專利名稱：全息主動式微波成像裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及國際專利分類GO IR測量電、磁變量或G02F用于控制聲、光、電、磁波的強度、顏色、相位、偏振或方向的發(fā)射或接收的技術(shù)或工藝，屬于信息獲取與成像技術(shù)領域，尤其是全息主動式微波成像裝置。
技術(shù)背景現(xiàn)有技術(shù)中，大氣、海洋和陸地土壤水分遙感的應用對被動微波遙感器的空間分辨率提出了越來越高的要求。但是傳統(tǒng)的微波輻射成像技術(shù)在分辨率達到一定高度時，由于波束在每個分辨像元的駐留時間越來越短，以致對輻射亮溫的測量分辨率產(chǎn)生了影響，這就使得采用傳統(tǒng)掃描成像技術(shù)來提高空間分辨率的技術(shù)路徑成為不可能，如激光雷達雖然短距離精確度高但在大氣中衰減嚴重。近年來發(fā)展起來的一種微波輻射成像技
術(shù)--全息式被動微波成像技術(shù)，或稱為綜合孔徑微波輻射成像技術(shù)。全息式被動成像
技術(shù)經(jīng)過二十余年的發(fā)展，尤其在星載研究計劃的背景下，使得對這種技術(shù)逐步成熟并開始進人各實際應用領域。風云3號(FY-3)微波成像儀采用天線繞軸旋轉(zhuǎn)形成圓錐形跨軌的掃描方式，根據(jù)微波成像儀觀測幾何、儀器空間位置和指向建立了遙感圖像觀測像元與地面位置之間關(guān)系的模型，其中包括根據(jù)衛(wèi)星位置計算實時速度的算法模型，將計算結(jié)果與實際遙感圖像比較以及通過地面控制點定位精度統(tǒng)計分析，給出遙感圖像地理定位，精度達到像元級。在各種觀測頻段中，微波頻段特點較為突出，不但具有全天時、全天候以及很強的穿透力等特點，還可以通過極化測量，增加對地物和目標的識別能力。對自然地物，許多在可見光圖像中無法分辨的信息，如潮濕與干燥的草地，在微波輻射圖像中其含水量將被一覽無遺。另外，天線陣結(jié)構(gòu)是全息成像系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，利用最少的天線單元實現(xiàn)地物及目標的輻射成像是全息測量的主要目的。其中合成孔徑雷達的空間分辨率已經(jīng)達到甚至超過可見光頻段的能力，成為多種應用衛(wèi)星特別是軍事偵察衛(wèi)星的重要載荷。但是，合成孔徑雷達等有源微波遙感也存在一些弱點。其一是重量功耗較大，但由于自由空間傳輸距離的損耗，回波信號十分微弱，必須通過提高發(fā)射功率來獲得一定強度的回波，因此發(fā)射功率通常要達到幾千瓦，這又對衛(wèi)星能源系統(tǒng)提出較高的要求；其二是隱蔽性較差，特別是機載系統(tǒng)，發(fā)射電磁波必然暴露自己，使對方找到攻擊目標。激光立體成像微波雷達的功能相對強大，它受電磁干擾小、探測距離遠、精度較高，但對近距離的測距精度、測速精度就會差一些。作為“十一五”863計劃之一的“全息式毫米波成像輻射計關(guān)鍵技術(shù)研究”標志著對地觀測與導航領域的不斷發(fā)展。對于涉及微波遙感技術(shù)涉及尖端科技，可供了解的知識較少，尤其是微波成像的設備以及技術(shù)較少公開。

實用新型內(nèi)容本實用新型的發(fā)明目的在于提供一種全息主動式微波成像裝置，該裝置以一種微波或毫米波電磁波反演成像的方法，極大的減少了運算量，成像信息全面準確。實現(xiàn)本實用新型的發(fā)明目的措施在于機架上安裝電腦、顯示器、接收裝置、發(fā)射裝置和天線系統(tǒng)，其中，天線系統(tǒng)上垂直安裝導軌，在導軌上安裝滑塊，滑塊上水平固定天線；設發(fā)射裝置位于原點，天線沿導軌上、下移動軌跡為過X軸上側(cè)的垂直線。本實用新型的優(yōu)點在于，采用微波主動全息成像，通過對點源響應、實際源分布、接收信號的諧以傅里葉反變換得到測量模擬全息圖像，降低觀測系統(tǒng)的復雜度，減少成本；提高系統(tǒng)的精確度和穩(wěn)定性。在航空航天等領域，對于近、中、遠距離目標的速度、距離等參數(shù)都具備高精度測量的特點，實現(xiàn)全息投影測量的雷達工具。

圖I是本實用新型中成像設備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實用新型中右側(cè)觀察的結(jié)構(gòu)示意圖·[0010]圖3是本實用新型中實施例中4小球分布在空間中原始圖像圖4是本實用新型中實施例中為反演之后的4小球圖像附圖標記包括機架1，電腦2，顯示器3，接收裝置4，步進電機控制系統(tǒng)5，發(fā)射裝置6，天線系統(tǒng)7，導軌8，滑塊9，天線10 ；
具體實施方式
