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一種用于多探頭近場散射成像的幅度校準方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410158160.9

申請日:

2014.04.18

公開號:

CN103955008A

公開日:

2014.07.30

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移 IPC(主分類):G01V 13/00登記生效日:20190301變更事項:專利權人變更前權利人:中國電子科技集團公司第四十一研究所變更后權利人:中電科儀器儀表有限公司變更事項:地址變更前權利人:266000 山東省青島市經濟技術開發區香江路98號變更后權利人:266000 山東省青島市黃島區香江路98號|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G01V 13/00申請日:20140418|||公開
IPC分類號: G01V13/00 主分類號: G01V13/00
申請人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
發明人: 杜劉革; 胡大海; 常慶功; 王亞海; 劉偉; 周楊; 顏振
地址: 266000 山東省青島市經濟技術開發區香江路98號
優先權:
專利代理機構: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246 代理人: 龔燮英
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410158160.9

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2019.03.22|||2017.01.04|||2014.08.27|||2014.07.30

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供一種用于多探頭近場散射成像的幅度校準方法,步驟1:利用多探頭探測系統測量背景散射數據;步驟2:測量待測目標散射數據;步驟3:進行金屬板散射數據測量;步驟4:對待測目標進行背景對消得到散射數據,其進行成像處理得到成像結果;步驟5:對校準金屬板進行背景對消得到散射數據,利用RMA算法對其進行成像處理得到成像結果;步驟6:利用公式一對成像結果進行校準,得到校準后待測目標的成像結果。采用上述方案,能夠進行微波/毫米波成像的方位向幅度校準,主要用于幅度精度較差的多探頭成像系統,使用簡單校準件直接對成像結果進行校準,提高成像精度。

權利要求書

權利要求書
1.  一種用于多探頭近場散射成像的幅度校準方法,其特征在于,包括以下步驟:
步驟1:利用多探頭探測系統測量背景散射數據S0或設定S0=0;
步驟2:測量待測目標散射數據S;
步驟3:在待測目標距離向相同位置處放置大于待成像區域的金屬板,進行金屬板散射數據測量Sstd;
步驟4:對待測目標進行背景對消得到散射數據S-S0,利用RMA算法對其進行成像處理得到成像結果f(x,y);
步驟5:對校準金屬板進行背景對消得到散射數據Sstd-S0,利用RMA算法對其進行成像處理得到成像結果fstd(x,y);
步驟6:利用公式一對成像結果進行校準,得到校準后待測目標的成像結果fcali(x,y),公式一:
fcali(x,y)=f(x,y)fstd(x,y).]]>

