[发明专利]基于双频融合的微波全息扫描成像方法

说明书

本发明提供了一种基于双频融合的微波全息扫描成像方法，包括：网格扫描步骤：获取各个扫描网格点的基带信号s；函数反演步骤：对基带信号s进行反演，得到反演出来的目标函数；图像反演步骤：根据所述目标函数和高斯相位因子得到双频微波照射条件下目标的反演图像。本发明具有如下的有益效果：采用双频窄带微波信号照射和目标高斯相位提取和高斯相位因子补偿来解决单频窄带照射信号带来的距离分辨率差的问题；采用高斯相位因子补偿来降低采用单频窄带微波信号体制在成像时对扫描过程中的各种采样位置误差，尤其是由于扫描过程中的机械抖动形成的Z轴位置误差的敏感问题。

技术领域

本发明属于近场微波全息扫描成像探测技术领域，主要涉及一种可以使用双频微波照射信号来同时实现超距离分辨率和高平面分辨率的微波全息成像方法。

背景技术

微波全息扫描成像主要利用微波穿透进行“调焦照相”的技术原理来实现对各种非金属探测媒质(砖墙、沙土、混凝土墙、各种泡沫材质和木材等等)浅层内隐藏异质目标的高分辨率二维平面成像探测，通过X轴和Y轴二维平面扫描的方式形成合成孔径，并通过信号处理进行调整焦距的方式来实现对不同深度位置的目标进行二维剖面成像，达到无损探测目的。在工作时通常发射一定频率(单频或者宽带)的信号，经目标反射被接收机接收后，与参考本振信号进行干涉混频处理，然后反演出探测区域的高分辨率图像。该装置可以广泛适用于获取地表浅层结构和目标分布等信息，以分析地下管道、电缆电线、钢筋布设等工程施工的可行性；也可用于对墙体、隧道、桥梁等公共设施结构的无损检测，以确保公共设施正常安全使用；也可以作为安防技检设施用于各种隐藏违匿装置和设备的检测。

目前的便携式微波全息扫描成像技术基本上都采用了单频窄带发射信号体制，主要原因在于：

1)为了减小微波全息扫描成像设备的尺寸和重量，提高系统的便携和可操作性；

2)如果要获得足够的距离分辨率，就要求发射信号具有足够大的带宽。一般来说，如果需要达到1厘米左右的距离分辨率，对于中等介电常数探测媒质(介电常数大概为4-6左右)，需要的信号带宽在5GHz以上，这就大幅度提高了微波全息扫描成像设备的复杂度和成本。同时需要将设备的中心频点设置在K波段以上，提高工作频点必然会引起设备的探测深度变浅。

采用单频窄带信号体制可以实现较高的平面成像分辨率，但是仅仅依靠后端信号处理调焦来实现无遮挡照射时的距离分辨率，该距离分辨率一般在若干个波长以上，无法克服探测多个目标时距离混叠的效应。另外，采用单频窄带信号体制在成像时对扫描过程中的各种采样位置误差尤其是由于扫描过程中的机械抖动形成的Z轴位置误差非常敏感。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于双频融合的微波全息扫描成像方法。

根据本发明提供的一种基于双频融合的微波全息扫描成像方法，包括：

网格扫描步骤：获取各个扫描网格点的基带信号s；

函数反演步骤：对基带信号s进行反演，得到反演出来的目标函数；

图像反演步骤：根据所述目标函数和高斯相位因子得到双频微波照射条件下目标的反演图像。

优选地，所述网格扫描步骤包括：

指定一个平面矩形扫描区域A，选择起始点，在起始点位置先后发射频率为ω₁、ω₂的微波信号，微波信号照射到目标之后的回波信号与从发射端耦合过来的本振信号进行混频之后得到的基带信号为：

其中：

s()表示基带信号s的函数；

X表示X轴；

Y表示Y轴；