专利名称：一种近程高分辨率探测成像装置的制作方法
技术领域：
一种近程高分辨率探测成像装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种探测成像装置，尤其涉及一种近程高分辨率探测成像装置。
背景技术：
[0002]近程探测成像装置可用于穿透障碍物的目标跟踪定位、探地勘察、废墟搜救、警戒安检等用途。提高其成像分辨率和成像速度、增大其探测范围、降低其成本和实现难度，一直是设计中面临的主要难点问题。装置的成像分辨率取决于探测信号的有效带宽，有效带宽越大，分辨率越高。因此，采用宽带信号作为探测信号进行成像，可以获得较高的分辨率。目前，国内外学者提出的实现方案主要有以下几种方式:[0003]发射信号采用宽带冲击脉冲信号，仪器逻辑结构简单，容易实现小型化设计，但信号瞬时带宽很大，接收端需采用宽频带高速采样系统对极窄脉冲信号进行AD转换，实现难度较大、成本较高。[0004]发射信号采用步进频率信号获得大的有效带宽，信号瞬时带宽较�。邮斩宋扌氩捎每泶咚俨裳低常灾档土硕杂布囊螅浯嬖谟肫德什浇ざ瘸煞幢鹊淖畲笪弈：嗬耄讲夥段艿浇洗笙拗�。[0005]发射信号采用线性调频信号，接收端使用相关接收机进行时域脉冲压缩获得大的时宽带宽积，可以解决增大探测距离与提高距离分辨率之间的矛盾，实现对远程目标如飞机等的精确探测跟踪，但其接收端硬件系统仍须具有较大的瞬时带宽，也需要宽频带高速采样系统对信号进行AD转换。近程成像装置要求的距离分辨率通常更高，接收端的瞬时带宽会更大，甚至达几GHz，若直接采用该方案，实现难度将更大，成本也较高。实用新型内容[0006]本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种近程高分辨率探测成像方法及装置，它具有在保证成像分辨率和探测范围的基础上，提高其成像速度，降低其实现难度和成本的优点。[0007]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:[0008]一种近程高分辨率探测成像装置，它包括线性调频源，线性调频源分别与发射天线阵列和混频器阵列相连，所述发射天线阵列与接收天线阵列相配合，所述接收天线阵列通过低噪声放大器阵列与混频器阵列相连，所述混频器阵列与多路数据采集�？橄嗔龆嗦肥莶杉？橛胄藕糯碛氤上衲？橄嗔�。[0009]所述线性调频源与混频器间还设有延时单元。[0010]所述发射天线阵列与接收天线阵列采用I发多收的天线阵列。[0011]一种基于近程高分辨率探测成像装置的探测成像方法，具体步骤为:[0012]步骤一:确定探测区域，传播介质的介电常数及成像分辨率，线性调频源输出两路调频信号，一路作为发射信号经发射天线阵列辐射，另一路被作为本振信号输出至混频器阵列；[0013]步骤二:确定第i组收发天线对对应相应点的传播路径Ii (A)及探测区域每一点相对每组收发天线对的信号传播时间\ (A)，将\ (A)存储到高速存储器；步骤三:接收天线阵列接收探测目标反射的回波信号，输出至混频器阵列，与步骤一中所述的本振信号经混频器阵列混频得到中频信号；步骤四:对混频器阵列中的每个混频器输出的中频信号处理得到其频谱，并将第i个混频器的频谱记为Si ( Λ f)，并根据混频器输出中频信号的频谱得到目标散射信号的时延谱 Si(At)；步骤五:判断环境参数和成像分辨率是否发生调整，如果环境参数和成像分辨率发生改变则返回步骤一，如果环境参数和成像分辨率未改变则判断是否需要对环境背景成像，如果需要对背景成像则执行步骤六，如果需要对目标信号成像则执行步骤七；步骤六:去除目标信号，保留背景信号，然后计算Si(At)对应的后向散射信号幅度值，计算L个收发天线对的后向散射信号的幅度值，并进行相干叠加得到PBGtrtal(A)，将其存储至高速存储器；步骤七:提取目标信号，然后计算Si ( Λ t)对应的后向散射信号幅度值，计算L个收发天线对的后向散射信号的幅度值，进行相干叠加后得到Ptotal(A)，再与存至高速存储器的PBGttrtal㈧叠加后得到最终的探测区域的成像，得到探测目标的位置信息。