[發明專利]一種多通道成像輻射計的通道改善系統及其方法

有效

• 申請號: 201711387676.0
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108107061B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 李廷軍;楊海寧;歐陽光亮;江海峰;張永鴻;樊勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04;G05B19/042
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 戴勇靈

本發明公開了一種多通道成像輻射計的通道改善系統及其方法，包括N個輻射計前端通道，每個輻射計前端通道后方均連接一個獨立的模擬信號調節模塊，所有的模擬信號調節模塊均連接在同一個數字信號處理器上，每個單通道模擬信號調節模塊包括求和器、濾波器、數控增益放大器、A/D轉換器和D/A轉換器，每個單通道模擬信號調節模塊上的A/D轉換器用于采集一個輻射計前端通道輸出的強背景信號，通過數字信號處理器的信號運算得到背景信號的抵消信號。本發明通過上述原理，在不對多通道輻射計前端做特殊要求的情況下，結合模擬信號調節和數字信號調節，實現多通道成像輻射計通道一致性的改善和亮溫靈敏度的提高。

技術領域

本發明涉及一種多通道輻射計的成像技術，具體涉及一種多通道成像輻射計的通道改善系統及其方法。

背景技術

自然界的物體均存在微波熱輻射，輻射計正是接收這種輻射能量進行分析處理的重要工具，是被動式微波遙感的主要儀器。輻射計不向外發射探測信號，只接收被測區域的輻射信號，具有非常高的抗干擾性和隱藏性，在安檢、軍事、氣象、農林、地質、海洋環境監測等領域具有廣闊的應用前景。

早期的單通道機械掃描輻射計因為掃描速度慢、對移動物體的檢測性能不好等原因已逐漸被淘汰，目前的發展趨勢是多通道并行掃描結構。對按一定聚焦陣列排列的多個輻射計通道同時進行采集和處理，可以得到被測區域的輻射圖像，從而實現多通道輻射計的成像功能。

當前多通道成像輻射計所面臨的主要電路問題是通道一致性差和亮溫靈敏度低的問題。由于接收到的輻射能量十分微弱，輻射計前端需要將接收到的輻射信號經過低噪聲放大和寬帶檢波等處理，轉換成合適的電壓信號供信號處理系統進行采集和處理。

輻射計前端模塊常采用混合集成電路形式，由于芯片裝配過程中跳金絲、波導過渡等工藝問題，在加工和裝配各通道電路時，很難控制各個通道的一致性。主要體現為如下兩方面的不一致性：

⑴通道的輸出不一致。由于不同通道檢波前的總增益和檢波器的檢波靈敏度不同，導致相同輻射能量輸入情況下，各個通道輸出電壓的不一致；

⑵通道的亮溫靈敏度不一致。器件的離散性、噪聲系數、增益波動等因素都會影響通道的亮溫靈敏度，這些因素對于不同通道的影響是不同的，從而導致相同變化的輻射能量輸入，各通道的輸出不同，即亮溫靈敏度不一致。這種通道不一致性會嚴重影響輻射計成像質量。

多通道成像輻射計往往應用在強背景下的微弱目標檢測場景中。由于強背景形成電路中的強直流信號，該信號限制了通道的放大參數提高，也就是限制了通道的亮溫靈敏度提高，這會明顯影響微弱目標的識別和檢測。

在現有技術中，針對多通道成像輻射計的以上問題，主要有兩種處理方法：

(1)輻射計前端精細調整控制方法。輻射計前端精細調整控制方法是組裝前對每個通道的前端元件參數進行精細的調整以改善通道一致性，但通道參數往往是時變和溫變的，這種方法很難保證常期和穩定的通道一致性，且工作量非常大，不利于批量生產。

(2)信號處理系統校準方法。信號處理系統校準方法主要是在AD采樣后的數字域進行通道系數調整實現，這種方法靈活，輔助于校準源可以做到實時校準。但由于強背景信號的存在，單依賴于數字處理方法，不能改善成像系統的亮溫靈敏度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是實現多通道成像輻射計通道一致性的改善和亮溫靈敏度的提高，目的在于提供一種多通道成像輻射計的通道改善系統及其方法，在不對多通道輻射計前端做特殊要求的情況下，結合模擬信號調節和數字信號調節，實現多通道成像輻射計通道一致性的改善和亮溫靈敏度的提高。

本發明通過下述技術方案實現：