[发明专利]应用于柱面扫描安检成像体制的稀疏阵列天线设计方法

说明书

本发明涉及一种应用于柱面扫描安检成像体制的稀疏阵列天线设计方法，在进行柱面扫描安检成像时，对发射天线阵元和接收天线阵元的位置进行稀疏布设，确定发射天线阵元和接收天线阵元的最小结构，沿阵列方向拼接，形成安检所需的稀疏线阵。本发明降低了柱面扫描人体安检成像系统硬件复杂度和数据量，同时不影响成像性能。

技术领域

本发明涉及人体安检成像和雷达成像处理领域，尤其涉及应用于柱面扫描安检成像体制的稀疏阵列天线设计方法。

背景技术

毫米波人体安检三维成像技术市场应用前景广阔，已引起国际上相关政府和工业部门的高度重视，其应用技术也在不断发展之中。其中，主动式毫米波人体安检三维成像技术受环境干扰的影响较小，成像质量较高。

目前市场上应用较多的主动式毫米波安检系统为线阵柱面扫描型。为实现无模糊成像，系统需要采用满足奈奎斯特采样准则的均匀分布天线阵列，即天线辐射单元满足均匀半波长(λ/2)间隔分布。同时为避免干扰，采用两列线阵分别作为发射端和接收端。例如，设雷达工作频率为30吉赫兹，则长度为2m的线阵需要约800个天线辐射单元。这种阵列设计方法需要大量辐射单元，系统成本和系统复杂度非常高。

因此，针对以上不足，需要提供一种解决方法解决问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：解决柱面扫描人体安检成像系统硬件复杂度和数据量大的问题；解决稀疏阵列引起的图像质量下降的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于柱面扫描安检成像体制的稀疏阵列天线设计方法，其改进之处在于：进行柱面扫描安检成像时，对发射天线阵元和接收天线阵元的位置进行稀疏布设，确定发射天线阵元和接收天线阵元的最小结构，沿阵列方向拼接，形成安检所需的稀疏线阵。

其中：所述发射天线阵元和接收天线阵元分别位于相邻的两列线阵，发射天线阵元和接收天线阵元的最小结构均采用主动冗余线列阵布局。

其中：所述发射天线阵元和接收天线阵元的最小结构均采用主动冗余线列阵布局时，设置天线阵元之间的最小间隔为λ，其中λ为波长；通过多发多收工作模式获得间隔为λ/2的满阵等效相位中心。

其中：所述发射天线阵元和接收天线阵元的最小结构长度设置为L_zs，其值根据波数覆盖范围和目标大小选取。为满足人体三维成像要求，将最小结构沿阵列方向(人体高度方向)拼接形成长度为L_z的一维稀疏阵列。

其中：所述发射天线阵元和接收天线阵元分别位于相邻的两列线阵，发射天线阵元和接收天线阵元的最小结构均采用两个发射天线阵元和四个接收天线阵元构成的阵列布局。

其中：所述发射天线阵元间隔设置为4λ，接收天线阵元间隔设置为λ；在多发多收模式下产生8个等效相位中心；对此最小结构沿阵列方向拼接形成满足成像要求的一维稀疏线阵。

其中：所述发射天线阵元和接收天线阵元位于一列线阵，设置所述发射阵元位于阵列两端，个数设置为N_T，阵元间隔设置为λ，设置所述接收阵元位于阵列中间，个数设置为N_R，阵元间隔设置为N_Tλ/2，形成发射天线阵元和接收天线阵元的最小结构。

其中：设置所述发射天线阵元与相邻的接收天线阵元间隔满足λ/2，通过多发多收工作模式产生的等效相位中心数量为N_TN_R，且以间隔λ/2均匀满阵分布。

其中：所述最小结构的长度根据波数覆盖范围和目标大小选取。为满足人体三维成像要求，将稀疏阵列最小结构沿阵列方向(高度方向)拼接，形成长度为L_z、间隔为λ/2的满阵等效相位中心。