所述步骤二的具体步骤为:(2-1)确定第i组收发天线对对应M*N个点的传播路径Ii(A)，探测区域长为M点，宽为N点，收发天线对的数目为L，则需M*N*L组运算，探测区域任意一点A相对于第i组收发天线对的传播路径记为Ii(A)； (2-2)根据步骤(2-1)中的传播路径，确定探测区域每一点相对每组收发天线对的信号传播时间，并将每组收发天线对的信号传播时间h (A)存储到高速存储器；。ti(A) = Ii(A)A￥ = c/-Je~所述步骤四的具体步骤为:根据混频器输出中频信号的频谱Si ( Λ f)，并利用公式:Δ t-tdj = ( Δ f/B).T0 = (T0/B).Δ fAf= (Β/Τ0).( Δ t-tdj)得到目标散射信号的时延谱Si (At)，其中，B为宽带线性调频信号的带宽，tdi为线性调频源与第i个混频器间延时单元的延迟时间。所述步骤五中成像分辨率的计算步骤为:根据探测距离的不同，分段计算探测信号的有效带宽并确定不同探测区域的成像分辨率，目标回波信号相对于发射信号的延迟时间At、目标距离R与探测信号的有效带宽的关系如下:氣=Β( -~-Α / ())=Β(1——) (d- =0Be = B (1- ( Δ t-tdi)/T0)，tdi # OAt = 2R/v[0034]所述探测信号有效带宽Be与目标距离分辨率Ar的关系如下:Ar = v/2Be。所述步骤六的具体步骤为:(6-1)去除目标信号仅保留环境背景信号得到时延谱SiM(At),然后读取存储在高速存储器的信号传播时间\(Α)，将每个\(Α)时间点对应的SiM(At)幅值赋给P^bg(A);
权利要求1.一种近程高分辨率探测成像装置，其特征是，它包括线性调频源，线性调频源分别与发射天线阵列和混频器阵列相连，所述发射天线阵列与接收天线阵列相配合，所述接收天线阵列通过低噪声放大器阵列与混频器阵列相连，所述混频器阵列与多路数据采集�？橄嗔龆嗦肥莶杉？橛胄藕糯碛氤上衲？橄嗔�。
2.如权利要求1所述一种近程高分辨率探测成像装置，其特征是，所述线性调频源与混频器间还设有延时单元。
3.如权利要求1所述一种近程高分辨率探测成像装置，其特征是，所述发射天线阵列与接收天线阵列采用I发多收的天线阵列。
专利摘要本实用新型公开了一种近程高分辨率探测成像装置，该装置中，线性调频源7输出宽带线性调频信号至发射天线阵列6作为发射信号，同时也输出至混频器阵列3作为本振信号，接收天线阵列5收到目标回波信号后经LNA阵列4放大并输出至混频器阵列3。混频器阵列3将目标回波信号与本振信号混频得到中频信号，然后经多路数据采集�？�2完成AD转换并输出至信号处理与成像�？�1。本实用新型采用宽带线性调频信号作为探测信号，并对较远距离的探测采取延迟本振信号进行混频的措施，保证了整个探测区域的成像分辨率，而且探测范围不受最大无�：嗬氲南拗�。只须对中频信号进行数据采集，无须宽频带高速采样系统，降低了数据采集部分的实现难度。
文档编号G01S13/89GK203069780SQ20132010974
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月11日 优先权日2013年3月11日
发明者王丰贵, 杨传法, 杨秀蔚, 崔洪亮, 成巍, 王忠民 申请人:山东省科学院自动化研究所
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