太赫茲成像可兼顧分辨率、穿透性和安全性,是人體安檢的重要手段和前沿研究方向。本文基于340GHz多輸入多輸出（MIMO）稀疏陣列安檢成像實驗硬件平臺,研究了太赫茲MIMO稀疏陣列成像算法和柵旁瓣抑制兩個關(guān)鍵技術(shù)。成像算法方面,在MATLAB上實現(xiàn)了適用于本340GHz MIMO成像的時域成像算法BPA、頻域成像算法RMA和基于平面波近似的快速成像算法,并通過仿真和實測實驗分析對比了三種成像算法的成像性能。柵旁瓣抑制方面,重點研究了基于相干因子的太赫茲MIMO稀疏陣列成像柵旁瓣抑制技術(shù)。實現(xiàn)了基于CF加權(quán)因子、PCF加權(quán)因子和SCF加權(quán)因子的三種柵旁瓣抑制算法,并通過仿真和實測實驗分析對比了三種算法的柵旁抑制瓣性能。 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?ＰＮＮＬ?２００９年的原型站立式成像系統(tǒng)對隱藏的模擬爆炸裝置的人體成像結(jié)果??

?３４０?ＧＨｚ多發(fā)多收稀疏陣列成像技術(shù)研究???結(jié)主動式有源雷達(dá)陣列安全檢查成像系統(tǒng)的研宄現(xiàn)狀。??１．２．１國內(nèi)外典型安檢成像系統(tǒng)概況??由于有電子元器件的制造能力和大量的研究經(jīng)費(fèi)支撐，歐美等發(fā)達(dá)國家較早開始太??赫茲領(lǐng)域的相關(guān)研究，也因此在太赫茲元器件的制造工藝和太赫茲成像技術(shù)等方面領(lǐng)先??于其他地區(qū)的國家。??早期的安檢成像系統(tǒng)主要采用準(zhǔn)光學(xué)二維點掃描和單發(fā)單收（ｓｉｎｇｌｅ－ｉｎｐｕｔ??ｓｉｎｇｌｅ－ｏｕｔｐｕｔ，ＳＩＳＯ）陣列二維掃描的工作模式。太平洋西北國家實驗室（Ｐａｃｉｆｉｃ?Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ??Ｎａｔｉｏｎａｌ?Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＰＮＮＬ）從二十世紀(jì)九十年代就開始了太赫茲成像技術(shù)及其應(yīng)用的??研究，經(jīng)過了近三十年的發(fā)展，ＰＮＮＬ對成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、發(fā)射和接收天線陣列結(jié)構(gòu)??設(shè)計及成像算法等方面都進(jìn)行了大量深入研宄，取得了很好的成果。２００９年，針對站開??式隱藏武器探測應(yīng)用，他們開發(fā)出有源３５０?ＧＨｚ準(zhǔn)光學(xué)點掃描雷達(dá)成像系統(tǒng)，如圖１．１??所示。該成像系統(tǒng)可在１０米的距離范圍內(nèi)操作，并在１０秒內(nèi)獲得完整的人體三維圖像，??圖１．２所示為成像系統(tǒng)對隱藏在衣物下的模擬爆炸裝置的成像結(jié)果［８］。??ＩＳｉｌ??圖１．１?ＰＮＮＬ?２００９年的原型站立式成像系統(tǒng)??？?－?ｗ?－ｒｉｅｒｅｃｍｒ／－?ｊ?．??￡■■■??左邊為光學(xué)圖像、右邊三組為幾個角度投影??圖１．２?ＰＮＮＬ?２００９年的原型站立式成像系統(tǒng)對隱藏的模擬爆炸裝置的人體成像結(jié)果??３??