2.  如權利要求1所述的幅度校準方法,其特征在于,所述待測目標為平整金屬板。

說明書

說明書一種用于多探頭近場散射成像的幅度校準方法
技術領域
本發明屬于多探頭近場散射成像的幅度校準技術領域,尤其涉及的是一種用于多探頭近場散射成像的幅度校準方法。
背景技術
多探頭近場散射成像技術避免了掃描成像中機械運動造成的長時間數據采集過程,提高了微波毫米波成像的實時性,在安檢、無損探傷及目標散射特性分布測試等領域有著廣泛的應用前景。距離徙動算法(RMA)是合成孔徑雷達技術中常用的成像算法,但是將RMA算法用于多探頭系統成像時,對相同散射強度的目標成像,在方位向上,成像區域中心位置與邊緣位置像的幅度相差比較大,即成像結果不能正確反映目標的散射特性分布。
目標物體對電磁波的散射能力一般用雷達散射截面(RCS)來定量描述,微波毫米波成像技術可以用圖像直觀地展現目標區域內RCS散射中心的分布情況,是進行目標體電磁隱身測試的有效手段,特別是近場成像,在小區域范圍內即可進行系統組建,實現目標區域的成像分析,已在地理探測、安全檢查、穿墻探測、無損探傷等方面廣泛應用。
由于安檢、穿墻探測等應用對成像的實時性要求較高,多探頭測試的需求也隨著增加,多探頭近場成像就是利用多個發射天線及多個接收天線,通過開關切換或波形調制在極短的時間內完成對目標區域的電磁散射數據測量,然后利用相應的算法進行反演得到目標區域的散射像,也稱作多輸 入多輸出(MIMO)成像。多探頭近場成像不需要對目標區域進行機械掃描,避免了長時間的數據采集過程,為微波毫米波成像的實時應用提供了解決方案。
距離徙動算法(RMA)是合成孔徑雷達(SAR)成像技術中的常用算法,由于傳統RMA算法基于的是自發自收結合機械掃描的采集數據,應用于多發多收系統時需要進行單站點等效,或者進行收發天線譜域分離,前者需要考慮實際收發天線的相位差與等效單站點收發相位的不同,后者則無需考慮。
目前RMA算法在多探頭成像技術的應用過程中大多采用等效相位中心方法,如Gregory L.Charvat等人在《An Ultrawideband(UWB)Switched-Antenna-Array Radar Imaging System》中采用了等效均勻采樣點的陣列形式,其中考慮了相位校準方法,利用一根細長金屬桿放置于陣列成像區域,將其等效為二維面的散射點,通過對比各通道測量相位與理論單站點相位差的不同來進行相位校準。Xiaodong Zhuge等人在《Three-Dimensional Near-Field MIMO Array Imaging Using Range Migration Techniques》中采用了收發天線譜域分離的算法,但其測試目標均放置于成像區域中心,并未考慮幅度精度問題。
通過分析國內外參考文獻和類似技術,多探頭近場成像系統的校準大多只采用一個桿狀或球狀散射體進行校準,或不考慮幅度精度問題,不進行校準。采用桿狀或球狀散射體只能進行相位校準,能夠消除實際收發天線相位差與等效單站點之間的相位差,但是由于校準件等效為一個散射點,并不能進行幅度校準。
因此,現有技術存在缺陷,需要改進。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足,提供一種用于多 探頭近場散射成像的幅度校準方法。
本發明的技術方案如下:
一種用于多探頭近場散射成像的幅度校準方法,其中,包括以下步驟:
步驟1:利用多探頭探測系統測量背景散射數據S0或設定S0=0;
步驟2:測量待測目標散射數據S;
步驟3:在待測目標距離向相同位置處放置大于待成像區域的金屬板,進行金屬板散射數據測量Sstd;
步驟4:對待測目標進行背景對消得到散射數據S-S0,利用RMA算法對其進行成像處理得到成像結果f(x,y);
步驟5:對校準金屬板進行背景對消得到散射數據Sstd-S0,利用RMA算法對其進行成像處理得到成像結果fstd(x,y);
步驟6:利用公式一對成像結果進行校準,得到校準后待測目標的成像結果fcali(x,y),公式一:
fcali(x,y)=f(x,y)fstd(x,y).]]>
所述的幅度校準方法,其中,所述待測目標為平整金屬板。
本校準方法可用于微波/毫米波各頻段各類成像測試系統,不僅適用于多探頭成像系統采用RMA算法進行成像的校準,還可用于采用其它算法的各類微波/毫米波成像系統的成像結果校準,本發明能夠進行微波/毫米波成像的方位向幅度校準,主要用于幅度精度較差的多探頭成像系統,使用簡單校準件直接對成像結果進行校準,提高成像精度。
附圖說明
圖1為本發明中多探頭近場成像示意圖;
圖2為本發明方法流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例,對本發明進行詳細說明。
實施例1
在如圖1所示的多探頭近場成像模型中,101為發射天線,102為接收天,x和y方向為方位向,z方向為距離向,探頭位于z=0的xy平面內,目標位于z>0的前半空間。
如圖2所示,本發明基于平面反射板均勻反射的原理,以金屬板為校準件進行幅度校準。與相位校準方式不同,使用板狀校準件時并不能簡單地根據相位延遲得到其近場散射理論分布,本發明將利用其成像結果進行校準。得到金屬板成像結果為fbo(x,y),對待測目標的像進行如下公式一的處理即可完成校準。公式一:
fcali(x,y)=f(x,y)fstd(x,y).]]>
利用本方法進行多探頭近場散射成像的具體實施步驟如下:
步驟1:利用多探頭探測系統測量背景散射數據S0;
步驟2:測量待測目標散射數據S;
步驟3:在待測目標距離向相同位置處放置大于待成像區域的金屬板,進行金屬板散射數據測量Sstd;
步驟4:對待測目標進行背景對消得到散射數據S-S0,利用RMA算法對其進行成像處理得到成像結果f(x,y);
步驟5:對校準金屬板進行背景對消得到散射數據Sstd-S0,利用RMA算法對其進行成像處理得到成像結果fstd(x,y);
步驟6:利用公式一對成像結果進行校準,得到校準后待測目標的成像結果fcali(x,y)。
注:步驟(1)是可省略步驟,如省略則S0=0。
本校準方法可用于微波/毫米波各頻段各類成像測試系統,不僅適用于多探頭成像系統采用RMA算法進行成像的校準,還可用于采用其它算法的各類微波/毫米波成像系統的成像結果校準,本發明能夠進行微波/毫米波成像的方位向幅度校準,主要用于幅度精度較差的多探頭成像系統,使用簡單校準件直接對成像結果進行校準,提高成像精度。
應當理解的是,對本領域普通技術人員來說,可以根據上述說明加以改進或變換,而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。

關 鍵 詞:
一種 用于 探頭 近場 散射 成像 幅度 校準 方法
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