[发明专利]一种用于多探头近场散射成像的幅度校准方法

说明书

技术领域

本发明属于多探头近场散射成像的幅度校准技术领域，尤其涉及的是一种用于多探头近场散射成像的幅度校准方法。

背景技术

多探头近场散射成像技术避免了扫描成像中机械运动造成的长时间数据采集过程，提高了微波毫米波成像的实时性，在安检、无损探伤及目标散射特性分布测试等领域有着广泛的应用前景。距离徙动算法（RMA）是合成孔径雷达技术中常用的成像算法，但是将RMA算法用于多探头系统成像时，对相同散射强度的目标成像，在方位向上，成像区域中心位置与边缘位置像的幅度相差比较大，即成像结果不能正确反映目标的散射特性分布。

目标物体对电磁波的散射能力一般用雷达散射截面（RCS）来定量描述，微波毫米波成像技术可以用图像直观地展现目标区域内RCS散射中心的分布情况，是进行目标体电磁隐身测试的有效手段，特别是近场成像，在小区域范围内即可进行系统组建，实现目标区域的成像分析，已在地理探测、安全检查、穿墙探测、无损探伤等方面广泛应用。

由于安检、穿墙探测等应用对成像的实时性要求较高，多探头测试的需求也随着增加，多探头近场成像就是利用多个发射天线及多个接收天线，通过开关切换或波形调制在极短的时间内完成对目标区域的电磁散射数据测量，然后利用相应的算法进行反演得到目标区域的散射像，也称作多输入多输出（MIMO）成像。多探头近场成像不需要对目标区域进行机械扫描，避免了长时间的数据采集过程，为微波毫米波成像的实时应用提供了解决方案。

距离徙动算法（RMA）是合成孔径雷达（SAR）成像技术中的常用算法，由于传统RMA算法基于的是自发自收结合机械扫描的采集数据，应用于多发多收系统时需要进行单站点等效，或者进行收发天线谱域分离，前者需要考虑实际收发天线的相位差与等效单站点收发相位的不同，后者则无需考虑。

目前RMA算法在多探头成像技术的应用过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》中采用了等效均匀采样点的阵列形式，其中考虑了相位校准方法，利用一根细长金属杆放置于阵列成像区域，将其等效为二维面的散射点，通过对比各通道测量相位与理论单站点相位差的不同来进行相位校准。Xiaodong Zhuge等人在《Three-Dimensional Near-Field MIMO Array Imaging Using Range Migration Techniques》中采用了收发天线谱域分离的算法，但其测试目标均放置于成像区域中心，并未考虑幅度精度问题。

通过分析国内外参考文献和类似技术，多探头近场成像系统的校准大多只采用一个杆状或球状散射体进行校准，或不考虑幅度精度问题，不进行校准。采用杆状或球状散射体只能进行相位校准，能够消除实际收发天线相位差与等效单站点之间的相位差，但是由于校准件等效为一个散射点，并不能进行幅度校准。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于多探头近场散射成像的幅度校准方法。

本发明的技术方案如下：

一种用于多探头近场散射成像的幅度校准方法，其中，包括以下步骤：

步骤1：利用多探头探测系统测量背景散射数据S₀或设定S₀=0；

步骤2：测量待测目标散射数据S；

步骤3：在待测目标距离向相同位置处放置大于待成像区域的金属板，进行金属板散射数据测量S_std；

步骤4：对待测目标进行背景对消得到散射数据S-S₀，利用RMA算法对其进行成像处理得到成像结果f(x,y)；

步骤5：对校准金属板进行背景对消得到散射数据S_std-S₀，利用RMA算法对其进行成像处理得到成像结果f_std(x,y)；

步骤6：利用公式一对成像结果进行校准，得到校准后待测目标的成像结果f_cali(x,y)，公式一：