全极化微波辐射计目标成像方法及试验研究

发布时间：2017-08-30 15:29

  本文关键词：全极化微波辐射计目标成像方法及试验研究

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【摘要】：由于微波具有较好的穿透性和较高的空间分辨率,微波辐射计成像技术已经应用在安检、导航、盲降、遥感等领域。微波辐射计是被动遥感仪器,对人体无害,这使其对人体辐射信息成像具有很大的优势。全极化微波辐射计可以通过测量目标的4个Stokes参数得到目标的全部极化信息,这对人体亮度温度分布的测量和分析是一种有效的补充,使全极化微波辐射计在医学、安全检查方面上的应用成为可能。本文利用一种扫描成像方法来获取目标成像的试验结果,并探讨人体微波辐射成像及其特点。论文首先对微波辐射测量理论和微波辐射计原理进行介绍。阐明了全极化微波辐射计扫描成像的理论基础,主要包括黑体辐射定律、天线温度、Stokes参数和微波辐射计的介绍。其次对全极化微波辐射计扫描成像系统做了全面的介绍。全极化微波辐射计扫描成像系统由扫描模块、全极化微波辐射计、上位机软件三部分组成。扫描模块由扫描平台和电机驱动器组成。扫描平台搭载微波辐射计,上位机软件控制电机驱动器驱动扫描平台做二维扫描成像运动。全极化微波辐射计是37GHz的直接相关型辐射计,采用数字相关器实现第三和第四个Stokes参数的测量。上位机软件由Visual Basic语言开发,包括运动控制、数据解析与接收、成像处理三大部分。运动控制部分通过RS-232转USB接口控制电机驱动器,实现扫描台精细而复杂的运动。数据解析与接收部分通过串口接收辐射计输出电压,按照规定好的数据包格式,解析数据,实时显示并保存。成像处理部分获取移动平台坐标位置,结合辐射计的输出电压,对水平极化通道和垂直极化通道实时成像。然后对于影响成像的关键因素进行分析。影响成像的因素除了辐射计的灵敏度之外,还包括空间分辨率、扫描距离、扫描速率、驻留时间、采样频率。这几个因素决定着成像质量而且相互影响。空间分辨率在天线远场条件下,由辐射计天线3dB波束角度和扫描距离决定。在近场条件下,目标贴近天线时,天线的波束宽度近似等于天线的口径。驻留时间是指天线经过一个天线波束所需要的时间,由空间分辨率和扫描速度、灵敏度决定。采样频率的选取至关重要,采样频率过小,图像信息不全。采样频率过大,会造成数据冗余。最后进行远场条件下的成像仿真,分析在不同条件下的仿真结果。重点是对37GHz的全极化辐射计进行在近场条件下的扫描人体成像试验,得到4个Stokes参数的人体亮温图像。分析不同极化通道以及不同人体之间的信息差异,验证方案的可行性。
【关键词】：全极化 亮度温度 微波辐射计 二维成像 扫描平台
【学位授予单位】：中国科学院国家空间科学中心
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN015
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 研究背景与意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 国外辐射计成像系统发展情况及现状14-16
• 1.2.2 国内辐射计成像系统发展情况及现状16-18
• 1.3 本文主要研究内容18-21
• 第2章 全极化微波辐射计成像的测量基础21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 微波辐射测量相关概念21-27
• 2.2.1 黑体辐射21-24
• 2.2.2 天线温度24-26
• 2.2.3 Stokes参数26-27
• 2.3 微波辐射计27-31
• 第3章 全极化微波辐射计扫描成像系统组成31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 系统组成31-32
• 3.3 扫描平台设计与功能分析32-33
• 3.4 全极化微波辐射计33-34
• 3.5 上位机软件设计34-41
• 3.5.1 运动控制器35-37
• 3.5.2 数据接收与成像功能37-41
• 第4章 全极化辐射计扫描成像设计与分析41-49
• 4.1 引言41
• 4.2 扫描方式分析41-42
• 4.3 扫描参数分析42-49
• 4.3.1 空间分辨率、扫描距离42-44
• 4.3.2 扫描速率与驻留时间44
• 4.3.3 采样频率44-49
• 第5章 成像试验及成像仿真实测结果分析49-65
• 5.1 辐射远场仿真成像49-51
• 5.2 近场扫描成像实验设计51-53
• 5.3 测量结果及分析53-63
• 5.3.1 不同重叠系数的成像分析53-55
• 5.3.2 不同男生辐射图像对比分析55-57
• 5.3.3 不同女生辐射图像对比分析57-59
• 5.3.4 男女辐射图像对比分析59-61
• 5.3.5 辐射图像的处理61-63
• 5.4 小结63-65
• 第6章 结论与展望65-69
• 参考文献69-71
• 致谢71-73
• 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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2 王振占;谢莹;陆浩;董帅;李彬;;23.8GHz数字相关型全极化微波辐射计的定标及其影响分析[J];遥感技术与应用;2015年04期

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4 张勇;孙强;吕达仁;;全极化微波信号海面风场反演技术现状与发展趋势[J];遥感技术与应用;2013年03期

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本文编号：760100