【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及毫米波成像，尤其是一种基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统。
技术介绍
1、毫米波成像技术作为一种新型的成像手段，由于毫米波的成像分辨率适用于安检、对衣物和包装的穿透性好、对人体的安全性高等优点，毫米波成像系统已经成为人体安检的主要发展方向。现有的毫米波三维成像安检系统存在一些不足之处，现有的平面可重构电磁表面阵列的毫米波成像系统，在距离向聚焦性能差，因此难以获得目标的高质量三维像，无法用于安检分析。此外，还有一些现有的成像系统的硬件成本极高且信号处理时间较长，以上成像系统均难以满足人流较大的快速高通量安检。
2、因此，一种在高人流量的情况下，可以实现快速获得成像目标三维像的毫米波成像系统值得研究。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、针对现有技术中相控阵成本高，宽带阵列复杂度高，mimo阵列后处理时间长，平面阵列距离向分辨率较差等问题，本专利技术提出了一种基于柱面可重构反射电磁表面阵列的单频毫米波成像系统；可以在低成本和低系统复杂度前提下快速获得目标的高质量三维像。并针对柱面阵列方向图的副瓣抬升问题，通过在电磁表面单元加载幅度调节模块来改善柱面阵列的方向图，进一步提高了成像的质量。
3、为达上述目的，本专利技术提出一种基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统，包括：
4、毫米波信号产生单元，用于产生毫米波激励信号；
5、收发馈源，用于将
6、柱面可重构电磁表面反射阵列，由均匀排列在圆柱面或椭圆柱面的可重构电磁表面单元组成；通过调节各个可重构电磁表面单元的相位，柱面可重构电磁表面阵列将窄波束的毫米波信号发射到成像目标相应区域；
7、宽波束喇叭天线，用于将毫米波信号发射到成像目标区域，或接收成像目标区域散射的回波信号；
8、方向图优化控制单元，用于控制柱面可重构电磁表面阵列中各单元的幅度调节模块，压低方向图的副瓣；
9、波束扫描控制单元，用于控制柱面可重构电磁表面阵列中各个可重构电磁表面单元的相位，让柱面可重构电磁表面阵列发出的窄波束毫米波信号扫描遍历成像区域的各个位置；
10、数据处理单元，用于存储毫米波回波信号并对信号进行处理，得到成像目标区域的三维像。
11、可选地，所述收发馈源为发射馈源；所述发射馈源用于将所述毫米波信号产生单元产生的毫米波激励信号照射到柱面可重构电磁表面阵列；所述可重构电磁表面阵列对所述毫米波激励信号进行调制并聚焦到目标区域相应位置；所述宽波束喇叭天线用于接收成像目标区域散射的回波信号；
12、或，
13、所述收发馈源为接收馈源；所述接收馈源用于接收柱面可重构电磁表面阵列传递的回波信号，并将带有目标特性的回波信号传递到数据处理单元；所述柱面可重构电磁表面阵列用于接收和调制成像目标区域散射的回波信号，所述宽波束喇叭天线用于将毫米波产生单元发出的毫米波激励信号发射到成像目标区域。
14、可选地，所述柱面可重构电磁表面阵列由n*m个结构相同的可重构电磁表面单元组成，n和m均为正整数，n为阵列的行数，m为阵的列数，可重构电磁表面单元均匀排布在一个柱面上形成柱面可重构电磁表面阵列。
15、可选地，所述可重构电磁表面单元采用收发型反射单元结构，所述可重构电磁表面单元包括接收天线、相位控制部分、幅度调节模块以及辐射天线；毫米波产生单元发出一个毫米波激励信号，通过发射馈源将所述毫米波激励信号发射到可重构电磁表面阵列中各个可重构电磁表面单元的接收天线上；所述接收天线，用于接收发射馈源发出的电磁波；所述相位控制部分，用于将接收天线接收到的电磁波的相位做出调整；所述幅度调节模块，用于调节各个单元辐射信号的幅度值；所述辐射天线，用于将改变相位的毫米波信号辐射出去；
16、可选地，所述相位控制部分是由集总元件、功能性材料或微机电系统开关组成的1bit、多bit或相位连续可调的移相器；根据控制所述集总元件或功能性材料的状态，调节每个可重构电磁表面单元的反射相位。
17、可选地，所述幅度调节模块是由集总放大器或可调负载组成；根据控制所述集总放大器或负载的工作状态，调节每个单元反射能量的幅度大小。
18、可选地，所述波束扫描控制单元对柱面可重构阵列中每个单元的相位控制部分发送指令，控制柱面可重构阵列将毫米波信号发射到成像目标区域特定位置或接收成像目标区域特定位置散射的回波信号；所述波束扫描控制单元由fpga、单片机或其他控制器组成。
19、可选地，所述数据处理单元包括：信号预处理模块、数据采集记录模块、成像处理器模块和图像显示模块；
20、所述信号预处理模块，用于将带有成像目标三维散射强度数据的回波信号进行预处理，所述预处理的步骤包括放大、混频和匹配滤波，获得带有目标三维散射强度并且信噪比达到预设阈值的中频信号。
21、所述数据采集记录模块，用于采集并储存带有目标三维散射强度数据的中频信号；
22、所述成像处理器模块，用于处理带有目标三维散射强度数据的中频信号，根据检测目标区域的三维散射强度数据得到目标区域的三维像；
23、所述图像显示模块，用于显示所述目标区域的三维像。
