長久以來,科學家和工程師在電磁波各頻段之間辛勤耕耘,從輻射源到探測器,探測應用及算法設計,取得了豐富的成果。安檢作為探測技術應用之一,延伸出了眾多手段,幾乎覆蓋了硬件技術所能達到的所有頻段,但是從探測能力而言,X射線成像儀仍然具有最強的競爭力:強大的穿透能力保證了高信噪比,容易獲得層析能力;短波長可以得到更好的空間分辨率,同時意味著強輻射能量,因此在人體安檢成像中,X射線對活體細胞的傷害常常被詬病。于是,希望找到一種探測波具有強穿透力和高分辨率,但是低輻射劑量,毫米波在一定程度上能夠滿足這種要求。毫米波位于頻段30-300GHz,波長1-10mm,在微波與太赫茲波之間。毫米波對常見的衣物材料具有穿透能力(尤其是毫米波低頻段),但是無法穿透活體皮膚,能夠實現(xiàn)體表成像;具有厘米至毫米量級空間分辨率,能夠有效識別常見的金屬和多種非金屬(爆炸物、塑料、陶瓷等)材料違禁品;遠小于手機的輻射劑量,不會對人體造成傷害。毫米波與活體體表及金屬的作用以散射場形式被天線接收,通過某種圖像重建方法獲得目標圖像,并在圖像處理層面辨識目標種類。本文提出一種通道式MIMO毫米波成像系統(tǒng),針對該系統(tǒng)的研發(fā)和算法設計...

【文章頁數(shù)】：182 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 毫米波成像技術的研究現(xiàn)狀
    1.3 研究框架與論文內(nèi)容
第2章 電磁散射與雷達成像
    2.1 引言
    2.2 電磁散射問題與逆問題
    2.3 雷達成像的回波模型
    2.4 脈沖壓縮技術
    2.5 陣列采樣定律及分辨率估計
    2.6 本章小結
第3章 通道式毫米波成像儀系統(tǒng)設計與陣列優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 天線陣列設計與優(yōu)化
        3.2.1 周期型陣列設計
        3.2.2 稀疏陣列優(yōu)化
    3.3 基于FD-MIMO技術的收發(fā)系統(tǒng)設計
    3.4 本章小結
第4章 MIMO陣列成像方法
    4.1 引言
    4.2 傳統(tǒng)的MIMO陣列成像方法
        4.2.1 MIMO反投影算法及其改進算法
        4.2.2 MIMO距離偏移算法
    4.3 MIMO平面陣列相移偏移成像算法
        4.3.1 單站雷達PSM成像
        4.3.2 MIMO陣列PSM成像
        4.3.3 鉆孔PSM成像
        4.3.4 數(shù)值仿真與實驗結果
    4.4 基于相干因子的加速超分辨距離偏移算法
        4.4.1 基于相干因子的距離偏移成像
        4.4.2 基于二維迭代自適應方法的距離偏移成像
        4.4.3 全變差正則化相移偏移成像
        4.4.4 數(shù)值仿真結果分析
        4.4.5 實驗結果及分析
        4.4.6 算法運算量估計
    4.5 雙陣列RMA成像
        4.5.1 成像原理
        4.5.2 數(shù)值仿真結果
    4.6 基于維度分解的距離偏移算法
        4.6.1 基于維度分解的距離偏移算法原理
        4.6.2 數(shù)值仿真結果分析
        4.6.3 算法計算量估計
    4.7 本章小結
第5章 毫米波成像系統(tǒng)仿真與實驗
    5.1 引言
    5.2 復標量響應與散射場
    5.3 三維成像實驗平臺開發(fā)
        5.3.1 實驗平臺整體方案
        5.3.2 天線陣列與陣元設計
        5.3.3 電子開關組設計及成像影響討論
        5.3.4 通道相位校正方法
    5.4 三維成像仿真及實驗結果
        5.4.1 天線波束寬度與成像分辨率
        5.4.2 危險物品及人體目標成像仿真結果
        5.4.3 毫米波陣列成像實驗結果
    5.5 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 主要研究工作
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 進一步研究建議
附錄A 天線陣元仿真與測試結果
    A.1 天線陣元仿真結果
    A.2 天線陣元測試結果
參考文獻
作者簡介及攻讀博士期間科研成果
致謝



本文編號：3765206