毫米波近场波束形成算法研究

发布时间：2020-09-08 16:09

　　 随着公共场合人们对安检要求的不断提高,安检成像的精确性和安全性成了近年来的研究热点,而毫米波成像具有可穿透性和安全性的双重优点。本文依据近场安检成像的特点,引入近场响应模型,仿真研究常规波束形成算法和自适应波束形成算法,在此基础上,将波束形成算法与非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)成像算法相结合,更加清晰地还原成像目标图像。依据毫米波近场安检成像地特点,论文推导了适用于安检成像系统的近场阵列信号传播方程,并以此为基础,在一维均匀线阵的条件下,与常规波束形成结合,仿真研究了天线数量与波束宽度的关系。仿真结果表明:天线数量越多,主瓣波束越窄,空间分辨率越高。针对常规波束形成算法不能有效滤除干扰信号的缺点,将自适应波束形成算法应用于近场阵列信号传播方程。对三种自适应波束形成算法分别在角度维和距离维进行了仿真研究,仿真结果表明自适应波束形成算法可以在干扰信号处形成凹陷,更好地在距离维对期望信号进行定位。将NUFFT的二维成像算法与近场波束形成算法相结合。对天线接收到的回波信号先进行波束形成处理,再进行方位向FFT变换,与匹配函数相乘后,通过二维逆NUFFT变换,从而得到目标的散射系数,复原目标图像。仿真结果表明:NUFFT二维成像算法可以很好地实现图像重构,在减少运算量的情况下,其与离散傅里叶变换输出之间的误差达到10~(-6)量级;增加天线阵元的数量可以更好地还原出噪声功率大的空间点目标图像;结合自适应波束形成的NUFFT算法比结合常规波束形成NUFFT算法可以更好地减弱噪声的影响,更加清晰地还原出空间目标图像。
【学位单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN015
【部分图文】：

图1-1 Provison 毫米波成像仪安检成像系统o公司研发出一种基于毫米波成像图1-2所示，Eqo成像系统的外观与是通过平面天线阵列对被测目标率为4*4mm，具备实时成像能力。图1-2 Eqo毫米波成像安全检查门

图1-1 Provison 毫米波成像仪于平面阵的安检成像系统iths Detectio公司研发出一种基于毫米波成像的安检系统查门[19]。如图1-2所示，Eqo成像系统的外观与常规安检门机械扫描，而是通过平面天线阵列对被测目标扫描进行实为1m，分辨率为4*4mm，具备实时成像能力。

数量对波束形成的影响。2.1 主动式毫米波成像系统结构设计主动式毫米波成像系统结构模型如图2-1所示。图中左侧是由天线阵列的发射端和接收端组成的天线扫描平面，在扫面平面的右侧距离为 0的位置是安检对象，其与天线扫面阵列平面是平行的。假设天线阵元均匀的分布在x轴上，扫描的最大范围是[-x,x]，毫米波安检系统是通过发射端定向的发射出毫米波，该毫米波信号会照射到被检测对象上，经过安检对象的散射会接收端，接收端会探测到回波信号。在接受到回波信号之后，对接受信号进行优化处理进行成像。根据安检毫米波成像系统的接收端和发射端天线的工作方式，可以将其分为单站和双站模式。其中，当左侧天线线阵中的阵元既发射信号也接收信号

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本文编号：2814367