[發(fā)明專利]一種合成孔徑實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)方法及高分辨率探測設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011045745.1
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112270878A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張森;吳浩然;田振;陳亞男;唐勁松;鐘何平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號: G09B23/14
• 分類號: G09B23/14
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發(fā)明屬于實(shí)驗(yàn)仿真技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種合成孔徑實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)方法及高分辨率探測設(shè)備，其顯控與處理系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、指令控制、數(shù)據(jù)采集、信號處理以及實(shí)驗(yàn)波形和數(shù)據(jù)的顯示；實(shí)驗(yàn)箱體進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、指令控制、數(shù)據(jù)采集和進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)；換能器單元進(jìn)行電聲轉(zhuǎn)換，發(fā)射時將電信號轉(zhuǎn)換成聲信號，接收時將聲信號轉(zhuǎn)換成電信號；探測軌道牽引換能器單元進(jìn)行勻速直線運(yùn)動，模擬合成孔徑原理的運(yùn)動狀態(tài)。本發(fā)明可開展系統(tǒng)時鐘設(shè)計(jì)、收發(fā)轉(zhuǎn)換、時間增益控制等3項(xiàng)模塊級驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和脈沖測距、DDS、正交解調(diào)、脈沖壓縮、合成孔徑成像等5項(xiàng)自主創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明填補(bǔ)了國內(nèi)高校實(shí)物類合成孔徑實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的空白。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種合成孔徑實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)方法及高分辨率探測設(shè)備。

背景技術(shù)

目前，合成孔徑成像是一種新型高分辨率探測技術(shù)，在經(jīng)濟(jì)社會和軍事信息領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在高校電子信息類專業(yè)課程教學(xué)中，合成孔徑原理已經(jīng)成為探測原理類課程的核心基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容。其理論體系抽象、技術(shù)要素龐雜、專業(yè)性和學(xué)術(shù)性都很強(qiáng)，長期以來，該部分教學(xué)內(nèi)容的配套實(shí)驗(yàn)大多采用虛擬仿真的方式，實(shí)物實(shí)驗(yàn)手段受限，嚴(yán)重影響教學(xué)效果提升。

如果將現(xiàn)有的合成孔徑聲納搬移至實(shí)驗(yàn)室，不但需要大型水池，實(shí)驗(yàn)場地造價昂貴，而且合成孔徑聲納聲納設(shè)備少則需要幾百萬人民幣，多則需要幾千萬人民幣。因此現(xiàn)有的合成孔徑成像設(shè)備搬移至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，難度較大，成本較高。

本發(fā)明對復(fù)雜的合成孔徑成像設(shè)備進(jìn)行簡化設(shè)計(jì)，不但能夠反應(yīng)合成孔徑成像的原理，還大大降低了成本和使用場地條件。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種合成孔徑實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)方法及高分辨率探測設(shè)備。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種合成孔徑實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，所述合成孔徑實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括：

顯控與處理系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)箱體、換能器單元及探測軌道；

顯控與處理系統(tǒng)，用于進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、指令控制、數(shù)據(jù)采集、信號處理以及實(shí)驗(yàn)波形和數(shù)據(jù)的顯示；同時用于進(jìn)行人機(jī)交互；

實(shí)驗(yàn)箱體，包括主控實(shí)驗(yàn)?zāi)K以及自主實(shí)驗(yàn)?zāi)K；用于進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、指令控制、數(shù)據(jù)采集和進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)；

換能器單元，用于進(jìn)行電聲轉(zhuǎn)換；即發(fā)射時，將電信號轉(zhuǎn)換成聲信號；接收時，將聲信號轉(zhuǎn)換成電信號；

探測軌道，用于牽引換能器單元進(jìn)行勻速直線運(yùn)動，模擬合成孔徑原理的運(yùn)動狀態(tài)。

進(jìn)一步，所述顯控與處理系統(tǒng)包括：

信號發(fā)射控制模塊，用于進(jìn)行信號發(fā)射控制；同時用于當(dāng)回波信號記錄進(jìn)度達(dá)到100％時，停止信號發(fā)射；

信號記錄控制模塊，用于進(jìn)行回波信號記錄控制；并用于當(dāng)記錄進(jìn)度達(dá)到100％后，自動停止數(shù)據(jù)記錄；同時用于控制數(shù)據(jù)記錄的暫停；

數(shù)據(jù)處理模塊，用于對記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成孔徑成像處理；

顯示模塊，用于顯示記錄數(shù)據(jù)的進(jìn)步以及成像結(jié)果；

數(shù)據(jù)測量模塊，用于對成像結(jié)果中的目標(biāo)位置進(jìn)行測量。

進(jìn)一步，所述實(shí)驗(yàn)箱體包括：

主控實(shí)驗(yàn)?zāi)K，包括主控FPGA單元、ADC單元、主控DDS單元、TVG單元、接收單元、發(fā)射單元、檢波整形單元和主控LED顯示單元；用于利用顯示控制軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、指令控制、數(shù)據(jù)采集，以及實(shí)驗(yàn)波形和數(shù)據(jù)顯示；

自主實(shí)驗(yàn)?zāi)K，包括FPGA單元、DDS單元1、DDS單元2、數(shù)碼管顯示單元和LED顯示單元；用于進(jìn)行自主編程以及自主實(shí)驗(yàn)。

進(jìn)一步，所述主控實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括：