【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波成像领域，特别是涉及一种圆环mimo阵列的布局方法、系统及设备。
技术介绍
1、基于多输入多输出(multiple-inputmultiple-output，mimo)阵列成像在近距离成像领域，如人员安检、医学成像和无损检测等领域中有广泛的应用。相比于线性mimo阵列，圆环mimo阵列能够提供更高方位分辨率和实时获取目标全角度信息的能力，并且无需机械扫描过程。
2、圆环mimo阵列的设计需要兼顾系统成本和成像效果，即在使用少量阵元组成mimo阵列的基础上，降低稀疏阵可能存在的高旁瓣问题；而由于微波成像需要很宽的动态范围来捕捉目标(例如肿瘤或违禁品)的弱响应，因此成像阵列的高旁瓣可能会导致对目标的模糊和错误解释。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种圆环mimo阵列的布局方法、系统及设备，以解决成像阵列的高旁瓣的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种圆环mimo阵列的布局方法，包括：
4、根据圆环mimo阵列成像系统的分辨率指标以及成像场景需求，确定所述圆环mimo阵列成像系统的工作频率、阵列半径以及天线波束覆盖范围半径；
5、根据所述工作频率、所述阵列半径以及所述天线波束覆盖范围半径确定圆环mimo阵列的发射阵元数量以及接收阵元数量；所述圆环mimo阵列为圆环mimo阵列成像系统中接收机和发射机作为阵元所形成的阵列形式；
6、基于所述发射阵元数量以及所述接收阵
7、令所述偏移角度从0度开始递增，确定不同偏移角度形成的圆环mimo阵列对目标中心点成像的波数谱；
8、根据不同偏移角度形成的圆环mimo阵列对应的波数谱，利用gui分析规则分析不同偏移角度形成的圆环mimo阵列对应的波数谱均匀性；
9、基于不同的波数谱均匀性，选取最均匀波数谱对应的圆环mimo阵列作为最优阵列，并按照所述最优阵列布局圆环mimo阵列。
10、可选的，根据所述工作频率、所述阵列半径以及所述天线波束覆盖范围半径确定圆环mimo阵列的发射阵元数量以及接收阵元数量，具体包括：所述发射阵元数量与所述接收阵元数量相等；
11、根据所述工作频率、所述阵列半径以及所述天线波束覆盖范围半径确定满足奈奎斯特采样定理的单输入单输出阵列的最小阵元数量；
12、根据所述最小阵元数量确定所述发射阵元数量的最大值和最小值以及所述接收阵元数量的最大值和最小值；
13、根据所述发射阵元数量的最大值和最小值以及所述接收阵元数量的最大值和最小值确定阵元区间；
14、在所述阵元区间内从小到大依次作为mimo阵列阵元数量，依次进行图像重构，直至能够成功重构方位向图像，并将能够成功重构方位向图像对应的发射阵元数量以及接收阵元数量作为圆环mimo阵列的发射阵元数量以及接收阵元数量。
15、可选的，根据所述工作频率、所述阵列半径以及所述天线波束覆盖范围半径确定满足奈奎斯特采样定理的单输入单输出阵列的最小阵元数量，具体包括：
16、利用公式l＝2π/δθ确定满足奈奎斯特采样定理的单输入单输出阵列的最小阵元数量；其中，l为最小阵元数量；δθ为单输入但输出阵列的最大阵元间隔角度，kmax为最大工作频率对应的空间波数最大值，r0为目标成像区域半径和天线波束覆盖半径二者之间的较小值，θz为雷达所在位置到目标中心俯仰角。
17、可选的，根据所述最小阵元数量确定所述发射阵元数量的最大值和最小值以及所述接收阵元数量的最大值和最小值，具体包括：
18、将所述最小阵元数量的一半作为所述发射阵元数量的最大值和所述接收阵元数量的最大值；
19、将所述最小阵元数量开根号并取整后的数值作为所述发射阵元数量的最小值和所述接收阵元数量的最小值。
20、可选的，所述波数谱的分布包括空间波数k的x向分量kx和空间波数的y向分量ky；空间波数分量对应关系为：
21、
22、其中，k＝ω/c，ω为发射信号角频率；c为电磁波在自由空间中的传播速度；θt为发射机方位角；θr为接收机方位角。
23、可选的，根据不同偏移角度形成的圆环mimo阵列对应的波数谱，利用gui分析规则分析不同偏移角度形成的圆环mimo阵列对应的波数谱均匀性，具体包括：
24、根据gui分析规则将任一种偏移角度形成的圆环mimo阵列对应的波数谱划分为等面积网格；
25、统计每个网格包含的波数采样点数量，确定波数采样点分布概率；
26、计算所有网格的波数采样点分布概率的标准差，确定gui值；所述gui值用于表征波数谱均匀性；
27、对每种圆环mimo阵列对应的波数谱进行gui分析，确定不同偏移角度形成的圆环mimo阵列对应的波数谱均匀性。
28、可选的，基于不同的波数谱均匀性，选取最均匀波数谱对应的圆环mimo阵列作为最优阵列，并按照所述最优阵列布局圆环mimo阵列，具体包括：
