[实用新型]一种近程高分辨率探测成像装置

说明书

技术领域

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

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：

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。

发射信号采用步进频率信号获得大的有效带宽，信号瞬时带宽较小，接收端无须采用宽带高速采样系统，显著降低了对硬件的要求，但其存在与频率步进长度Δf成反比的最大无模糊距离，探测范围受到较大限制。

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

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。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

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模块相连，所述多路数据采集模块与信号处理与成像模块相连。

所述线性调频源与混频器间还设有延时单元。

所述发射天线阵列与接收天线阵列采用1发多收的天线阵列。

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：

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；

步骤二：确定第i组收发天线对对应相应点的传播路径l_i(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t_i(A)，将t_i(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S_i(Δf)，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S_i(Δt)；

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S_i(Δt)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PBG_total(A)，将其存储至高速存储器；

步骤七：提取目标信号，然后计算S_i(Δt)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P_total(A)，再与存至高速存储器的PBG_total(A)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l_i(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l_i(A)；