一種主動(dòng)式微波全息安檢儀系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種主動(dòng)式微波全息安檢儀系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前的成像技術(shù)主要有光學(xué)成像、紅外成像、微波成像等。光學(xué)成像、紅外成像穿 透性差，主要是對(duì)物體的表面特征成像。微波成像就不一樣了，它具有穿透性，可以穿透人 體穿戴的衣物。微波成像也有很多方式，包括SAR、ISAR等，目前機(jī)載SAR的成像距離可達(dá) 150km左右，分辨率可達(dá)0. 15m左右，但是實(shí)時(shí)性較差，不能對(duì)正前方成像。
[0003] 近幾年出現(xiàn)了 一種新體制的雷達(dá)成像技術(shù)，稱為ΜΙΜΟ(Multipleinput multipleoutput)雷達(dá)成像技術(shù)。這種技術(shù)具有多波束發(fā)射多波束接收的特點(diǎn)，與多子陣 相控陣?yán)走_(dá)、數(shù)字陣列雷達(dá)相似處；但這種體制的雷達(dá)有其獨(dú)到之處，它同時(shí)采用多信號(hào)發(fā) 射、多信號(hào)接收，多信號(hào)之間可以是時(shí)域、空域或極化域分離的，具有處理維數(shù)更高、收發(fā) 孔徑利用更充分、分辨率高、可以成像、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 國(guó)內(nèi)很多高校也開(kāi)始進(jìn)行ΜΜ0雷達(dá)的理論研究，雷達(dá)的研究還主要集中在信號(hào) 設(shè)計(jì)、檢測(cè)、參數(shù)估計(jì)、波束形成、D0A估計(jì)上等理論方面。實(shí)際的雷達(dá)系統(tǒng)目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有 報(bào)道。
[0005] 為此，亟待出現(xiàn)一種既能夠針對(duì)目前國(guó)內(nèi)安防的迫切需要，主要進(jìn)行近距離 (lm~25m)成像技術(shù)研究，重點(diǎn)對(duì)身上帶有炸藥、槍支、雷管、刀具等危險(xiǎn)品的"暴恐分子" 進(jìn)行識(shí)別?？蛇\(yùn)用于地鐵、機(jī)場(chǎng)進(jìn)站口等人員流動(dòng)較多的地方或重要部位進(jìn)行安防檢查的 新型雷達(dá)設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種主動(dòng)式微波全息安檢儀系統(tǒng)。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0008] -種主動(dòng)式微波全息安檢儀系統(tǒng)，包括：
[0009] 發(fā)射天線組件，連接頻綜組件；采用拋物面喇叭，通過(guò)方圓波導(dǎo)轉(zhuǎn)換；發(fā)射天線放 置在接收天線四周各一個(gè)以及接收天線陣中間一個(gè)；位置可根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行局部調(diào)整，實(shí)現(xiàn) 對(duì)場(chǎng)地周邊有效覆蓋；
[0010] 頻綜組件，連接發(fā)射天線組件、接收前端、處理組件和電源控制總線；用于將發(fā)射 基帶信號(hào)通過(guò)上變頻鏈路和倍頻鏈路，調(diào)制為K波的線性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)；產(chǎn)生AD采樣時(shí) 鐘和DDS采樣時(shí)鐘；產(chǎn)生32路發(fā)射參考信號(hào)；通過(guò)開(kāi)關(guān)切換，實(shí)現(xiàn)五路發(fā)射信號(hào)分時(shí)輻射； [0011] 接收前端，連接頻綜組件和選通控制板；用于將高載頻回波信號(hào)與發(fā)射參考信號(hào) 進(jìn)行混頻得到差頻信號(hào)；通過(guò)1/32開(kāi)關(guān)分時(shí)接收回波信號(hào)；通過(guò)32路功分單元實(shí)現(xiàn)32路 發(fā)射參考信號(hào)；
[0012] 選通控制板，連接接收前端和處理組件；用于陣列行選通，選通一路差頻信號(hào)，送 處理；為接收前端提供電源；將處理組件發(fā)送來(lái)的422命令轉(zhuǎn)換為離散量信號(hào)，控制行列選 通開(kāi)關(guān)；
