[发明专利]基于模板信号相似度的复杂体内部异物的微波检测系统

摘要

微波检测尤其是对材料内部的检测有很广泛的应用，优势在于使用安全，便携性好，可以经常性使用。但对于结构复杂，检测的目标异物与正常结构体的介电常数差别不显著的检测对象，尤其是生物医学检测领域，微波检测技术尚处于探索阶段。本发明涉及一种基于模板信号相似度的复杂体内部异物的微波检测系统，尤其是基于微波测量信号与经校正后的仿真模板信号进行信号相似度对比，从而判断物体内部是否具有异物以及判断目标异物的位置和大小的系统。

主权项

一种基于模板信号相似度的复杂体内部异物的微波检测系统，其特征在于，包括：微波测量装置，包括固定在被测物体周围的n个超宽带天线Ant[i]，i＝1,2,…,n，通过射频电路依次使n个超宽带天线Ant[i]向被测物体发送超宽带脉冲信号，或由相同的超宽带天线Ant[i]接收自被测物体返回的回波信号S[i]，或由其他超宽带天线Ant[j]接收散射信号S[i]，j＝1,2,…,n；基准信号生成模块，基于正常基准结构，利用与微波测量装置匹配校准后的电磁场仿真系统，生成无异物模板微波信号S0[i]，其中，正常基准结构为被测物体的无异物结构数据；信号相似度比较模块，基于信号互相关计算回波信号S[i]与无异物模板微波信号S0[i]的相似度度量Sim[i]，并利用信号的自相关对信号相似度进行规范化；目标异物判断模块，根据相似度度量Sim[i]和预先设定的阈值判断被测物体内是否存在异物；目标异物定位判断模块，用于判断异物的大小及位置，步骤包括：步骤1、由目标异物定位判断模块从所有相似度度量Sim[i]中选取最小的m个值所对应的超宽带天线作为目标天线，目标天线和被测物体中心所围成的区域称为目标区域，可得到m个目标区域；步骤2、由基准信号生成假设异物微波基准信号S'[k]，k＝1,2,…,m，该假设异物微波基准信号S'[k]包括假设异物大小及假设异物位置，其中，假设异物大小初始化为经验值，假设异物位置初始化为每个目标区域的中间区域；步骤3、再由信号相似度比较模块计算假设异物微波基准信号S'[k]与m个目标天线的回波信号的相似度度量Sim'[j]，若相似度度量Sim'[i]<精度阈值Accuracy，则进一步缩小假设异物位置及假设异物大小，得到新的假设异物微波基准信号S'[k]，返回步骤3重复执行，直至相似度度量Sim'[i]≥精度阈值Accuracy，从而确定异物的位置和大小。