?３４０?ＧＨｚ多發(fā)多收稀疏陣列成像技術(shù)研宄???２００７年，美國噴氣推進(jìn)實驗室（Ｊｅｔ?Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ?Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，?ＪＰＬ）成功開發(fā)出第一臺??分辨率較高的太赫茲成像系統(tǒng)，如圖１．３所示。他們的系統(tǒng)發(fā)射的信號調(diào)頻連續(xù)波??（ＦＭＣＷ）雷達(dá)信號，工作中心頻率６００?ＧＨｚ。該系統(tǒng)在４ｍ距離處實現(xiàn)了?２ｃｍ的距離??分辨率Ｍ。從２００８年到２０１１年，他們不斷地對該系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，提高了系統(tǒng)的成像距??離、成像分辨率和成像速度［１（Ｍ３］。??在１９９９年，ＰＮＮＬ團(tuán)隊提出了平面掃描系統(tǒng)［１４］。２００１年，Ｓｈｅｅｎ等人對前期的工??作進(jìn)行擴(kuò)展，研發(fā)了世界上第一個寬帶信號情況下的毫米波全息人體成像系統(tǒng)，系統(tǒng)如??圖１．４所示。在該系統(tǒng)中，使用水平一維ＳＩＳＯ陣列和驅(qū)動陣列垂直往復(fù)運(yùn)動的機(jī)械結(jié)??構(gòu)來產(chǎn)生等效的二維觀測孔徑［１５］。２０１０年，ＰＮＮＬ開發(fā)出另一種ＳＩＳＯ圓柱形掃描體制??下的毫米波人體成像系統(tǒng)［１６］［１７］。在該系統(tǒng)中，垂直構(gòu)成的一維ＳＩＳＯ陣列和圓形掃描機(jī)??構(gòu)用于形成圓柱形二維觀察孔徑。這個系統(tǒng)與他們在２００１年開發(fā)的ＳＩＳＯ平面掃描系統(tǒng)??相比一個顯著優(yōu)點是它可以實現(xiàn)３６０°照射，能夠有效的減少成像盲區(qū)。??石）?咖麵ｃｎ，?ＲＦ??＊?．?一????５７議?ＧＨｚ?＿飢她？?５?．—??於？―：魯砂細(xì)匕－八：??Ｆ?３?２?６?１３６１３９，＾，??ＧＨｚ?Ｖ?ｙ??，．９Ｆ?ＬＯ?，?，Ｆｔ??ｆｆ?／?＾＿?ＲＦ１：ＬＯ?＇？??Ｉ?ａｎｄ?Ｑ?ＤＳＰ?，??＾?Ｊ＾ＴＩ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?［＿一各：??ＩＦ＇?＇?ＬＯ??ｂ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]340 GHz稀疏MIMO陣列實時3-D成像系統(tǒng)[J]. 崔振茂,高敬坤,陸彬,陳鵬,何月,秦玉亮,成彬彬,劉喬,何曉陽,鄧彬,鄧賢進(jìn).  紅外與毫米波學(xué)報. 2017(01)
[2]布料的太赫茲波透射特性研究[J]. 王啟超,汪家春,王科偉,苗雷,趙大鵬,劉洋.  發(fā)光學(xué)報. 2016(06)
[3]典型衣物的D波段透射率研究[J]. 劉杰,蔣均,成彬彬,陸彬,經(jīng)文,張健.  光學(xué)學(xué)報. 2016(07)
[4]太赫茲近場人體安檢成像原理系統(tǒng)與實驗驗證[J]. 劉杰,鄧賢進(jìn),成彬彬,趙宇姣.  警察技術(shù). 2016(03)
[5]MIMO雷達(dá)反向投影成像算法[J]. 王懷軍,黃春琳,陸珉,粟毅.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2010(08)

博士論文
[1]基于稀疏線陣MIMO-SAR的0.14THz安檢成像系統(tǒng)[D]. 劉杰.中國工程物理研究院 2018
[2]太赫茲雷達(dá)成像機(jī)理與信號處理技術(shù)研究[D]. 江舸.中國工程物理研究院 2017
[3]太赫茲雷達(dá)成像算法研究[D]. 張彪.電子科技大學(xué) 2015
[4]主動毫米波安檢成像算法及系統(tǒng)研究[D]. 任百玲.北京理工大學(xué) 2014

碩士論文
[1]MIMO雷達(dá)安檢成像關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 葛桐羽.中國工程物理研究院 2017



本文編號：3122209