[0013] 處理組件，連接選通控制板、頻綜組件、伺服系統(tǒng)和電源控制總線；用于通過(guò)信號(hào) 調(diào)理電路完成差頻信號(hào)的調(diào)理；通過(guò)AD芯片對(duì)調(diào)理后的差頻信號(hào)進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號(hào)；對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行如下算法流程：數(shù)字濾波、數(shù)字下變頻、時(shí)域FFT、選取距離切片、 壓縮感知重構(gòu)、空域二維FFT、相位補(bǔ)償、波數(shù)域二維逆FFT、成像并通過(guò)以太網(wǎng)上傳圖像； 能夠完成安檢儀各組件的控制，并輸出幀、PRF等信號(hào)供檢測(cè)；能夠產(chǎn)生安檢儀發(fā)射所需的 中頻信號(hào)；
[0014] 伺服系統(tǒng)，連接電源組件、處理組件和電源控制總線；用于驅(qū)動(dòng)收發(fā)天線起豎和收 起；帶動(dòng)掃描器可在0°~+ 360°之間選擇掃描中心；帶動(dòng)掃描器進(jìn)行水平角度扇掃；帶 動(dòng)掃描器進(jìn)行俯仰角度調(diào)整；自檢功能，通過(guò)RS422上報(bào)BIT結(jié)果；
[0015] 校準(zhǔn)系統(tǒng)，連接電源控制總線；用于補(bǔ)償天線及微波鏈路對(duì)接收回波帶來(lái)的各種 不良影響，保證成像質(zhì)量；
[0016] 電源組件，連接發(fā)電機(jī)和伺服系統(tǒng)；將AC220V轉(zhuǎn)換為+24V提供給伺服系統(tǒng)。
[0017] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：
[0018] 本發(fā)明引入了一系列先進(jìn)技術(shù)，與傳統(tǒng)安檢設(shè)備相比能達(dá)到如下的效果和優(yōu)勢(shì)：
[0019] 1、遠(yuǎn)程值守特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)首次采用微波雷達(dá)系統(tǒng)感知人體、槍支、刀劍、炸藥、液態(tài)危 險(xiǎn)品等目標(biāo)，與傳統(tǒng)安檢設(shè)備相比，被檢人員無(wú)需停滯，安檢效率大為提高；檢測(cè)隱蔽性高； 具備遠(yuǎn)程值守特性。
[0020] 2、流動(dòng)安全巡檢特點(diǎn)。安檢儀設(shè)計(jì)可車載，所以整體結(jié)構(gòu)采用天線陣面可折疊形 式，考慮實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，安檢儀可實(shí)現(xiàn)俯仰軸和方位軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。與傳統(tǒng)安檢設(shè)備相比布控方 式更為靈活，可有效預(yù)警暴恐事件。
[0021] 3、大大降低了雷達(dá)成本。與國(guó)外同類型雷達(dá)相比，主動(dòng)式微波全息安檢儀系統(tǒng)采 用調(diào)頻連續(xù)波體制，大大降低了發(fā)射功率，從而降低了設(shè)備成本。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本發(fā)明整機(jī)的原理框圖。
[0023] 圖2是本發(fā)明的成像原理圖。
[0024] 圖3是本發(fā)明的算法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026] 如圖1所示，本發(fā)明的主動(dòng)式微波全息安檢儀系統(tǒng)主要由發(fā)射天線組件、頻綜組 件、接收前端、選通控制板、處理組件、校準(zhǔn)系統(tǒng)、電源組件和伺服系統(tǒng)組成。
[0027] a)發(fā)射天線組件
[0028] 采用拋物面喇叭，通過(guò)方圓波導(dǎo)轉(zhuǎn)換。發(fā)射天線放置在接收天線四周各一個(gè)以及 接收天線陣中間一個(gè)。位置可根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行局部調(diào)整。實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)地周邊有效覆蓋。
