骤摘要】
一种穿墙雷达信号处理及成像显示系统


[0001]本技术涉及图像处理
，具体涉及一种穿墙雷达信号处理及成像显示系统。

技术介绍

[0002]穿墙雷达探测人体技术在军民两用方面有着广泛的应用前景，合成孔径天线通过方位向的运动可以获得较高的分辨率，进而SIMO天线发射和接收带宽信号可得到与合成孔径等效的成像效果。考虑到UWB穿墙成像主要适用于反恐防暴、灾害救援等场合，成像分辨率与便携性是穿墙雷达的重要考核指标。原始合成孔径需要大的孔径长度，这与便携性的要求相矛盾，因此需要在有限合成孔径长度下提高成像分辨率。
[0003]常用SAR成像技术基于自由空间中电波直线传输模型，但在穿墙雷达模型中雷达与目标之间存在介质阻挡，为了提高成像精度，有必要研究能够解决介质存在时的数学成像模型。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种穿墙雷达信号处理及成像显示系统，以克服现有技术的缺陷，本技术采用多硬件模块架构实现信号处理系统的设计，最终可实现具有标准可扩展通信接口、高速数据处理功能、数据传输和存储功能的成像系统。
[0005]为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0006]一种穿墙雷达信号处理及成像显示系统，包括依次连接的射频模块、 STM数据采集及成像处理模块以及液晶成像模块，还包括用于为射频模块、 STM数据采集及成像处理模块以及液晶成像模块供电的电源模块；
[0007]所述的射频模块用于发射及接受信号；所述STM数据采集及成像处理模块用于从射频模块获取数据流信号，所述数据流信号即为墙后目标物体的回波信号时延信息，并将获取的所述数据流信号进行处理，得到能够在液晶屏上显示的点目标数据；所述液晶成像模块用于将STM数据采集及成像处理模块得到的点目标数据进行成像显示操作。
[0008]进一步地，所述STM数据采集及成像处理模块采用STM32F1。
[0009]进一步地，所述电源模块包括降压电路和稳压电路，所述降压电路和稳压电路用于对220V电压进行电压转换工作，得到能够用于STM数据采集及成像处理模块和液晶成像模块工作的5V直流稳压电源。
[0010]进一步地，所述的液晶成像模块包括液晶显示屏、液晶显示配置信号线、同步时钟配置信号线、水平垂直同步信号线和En信号线；
[0011]所述液晶显示配置信号线利用系统内部已经编写完成的函数库与液晶显示屏显示所需的信号线进行连接和控制，以实现准确的成像显示操作；
[0012]所述同步时钟配置信号线用于对系统内部的工作起始状态和外部接收速率进行同步，以实现对外部数据流的正确接收以及系统内部各指令的顺序组合与关联；
[0013]所述水平垂直同步信号线用于对已接收的信号进行垂直和水平向的扫描操作，以实现液晶屏最终的成像展示效果；
[0014]所述En信号线用于对液晶成像模块整体进行控制和启动工作。
[0015]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0016]本技术采用多硬件模块架构实现信号处理系统的设计，具有标准可扩展通信接口、高速数据处理功能、数据传输和存储功能的硬件成像系统，该硬件系统通过所述射频模块对墙体后目标物体进行探测，其次通过所述 STM数据采集及成像处理模的PB11和PB10通信串口与所述射频模块的通信串口TX和RX进行相连，并由此完成对回波信号的采集和硬件算法处理的功能，最后通过所述液晶模块完成对信号处理结果的显示功能。
附图说明
[0017]图1为本技术穿墙雷达信号处理系统的组成示意图。
[0018]图2为本技术硬件成像算法模型。
[0019]图3为本技术成像系统时延信息存储结构。
[0020]图4为本技术STM数据采集及成像处理模块的组成示意图。
[0021]图5为本技术液晶成像模块的组成示意图。
[0022]图6为本技术电源模块的组成示意图。
[0023]图7为本技术穿墙雷达信号处理及成像显示系统整体架构图。