24、本专利技术公开的基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统包括：毫米波信号产生单元，用于产生毫米波激励信号；柱面可重构电磁表面阵列，用于发射调制完成的毫米波信号，经过调制的毫米波信号能汇聚到成像目标区域的各个位置；数据处理单元，用于处理回波信号并得到目标区域的三维像。本专利技术公开的柱面单频可重构电磁表面阵列相比于平面单频电磁表面阵列，具有更好的距离向分辨率；可重构电磁表面单元的幅度调控有效降低了柱面阵列方向图的副瓣，提升了成像质量；单频系统相比于宽带的成像系统，极大的简化了系统设计的复杂度，降低了成本，并且提高了成像数据处理的速度，适用于人员密集场所的快速通过式安全检查。
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1.一种基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统，其特征在于，所述收发馈源为发射馈源；所述发射馈源用于将所述毫米波信号产生单元产生的毫米波激励信号照射到柱面可重构电磁表面阵列；所述可重构电磁表面阵列对所述毫米波激励信号进行调制并聚焦到目标区域相应位置；所述宽波束喇叭天线用于接收成像目标区域散射的回波信号；
3.根据权利要求2所述的基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统，其特征在于，所述柱面可重构电磁表面阵列由N*M个结构相同的可重构电磁表面单元组成，N和M均为正整数，N为阵列的行数，M为阵的列数，可重构电磁表面单元均匀排布在一个柱面上形成柱面可重构电磁表面阵列。
4.根据权利要求3所述的基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统，其特征在于，所述可重构电磁表面单元采用收发型反射单元结构，所述可重构电磁表面单元包括接收天线、相位控制部分以及辐射天线；毫米波产生单元发出一个毫米波激励信号，通过发射馈源将所述毫米波激励信号发射
5.根据权利要求4所述的基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统，其特征在于，所述相位控制部分是由集总元件、功能性材料或微机电系统开关组成的1bit、多bit或相位连续可调的移相器；
6.根据权利要求1所述的基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统，其特征在于，所述波束扫描控制单元对柱面可重构阵列中每个单元的相位控制部分发送指令，控制柱面可重构阵列将毫米波信号发射到成像目标区域特定位置或接收成像目标区域特定位置散射的回波信号；所述波束扫描控制单元由FPGA、单片机或其他控制器组成。
7.根据权利要求1所述的基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统，其特征在于，所述波束优化控制单元对柱面可重构阵列的每个单元幅度控制模块发送指令，调节各个单元反射能量的幅度大小，优化阵列方向图，降低副瓣电平；所述波束优化控制单元由FPGA、单片机或其他控制器组成。
8.根据权利要求2所述的基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统，其特征在于，所述数据处理单元包括：信号预处理模块、数据采集记录模块、成像处理器模块和图像显示模块；
...【技术特征摘要】
1.一种基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统，其特征在于，所述收发馈源为发射馈源；所述发射馈源用于将所述毫米波信号产生单元产生的毫米波激励信号照射到柱面可重构电磁表面阵列；所述可重构电磁表面阵列对所述毫米波激励信号进行调制并聚焦到目标区域相应位置；所述宽波束喇叭天线用于接收成像目标区域散射的回波信号；
3.根据权利要求2所述的基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统，其特征在于，所述柱面可重构电磁表面阵列由n*m个结构相同的可重构电磁表面单元组成，n和m均为正整数，n为阵列的行数，m为阵的列数，可重构电磁表面单元均匀排布在一个柱面上形成柱面可重构电磁表面阵列。
4.根据权利要求3所述的基于柱面可重构电磁表面反射阵列的单频毫米波成像系统，其特征在于，所述可重构电磁表面单元采用收发型反射单元结构，所述可重构电磁表面单元包括接收天线、相位控制部分以及辐射天线；毫米波产生单元发出一个毫米波激励信号，通过发射馈源将所述毫米波激励信号发射到可重构电磁表面阵列中各个可重构电磁表面单元的接收天线上；所述接收天线，用于接收发射馈源发出的电磁波；所述相位控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：李世勇，杰日珂，王硕光，邢光楠，滕春阳，赵国强，孙厚军，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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