[0029] 接收天線陣為由32個(gè)喇叭天線組成的一維天線陣，在整機(jī)系統(tǒng)中，其沿方位向排 列。整機(jī)共需32個(gè)接收天線陣。接收天線選用角錐喇叭天線。
[0030] b)頻綜組件
[0031] 將發(fā)射基帶信號(hào)通過(guò)上變頻鏈路和倍頻鏈路，調(diào)制為K波的線性調(diào)頻連續(xù)波信 號(hào)；產(chǎn)生AD采樣時(shí)鐘和DDS采樣時(shí)鐘；產(chǎn)生32路發(fā)射參考信號(hào)；通過(guò)開(kāi)關(guān)切換，實(shí)現(xiàn)五路 發(fā)射信號(hào)分時(shí)福射。
[0032] c)接收前端
[0033] 將高載頻回波信號(hào)與發(fā)射參考信號(hào)進(jìn)行混頻得到差頻信號(hào)；通過(guò)1/32開(kāi)關(guān)分時(shí) 接收回波信號(hào)；通過(guò)32路功分單元實(shí)現(xiàn)32路發(fā)射參考信號(hào)。
[0034] d)選通控制板
[0035] 陣列行選通，選通一路差頻信號(hào)，送處理；為接收前端提供電源；將處理組件發(fā)送 來(lái)的422命令轉(zhuǎn)換為離散量信號(hào)，控制行列選通開(kāi)關(guān)。
[0036]e)處理組件
[0037] 通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路（帶通濾波、放大等）完成差頻信號(hào)的調(diào)理；通過(guò)AD芯片對(duì)調(diào) 理后的差頻信號(hào)進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行如下算法流程：1)數(shù)字 濾波；2)數(shù)字下變頻；3)時(shí)域FFT;4)選取距離切片；5)壓縮感知重構(gòu)；6)空域二維FFT; 7)相位補(bǔ)償；8)波數(shù)域二維逆FFT;9)成像，并通過(guò)以太網(wǎng)上傳圖像。能夠完成安檢儀各組 件的控制，并輸出幀、PRF等信號(hào)供檢測(cè)；能夠產(chǎn)生安檢儀發(fā)射所需的中頻信號(hào)。
[0038] f)伺服系統(tǒng)
[0039] 驅(qū)動(dòng)收發(fā)天線起豎和收起；帶動(dòng)掃描器可在0°~+ 360°之間選擇掃描中心；帶 動(dòng)掃描器進(jìn)行一定水平角度范圍內(nèi)的扇掃；帶動(dòng)掃描器進(jìn)行一定俯仰角度范圍內(nèi)做調(diào)整； 自檢功能，通過(guò)RS422上報(bào)BIT結(jié)果。
[0040]g)校準(zhǔn)系統(tǒng)
[0041] 射頻信號(hào)在進(jìn)入微波鏈路前的天線陣列時(shí)，因天線本身在方位俯仰角度偏差、幅 頻響應(yīng)不平坦、整體一致性不夠等各種影響，會(huì)導(dǎo)致送往微波鏈路的信號(hào)產(chǎn)生幅頻、空間波 數(shù)畸變；而射頻信號(hào)進(jìn)入微波鏈路以后也會(huì)受到一系列微波器件的影響，包括器件的幅頻 響應(yīng)、連接線的損耗、電磁干擾、溫度等都會(huì)信號(hào)的帶內(nèi)平坦度產(chǎn)生影響，并且造成I/Q路 通道信號(hào)產(chǎn)生幅度和相位上的不平衡等。這些影響會(huì)使安檢儀各接收通道回波信號(hào)疊加出 來(lái)的目標(biāo)信號(hào)在頻域、空間域上產(chǎn)生各種畸變，從而嚴(yán)重影響成像質(zhì)量。
[0042] 僅僅依靠天線及微波鏈路本身設(shè)計(jì)很難保證成像質(zhì)量，為此，本方案通過(guò)在數(shù)字 域中校準(zhǔn)的方法補(bǔ)償天線及微波鏈路對(duì)接收回波帶來(lái)的各種不良影響，從而保證成像質(zhì) 量。
[0043] h)電源組件
[0044] 將AC220V轉(zhuǎn)換為+24V提供給伺服系統(tǒng)。
[0045] 本發(fā)明解決微波全息安檢儀系統(tǒng)需求的思路是：ΜΠΚ)雷達(dá)采用多陣元天線結(jié) 構(gòu)，Μ發(fā)Ν收，同時(shí)發(fā)射相互正交的信號(hào)，這些多波形信號(hào)經(jīng)由目標(biāo)散射被Ν個(gè)接收陣元接 收。由于正交關(guān)系，多個(gè)發(fā)射信號(hào)在空間中能夠保持各自的獨(dú)立性，這樣從發(fā)射陣到接收 陣在空間中就能夠同時(shí)存在ΜΝ個(gè)通道，每個(gè)通道對(duì)應(yīng)一條特定的發(fā)射陣元到目標(biāo)、目標(biāo)到 特定接收陣元的路徑組合，通道的時(shí)