[发明专利]一种无损检测的太赫兹线阵雷达扫描成像系统及方法

权利要求书

1.一种无损检测的太赫兹线阵雷达扫描成像系统，其特征在于，包括：

扫频源、收发模块、波导天线、二维移动架和数据处理模块；

所述扫频源用于产生毫米波信号；

所述收发模块用于将所述毫米波信号传输给所述波导天线；

所述波导天线内设有一维稀疏线阵，所述一维稀疏线阵包括多个发射阵元和多个接收阵元，所述发射阵元用于将所述毫米波信号辐射到待检测的非介电复合材料中进行探测；所述接收阵元用于接收所述毫米波信号经过所述待检测的非介电复合材料反射的回波信号，还用于将所述回波信号再经所述收发模块传输至所述数据处理模块；

所述波导天线安装于所述二维移动架上，所述二维移动架用于控制所述波导天线分别沿竖直方向或水平方向进行运动，从而使所述一维稀疏线阵对所述待检测的非介电复合材料进行扫描；

所述数据处理模块用于基于所述回波信号对所述待检测的非介电复合材料进行成像，从而得出第一目标图像，还用于基于预置的超分辨率图像重构模型对所述第一目标图像进行重构，得出第二目标图像；

预置的超分辨率图像重构模型包括基于超分辨重构算法构建的超分辨图像重构模型，回波信号经过畸变、模糊、下采样和噪声污染，最终得到低分辨图像，对每一幅观测到的低分辨率图像给出如式(1)的观测模型为，

y_k＝DB_kM_kx+n_k,1≤k≤p (1)

式(1)中，y_k表示低分辨图像，D表示用于下采样矩阵，B表示线性移不变模糊矩阵，M表示畸变的运动矩阵，x表示重构的高分辨的图像，n表示字典式排序的噪声矢量，p表示低分辨图像的总量，k表示总量中第k副低分辨图像；

依据观测模型，利用反向迭代投影算法从多副低分辨的图像重构出一幅高分辨率的图像；

所述收发模块包括发射链路和接收链路，所述毫米波信号包括第一基带扫频信号、第二基带扫频信号和差频信号，所述第一基带扫频信号和第二基带扫频信号的频率不同；

所述扫频源还用于将所述第一基带扫频信号发送至所述发射链路中，还用于将所述第二基带扫频信号和所述差频信号发送至所述接收链路；

所述发射链路包括第一倍频器，所述第一倍频器用于将所述第一基带扫频信号进行倍频，从而产生射频信号，还用于将所述射频信号发送至所述波导天线的所述发射阵元；

所述接收链路包括功分器、第二倍频器、混频器、IQ解调模块、同步数据采集模块、光纤通道、低噪放大器；

所述功分器用于接收所述第二基带扫频信号，还用于将所述第二基带扫频信号功分为多路基带扫频信号，所述第二基带扫频信号的功分路数与所述接收阵元的数量相适配；还用于将功分后的所述第二基带扫频信号发送至所述第二倍频器；

所述第二倍频器用于将所述第二基带扫频信号进行倍频，还用于将倍频后的所述第二基带扫频信号发送至所述混频器，以作为基带本振信号；

所述低噪放大器用于对所述接收阵元接收到的所述回波信号进行放大处理，还用于将放大后的所述回波信号发送至所述混频器；

所述混频器用于将所述回波信号与所述第二基带扫频信号进行混频，从而得到中频回波信号，还用于将所述中频回波信号发送至所述IQ解调模块；

所述IQ解调模块用于接收所述扫频源发送的所述差频信号，还用于将所述差频信号与所述中频回波信号进行混频，从而对所述中频回波信号做正交解调，以得到零中频回波信号，还用于将所述零中频回波信号发送至所述同步数据采集模块；

所述同步数据采集模块用于对所述零中频回波信号进行模数转换，从而得到数字回波信号，还用于将所述数字回波信号经过所述光纤通道传输至所述数据处理模块。

2.根据权利要求1所述的无损检测的太赫兹线阵雷达扫描成像系统，其特征在于，所述一维稀疏线阵为四发八收一维稀疏线阵，所述四发八收一维稀疏线阵包括四个发射阵元和八个接收阵元，所述八个接收阵元依次均匀排列于所述四发八收一维稀疏线阵的中部位置，所述四个发射阵元均分为两组发射阵元，每组发射阵元包括两个发射阵元，所述两组发射阵元分别布设于所述八个接收阵元的外端。

3.根据权利要求2所述的无损检测的太赫兹线阵雷达扫描成像系统，其特征在于，所述发射链路还包括单刀四掷开关，所述单刀四掷开关用于控制所述四个发射阵元接收所述毫米波信号的接收启停状态。