[发明专利]一种聚焦增强的超宽带成像方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种成像方法及装置，尤其涉及一种聚焦增强的超宽带成像方法及装置。

背景技术

超宽带成像仪器是实现对非透明介质屏障内隐蔽目标探测的典型系统，有非入侵式探测的优点，它能够穿透墙壁、建筑等非透明介质屏障，并对屏障后面的隐蔽目标进行探测、定位、跟踪和成像。超宽带成像仪器因其超宽带特征和高分辨率特征，可获得复杂目标的精细回波响应，对目标识别和目标成像极为有利。借助超宽带成像仪器的这些优良特性，可以检测恐怖武装分子在隐蔽地带所处位置及其动向，减少反恐人员伤亡。另外，在火灾救助中，借助超宽带成像仪器，消防人员可以清楚知道需要立即施救的地点，这为消防人员在火灾现场做出决策提供了重要依据。

超宽带成像仪器在我国尚属于新生事物，相较于国外先进国家，我国对超宽带成像仪器的研发相对落后。现有设备发射信号脉冲较宽，波长较长，虽然穿透性好，但是探测精度低；现有设备发射信号周期较长，探测成像慢，不适应快速移动物体；现有设备需要高压供电，达到几十甚至上百伏，功耗大，电源对设备的干扰强；现有设备采用传统的成像算法，目标定位慢，精度低；现有设备电路集成度低，体积大，不利于便携；现有设备接收机多采用高频微波器件，电磁兼容设计复杂，成本高，抗噪性差。

本装置可以实时测量自身的相对位置，并根据相对位置对一定时间内多个单次成像的结果进行合成，因而对成像起到了聚焦增强的作用。这种成像方式在无需增加天线数目的情况下，提高了成像的质量。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种聚焦增强的超宽带成像方法及装置，它具有精确探测成像的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚焦增强的超宽带成像装置，它包括：

发射天线阵列，用于将时域信号发射机发射的时域信号辐射，对目标物进行探测；

接收天线阵列，用于接收目标物的反射信号，将接收到的反射信号送入接收机，接收机将接收到的反射信号解析成数字信号，通过数据采集单元I送入信号处理与成像模块成像；

控制器FPGA，控制所述时域信号发射机发射时域信号，同时还控制接收机接收反射信号及控制定位装置实时测量天线装置的加速度，所述定位装置通过数据采集单元II与信号处理与成像模块连接，所述天线装置由发射天线阵列和接收天线阵列组成。

所述接收天线阵列接收到的反射信号通过低噪声放大器送入接收机；所述接收机包括至少一路步进系统，每一路步进系统依次与相应的采样门及A/D转换器连接；所述采样门包括整形电路，整形电路依次与开关电路和保持放大电路连接。

所述定位装置包括惯性定位传感器，惯性定位传感器与数据采集单元II连接，数据采集单元II与信号处理与成像模块连接，所述惯性定位传感器安装在天线装置上。

数据采集单元I为多路数据采集单元。

所述时域信号发射机包括窄脉冲发生器，窄脉冲发生器依次与脉冲整形器和功率放大器连接。

所述步进系统包括信号隔离器，信号隔离器依次与第一级可编程数字延迟器、第二级可编程数字延迟器、电平转换器连接。

一种基于超宽带成像装置的聚焦增强的超宽带成像方法，具体步骤为：

步骤一：控制器FPGA控制时域信号发射机发出时域信号，时域信号通过发射天线阵列辐射，对目标物进行探测；

步骤二：接收天线阵列将接收到的目标物反射信号经低噪声放大器送入接收机，控制器FPGA控制接收机采用等效采样的方式接收反射信号并将接收到的反射信号解析为数字信号；

步骤三：接收机将解析成的数字信号，通过数据采集单元I送入信号处理与成像模块，同时，FPGA控制惯性定位传感器实时测量天线装置的加速度，数据采集单元II将测量结果送给信号处理与成像模块；

步骤四：信号处理与成像模块根据接收到的反射信号和由惯性定位传感器测量的加速度，利用成像算法解析出目标物的位置。

所述步骤一的具体步骤为：

（1-1）控制器FPGA以矩形波对窄脉冲发生器进行触发；

（1-2）窄脉冲发生器产生高斯脉冲，高斯脉冲经脉冲整形器使其宽度进一步变窄，提高信号频率；

（1-3）整形后的脉冲信号经功率放大器，提高信号幅度，然后通过发射天线阵列辐射，对目标物进行探测。

所述步骤二的具体步骤为：

（2-1）控制器FPGA控制步进系统产生步进脉冲信号，控制采样门的通断，实现对反射信号等效采样；

（2-2）采样门将采集到的信号送入A/D转换器将反射信号转换为数字信号。