[發明專利]一種陣列天線弧形掃描的毫米波成像系統成像的方法

有效

• 申請號: 201110456371.7
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102540185A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張遠航;陳曄;張炳煌;張永旸
• 申請（專利權）人: 北京華航無線電測量研究所
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 王宇楊;王慶海

技術領域

本發明涉及毫米波成像技術領域，特別是涉及一種陣列天線弧形掃描的毫米波成像系統成像的方法。?

背景技術

當今，隨著毫米波技術和成像技術的發展，產生了許多這兩種技術相結合的應用。毫米波成像技術在許多領域都有成熟的應用，比如地圖遙感、軍事探測、毫米波合成孔徑雷達成像，遠距離探測地面、海面以及空中目標等。隨著科學技術的發展，毫米波器件在國內外基本成熟，可以進行大規模低成本應用。?

隨著毫米波成像技術的發展，其在各行各業的應用逐漸成熟，應用于近距離成像探測基本成熟，可實現物體表面、人體表面以及其他表面散射特性探測。?

目前，在近距離成像方面，有多種成像方法，如可見光、紅外以及激光成像等，但是這些成像都有自身的缺陷。可見光無法看到某些隱蔽物下的東西；而紅外的成像分辨率和可靠識別性存在一定的問題；激光成像的應用領域比較窄。而毫米波近距離成像可以穿透某些隱蔽物，對隱蔽物下面的東西進行高精度的成像，通過圖像檢測識別的方法可實現某些特殊東西的甄別。?

采用現有的毫米波近距離成像方法成像的圖像質量差、分辨率低、成像時間長，采用現有的毫米波近距離成像方法的毫米波成像系統的設計復雜、成本高。?

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種陣列天線弧形掃描的毫米波成像系統成像的方法，該毫米波成像系統包括：天線陣列圓盤支架、伺服控制模塊、頻率合成模塊、發射模塊、發射天線陣列、接收天線陣列、接收模塊、延時模塊、信號處理模塊和顯控模塊，其中：?

天線陣列圓盤支架包括可旋轉的中心軸和由該中心軸帶動旋轉的金屬圓形盤，電機驅動該中心軸旋轉；?

伺服控制模塊用于控制交流伺服電機的驅動軸以正弦曲線的速率轉動并且控制和檢測天線陣列圓盤支架的旋轉角度，使其從0到M度順時針旋轉，100≤M≤170度，其包括：伺服機構、測量反饋機構和伺服控制器，其中：?

伺服機構包括交流伺服電機(1)、電機驅動器(2)、電源適配器(3)、減速器(4)和皮帶輪(5)；交流伺服電機主軸通過法蘭盤連接減速器，減速器驅動皮帶輪運動，皮帶輪同天線陣列圓盤支架相連，驅動安檢門天線陣列圓盤支架完成各種功能運動，交流伺服電機由電機驅動器直接控制，電機驅動器連接電源適配器實現交直流轉換為電機系統提供電源并實現保護功能；?

測量反饋機構包括光柵尺(7)、光電開關(8)，光柵尺(7)安裝于天線陣列圓盤支架主軸上，光柵尺(7)讀數頭固定于天線陣列圓盤支架并隨框架轉動產生編碼信號脈沖從而測量天線陣列圓盤支架旋轉的角度信息，光電開關(8)安裝于天線陣列圓盤支架(6)頂部與角度指示圓盤相接觸，可實現中心零位和極限位置的指示；?

伺服控制器包括：交互通信模塊、信號采集模塊、自檢校正控制模塊以及伺服機構的掃描曲線控制模塊；交互通信模塊分為兩部分：一部分完成同信號處理分機的通信，接收其下發的指令信號并反饋當前伺服系統狀態信息；另一部分完成與電機驅動器的通信，對伺服執行機構實施控制；其中，信號采集模塊處理光柵的正交編碼脈沖信號以及光電開關信號；自檢校正控制模塊完成信號處理分機下發的自檢校正指令；掃描曲線控制模塊完成信號處理分機下發的掃描工組指令；?

頻率合成模塊包括用于產生寬帶發射信號的高速直接頻率合成器、用于將寬帶發射信號倍頻到所需頻段的倍頻器、用于產生射頻本陣信號的混頻器、用于產生基準時鐘的晶振；?

發射模塊包括用于功率放大的固態功率放大器和用于波形調制的發射波形調制器；

發射天線陣列有N個天線單元，每個天線單元對應一路發射通道，?天線陣列有N路電開關以控制發射通道的分時工作，即開通和關斷，其中64≤N≤256；?

接收天線陣列有N個天線單元，每個天線單元對應一路接收通道，天線陣列有N路電開關以控制接收通道的分時工作，即開通和關斷，其中64≤N≤256；?

接收模塊包括用于功率放大的低噪聲功率放大器、用于濾波的濾波器和用于將射頻回波信號變換到中頻回波信號的混頻器；?

信號處理模塊包括：用于對中頻回波信號進行采樣的高速模數轉換器、用于對采樣后的數字中頻回波信號進行下變頻的可編程邏輯器件、用于對經數字下變頻的回波數據進行三維成像處理的數字信號處理器、存儲器、用于將三維圖像數據高速發送給顯控模塊的光電轉換器；?

該成像方法包括：?

第一步：成像系統上電，各模塊進行初始化設置和自檢，并進行發射天線陣列和接收天線陣列的收發通道以及輻相特性校正；?