[0024]其中，1、STM数据采集及成像处理模块；2、电源模块；3、液晶成像模块；4、射频模块；5、信号线；6、电源线。
[0025]图8为本技术第一组硬件平台算法仿真验证结果。
[0026]图9为本技术第二组硬件平台算法仿真验证结果。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本技术作进一步的描述：
[0028]本技术是一种基于操作系统的成像系统，主要针对超宽带穿墙雷达成像的装备研究和成像算法，包括后向投影算法和压缩感知成像方法等，使用者根据系统自动探测和回波信号处理即可观察成像结果，简化了操作者的工作量，保证了雷达成像在实际应用中的灵活度。
[0029]如图1所示，一种基于多通道穿墙雷达数据采集的高分辨目标成像系统，包括STM数据采集及成像处理模块、液晶成像模块和电源模块；电源模块为STM数据采集及成像处理模块和液晶成像模块供电；STM数据采集及成像处理模块主要将从射频模块得到的数据流信号进行数制转化及算法处理操作，从而得到可以在液晶屏上进行显示的点目标数据；液晶成像模块将所述 STM数据采集及成像处理模块的点目标数据进行成像显示操作，通过底层函数对目标进行方位向和距离向的精准成像显示操作。
[0030]如图2所示，本设计采用了收发同置的单站雷达射频模块，该模块自身对墙体反射回波和目标回波进行数据处理，再将二次生成的数据进行串口传输，因此在本设计中需要对时延信息进行二次数据开发，通过将得到的时延量进行整合，从而构成相应的可进行硬件算法处理的回波数据。该过程基于经典的后向投影成像算法，采用Keil C语言的成像处
理程序实现。首先，在成像空间中定义探测对象的坐标为(x,y)，将墙面离散成N个位置单元，并用离散点坐标x(n),n＝1,2...N表示墙面的坐标值；设置雷达移动M个位置且每一个位置处的坐标用x(m),m＝1,2...M表示，则可得到相应的目标回波信号；
[0031][0032][0033]上式即为整体雷达的接收信息所共同构成的目标时延信号，其中τ
m
为目标时延信号，d1为墙体厚度，ε
r
为相对介电常数，c为电磁波在真空中的传播速度。式中描述的时延信号获取方法及过程在基于Keil C语言的成像处理程序中可实现。
[0034]如图3所示，在嵌入式平台上设置横向范围为[0,x
n
]，纵向范围为[0,y
n
]，在系统程序中设置存储函数，将时延信息存储在定义的数组空间当中，从而可以在每一个雷达接收信号处存储有效的数据信息。
[0035]如图4所示，所述的STM数据采集及成像处理模块采用STM32作为核心信号处理单元，STM开发平台有多款开发芯片，本技术采用STM32F1 基础系列作为数据接收和算法处理模块；通过对射频模块的回波进行接收，再利用硬件平台下的后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿墙雷达信号处理及成像显示系统，其特征在于，包括依次连接的射频模块、STM数据采集及成像处理模块以及液晶成像模块，还包括用于为射频模块、STM数据采集及成像处理模块以及液晶成像模块供电的电源模块；所述的射频模块用于发射及接受信号；所述STM数据采集及成像处理模块用于从射频模块获取数据流信号，所述数据流信号即为墙后目标物体的回波信号时延信息，并将获取的所述数据流信号进行处理，得到能够在液晶屏上显示的点目标数据；所述液晶成像模块用于将STM数据采集及成像处理模块得到的点目标数据进行成像显示操作。2.根据权利要求1所述的一种穿墙雷达信号处理及成像显示系统，其特征在于，所述STM数据采集及成像处理模块采用STM32F1。3.根据权利要求1所述的一种穿墙雷达信号处理及成像显示系统，其特征在于，所述电源模块包括降压电路和稳压电路，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：雒明世，冯建利，段沛沛，方阳，闫效莺，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：新型
国别省市：