29、选取最小gui值对应的圆环mimo阵列最为最优阵列，采用最优阵列对应的发射阵元数量、接收阵元数量、发射阵元和接收阵元的分布位置以及偏移角度对圆环mimo阵列进行布局。
30、一种圆环mimo阵列的布局方法，包括：
31、参数确定模块，用于根据圆环mimo阵列成像系统的分辨率指标以及成像场景需求，确定所述圆环mimo阵列成像系统的工作频率、阵列半径以及天线波束覆盖范围半径；
32、阵元数量确定模块，用于根据所述工作频率、所述阵列半径以及所述天线波束覆盖范围半径确定圆环mimo阵列的发射阵元数量以及接收阵元数量；所述圆环mimo阵列为圆环mimo阵列成像系统中接收机和发射机作为阵元所形成的阵列形式；
33、阵元初始位置以及偏移角度确定模块，用于基于所述发射阵元数量以及所述接收阵元数量，将发射阵元和接收阵元的初始位置设置为同一位置，并将发射阵列和接收阵列之间的相对空间角度作为偏移角度；当所述发射阵列与所述接收阵列处于所述初始位置时，所述偏移角度为0度；
34、波数谱确定模块，用于令所述偏移角度从0度开始递增，确定不同偏移角度形成的圆环mimo阵列对目标中心点成像的波数谱；
35、波数谱均匀性确定模块，用于根据不同偏移角度形成的圆环mimo阵列对应的波数谱，利用gui分析规则分析不同偏移角度形成的圆环mimo阵列对应的波数谱均匀性；
36、布局模块，用于基于不同的波数谱均匀性，选取最均匀波数谱对应的圆环mimo阵列作为最优阵列，并按照所述最优阵列布局圆环mimo阵列。
37、一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种圆环MIMO阵列的布局方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的圆环MIMO阵列的布局方法，其特征在于，根据所述工作频率、所述阵列半径以及所述天线波束覆盖范围半径确定圆环MIMO阵列的发射阵元数量以及接收阵元数量，具体包括：所述发射阵元数量与所述接收阵元数量相等；
3.根据权利要求2所述的圆环MIMO阵列的布局方法，其特征在于，根据所述工作频率、所述阵列半径以及所述天线波束覆盖范围半径确定满足奈奎斯特采样定理的单输入单输出阵列的最小阵元数量，具体包括：
4.根据权利要求3所述的圆环MIMO阵列的布局方法，其特征在于，根据所述最小阵元数量确定所述发射阵元数量的最大值和最小值以及所述接收阵元数量的最大值和最小值，具体包括：
5.根据权利要求1所述的圆环MIMO阵列的布局方法，其特征在于，所述波数谱的分布包括空间波数k的x向分量kx和空间波数的y向分量ky；空间波数分量对应关系为：
6.根据权利要求1所述的圆环MIMO阵列的布局方法，其特征在于，根据不同偏移角度形成的圆环MIMO阵列对应的波数谱，利用GUI分析
7.根据权利要求6所述的圆环MIMO阵列的布局方法，其特征在于，基于不同的波数谱均匀性，选取最均匀波数谱对应的圆环MIMO阵列作为最优阵列，并按照所述最优阵列布局圆环MIMO阵列，具体包括：
8.一种圆环MIMO阵列的布局方法，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行如权利要求1-7中任一项所述的圆环MIMO阵列的布局方法。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述存储器为非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的圆环MIMO阵列的布局方法。
...【技术特征摘要】
1.一种圆环mimo阵列的布局方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的圆环mimo阵列的布局方法，其特征在于，根据所述工作频率、所述阵列半径以及所述天线波束覆盖范围半径确定圆环mimo阵列的发射阵元数量以及接收阵元数量，具体包括：所述发射阵元数量与所述接收阵元数量相等；
3.根据权利要求2所述的圆环mimo阵列的布局方法，其特征在于，根据所述工作频率、所述阵列半径以及所述天线波束覆盖范围半径确定满足奈奎斯特采样定理的单输入单输出阵列的最小阵元数量，具体包括：
4.根据权利要求3所述的圆环mimo阵列的布局方法，其特征在于，根据所述最小阵元数量确定所述发射阵元数量的最大值和最小值以及所述接收阵元数量的最大值和最小值，具体包括：
5.根据权利要求1所述的圆环mimo阵列的布局方法，其特征在于，所述波数谱的分布包括空间波数k的x向分量kx和空间波数的y向分量ky；空间波数分量对应关系为：
6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹治平，戴一鸣，杨军，邓光晟，李迎，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。