以下通過實施例進一步說明。機架I上安裝電腦2、顯示器3、接收裝置4、發(fā)射裝置6和天線系統(tǒng)7，其中，天線系統(tǒng)7上垂直安裝導軌8，在導軌8上安裝滑塊9，滑塊9上水平固定天線10 ;設發(fā)射裝置6位于原點，天線10沿導軌8上、下移動軌跡為過X軸上側(cè)的垂直線。機架I底部安裝步進電機控制系統(tǒng)5，滑塊9與步進電機控制系統(tǒng)5連接?；瑝K9后側(cè)卡接導軌8上，滑塊9前側(cè)連接水平安置的支架，在該支架上向前方固定天線10。天線10為并排于同一平面平行安裝的6-20組端子。本實用新型中，機架I高50cm,長70cm,寬48cm,導軌8高60cm,天線10寬80cm。本實用新型中，對一維或二維全息測量模擬，由發(fā)射裝置6向散射點發(fā)射微波信號，經(jīng)過散射點回波被天線10接收后由接收裝置4處理進入電腦2得原始圖像，再相應的對得到的振幅接收信號和相位接收信號以傅里葉Fourier函數(shù)處理，得到PSF的譜，進一步得到接收信號的譜，再得到高頻未截斷改正后的接收信號譜，再得到高頻已截斷改正后的接收信號譜，最后得到改正后信號譜的傅里葉變換圖像，即重建后的圖像，該圖像包含散射點分布、可辨識數(shù)量、位置、形狀以及空間尺寸等信息，該圖像與實測原始圖像基本一致，即實現(xiàn)全息成像。實施例二維即時成像系統(tǒng)采用同定天線陣結(jié)構(gòu)，可以在一個積分時間內(nèi)完成所有空間頻率域的采樣，即一次得到所有成像所需的可視度函數(shù)采樣數(shù)據(jù)，因此可以在很短的時間內(nèi)對地物及目標進行成像觀測，具有很高的時間分辨率，因此人們也稱之為微波照相機。在二維情況下，本實用新型實施方式包括[0022]設發(fā)射裝置6位于二維坐標系原點，散射點位于X-Y平面，接收天線10等間隔分布在X軸上，采用一個喇叭天線裝置的發(fā)射裝置6作為發(fā)射源，天線10采用8個全向天線為接收天線，并在Y軸方向等間隔掃描。二維非全息測量模擬結(jié)果如4小球分布在空間中測量實際結(jié)果原始圖像與二維非全息反演之后的4小球圖像
基本一致。對比圖2和圖3，可驗證反演方法正確。本實施例中，電腦2為控制主機，發(fā)射裝置6為以點陣方式安的有超聲信號發(fā)射頭的超聲波發(fā)射源，實驗時，分布在X軸上的接收天線10，通過電腦2控制步進電機控制系統(tǒng)
5主機帶動滑塊9上下移動，逐步改變天線10在水平方向與發(fā)射裝置6超聲發(fā)射頭間的信號相位差，從而使發(fā)出的超聲波波束的傳播在水平方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而超聲波波束的偏轉(zhuǎn)角度與調(diào)制信號相位差的關(guān)系則可通過接收天線10檢驗。在以上實施例中，未及敘述的涉及實施的其他必要技術(shù)等采用現(xiàn)有技術(shù)，不再依次列舉詳述。
權(quán)利要求1.全息主動式微波成像裝置，其特征是機架(I)上安裝電腦(2)、顯示器(3)、接收裝置(4)、發(fā)射裝置(6)和天線系統(tǒng)(7)，其中，天線系統(tǒng)(7)上垂直安裝導軌(8)，在導軌(8)上安裝滑塊(9)，滑塊(9)上水平固定天線(10);設發(fā)射裝置(6)位于原點，天線(10)沿導軌(8)上、下移動軌跡為過X軸上側(cè)的垂直線。
2.如權(quán)利要求I所述的全息主動式微波成像裝置，其特征在于，機架(I)底部安裝步進電機控制系統(tǒng)(5)，滑塊(9)與步進電機控制系統(tǒng)(5)連接。
3.如權(quán)利要求I所述的全息主動式微波成像裝置，其特征在于，滑塊(9)后側(cè)卡接導軌(8)上，滑塊(9)前側(cè)連接水平安置的支架，在該支架上向前方固定天線(10)。
4.如權(quán)利要求I所述的全息主動式微波成像裝置，其特征在于，天線(10)為并排于同一平面平行安裝的6-20組端子。
5.如權(quán)利要求I所述的全息主動式微波成像裝置，其特征在于，發(fā)射裝置(6)為一個喇叭天線裝置。
6.如權(quán)利要求I所述的全息主動式微波成像裝置，其特征在于，天線(10)為8個全向天線。
7.如權(quán)利要求5所述的全息主動式微波成像裝置，其特征在于，發(fā)射裝置(6)為以點陣方式安的有超聲信號發(fā)射頭的超聲波發(fā)射源。
專利摘要全息主動式微波成像裝置，機架(1)上安裝電腦(2)、顯示器(3)、接收裝置(4)、發(fā)射裝置(6)和天線系統(tǒng)(7)，其中，天線系統(tǒng)(7)上垂直安裝導軌(8)，在導軌(8)上安裝滑塊(9)，滑塊(9)上水平固定天線(10)；設發(fā)射裝置(6)位于原點，天線(10)沿導軌(8)上、下移動軌跡為過X軸上側(cè)的垂直線。采用微波主動全息成像，通過對點源響應、實際源分布、接收信號的諧以傅里葉反變換得到測量模擬全息圖像，降低觀測系統(tǒng)的復雜度，減少成本；提高系統(tǒng)的精確度和穩(wěn)定性。在航空航天等領域，對于近、中、遠距離目標的速度、距離等參數(shù)都具備高精度測量的特點，實現(xiàn)全息投影測量的雷達工具。
文檔編號G01S13/89GK202735513SQ20122039519
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者夏從俊 申請人:上海云靈信息技術(shù)有限公司