人体隐藏目标太赫兹雷达成像及其散斑与极化特性研究
发布时间：2021-06-06 13:34
太赫兹波对衣物具有良好的穿透性,对人体无致电离辐射,是适合于人体安检成像的理想工作频率之一。针对隐藏目标检测的太赫兹雷达成像系统适用于人流密集的公共场所中潜在威胁的快速检测,在公共安全领域有重大的应用价值。但太赫兹人体安检雷达成像结果中的人体和衣物杂波以及散斑效应极大地影响了对隐藏违禁品的检测和识别性能。对人体隐藏目标成像结果缺乏深入理解成为了制约太赫兹人体安检雷达成像系统从实验室走向实用的重要障碍之一。为了抑制太赫兹雷达成像结果中的人体、衣物杂波和散斑效应,深入理解人体隐藏目标的太赫兹雷达成像结果中的信息,迫切需要开展针对人体隐藏目标检测的太赫兹雷达成像及其散斑与极化特性的研究。基于以上研究目的,本文开展的主要工作和结论如下:（1）开展针对太赫兹阵列雷达成像算法的研究。针对一种利用一维稀疏MIMO线阵扫描的近场MIMO-SAR成像体制,提出了一种时频域混合的距离徙动-后向投影（RM-BP）算法。该算法能够实现近场MIMO-SAR的三维成像聚焦;在计算复杂度上,比传统的BP算法小一个量级;在成像质量上,该算法在距离维与MIMO维与BP算法有几乎一致的成像性能,在SAR维由于频域近似的影...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３?１．５６ＴＨＺ人体安检成像系统??
孔径的成像系统，该系统工作在３４０ＧＨｚ，利用１６发１６收的稀疏ＭＩＭＯ线阵结合椭圆??柱面反射镜实现三维成像聚焦，并与２０１７年实现了?１０帧每秒的实时数据获取速率，但??暂时还只能对采集的数据进行离线处理＾，３６］，成像结果如图１．５所示。??■??（ａ）前视图?（ｂ）侧视图??图１．５?１６路接收３４０ＧＨｚ人体三维成像强度点云图（５Ｈｚ帧速，３５ｄＢ强度动态范围）??美国太平洋西北国家实验室（Ｐａｃｉｆｉｃ?Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ?Ｎａｔｉｏｎａｌ?Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＰＮＮＬ）首先将雷??达全息近场成像技术应用到太赫兹频段＾３７］。利用逐点扫描的方式，开展基于二维面阵??合成孔径的成像实验，成像聚焦过程由雷达全息近场成像算法来完成，在３５０ＧＨｚ频率??下对Ｇｉｏｃｋ－１７?９ｍｍ手枪的重构结果如图１．５所示。但针对人体安检成像场景的太赫兹??频段雷达全息近场成像面临所需的二维合成孔径成像阵元数目过大的问题。在微波、毫??米波波段的阵列雷达近场成像系统中，采用稀疏Ｍ１Ｍ０阵列技术，利用远少于实孔径??满阵阵列数目的二维稀疏ＭＩＭＯ阵列构型ｔ３８＇４１］或者利用一维稀疏ＭＩＭ０阵进行一维合??成孔径扫描的近场Ｍ１Ｍ０－ＳＡＲ阵列构型［４２］来综合二维等效孔径，再利用阵列位置信息??７??
中科院电子所开发了一款〇．２ＴＨｚ的合成孔径结合光学扫描的近场像系统１１９，４６］。中国工程物理研究院微系统与太赫兹研宄中心研发了一套３４０ＧＨｚ维摆镜实现光路扫描的三维成像系统［４７］，—套利用４发１６收的３４０ＧＨｚ稀疏多输出（Ｍｕｌｔｉ－Ｉｎｐｕｔ?Ｍｕｌｔｉ－Ｏｕｔｐｕｔ，?ＭＩＭＯ）线阵结合离轴椭圆柱面反射镜实现聚焦成像系统［４８，４９］，前者成像速率为０．５帧每秒，后者达到每秒４帧。??从太赫兹人体安检雷达成像系统的发展脉络可以看出，随着太赫兹电子器件的，针对站开式、远距离的主动式太赫兹人体安检成像系统能获得亚厘米级的成像，基本能够满足人体安检的应用需要，而改善成像速度是国内外研宄机构着重解键问题之一，利用新型稀疏ＭＩＭＯ阵列设计，既可以通过多路同时接收可以有系统成像速度，又能够减少太赫兹收发通道个数，降低系统成本。针对新兴的太列雷达近场成像系统的快速成像算法是保障成像速度的重要前提，有效、高效的拟方法能为其系统的合理设计提供重要支撑。此外，高成像帧速为杂波和散斑的供了更多可利用的信息。??２．２太赫兹雷达成像中的散斑特性研究现状??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于相关视角多视校正的太赫兹阵列雷达散斑抑制方法[J]. 经文,崔振茂,成彬彬,江舸,张健. 红外与激光工程. 2019(01)
[2]一种0.34 THz站开式三维成像安检仪[J]. 经文,安健飞,成彬彬,陈鹏,何月,陆彬. 太赫兹科学与电子信息学报. 2018(05)
[3]基于距离多普勒概念的全息雷达成像算法[J]. 江舸,刘杰,经文,成彬彬,周剑雄,张健. 红外与毫米波学报. 2017(03)
[4]基于目标极化特性的人体隐藏危险品检测方法[J]. 安健飞,成彬彬,桑子儒,陆彬,岑冀娜,邓贤进. 电子与信息学报. 2017(07)
[5]340 GHz稀疏MIMO阵列实时3-D成像系统[J]. 崔振茂,高敬坤,陆彬,陈鹏,何月,秦玉亮,成彬彬,刘乔,何晓阳,邓彬,邓贤进. 红外与毫米波学报. 2017(01)
[6]高分辨力亚毫米波全息成像系统[J]. 王子野,乔灵博,王迎新,赵自然. 太赫兹科学与电子信息学报. 2016(06)
[7]毫米波多输入多输出雷达稀疏阵列近场成像[J]. 葛桐羽,经文,赵磊,蔡英武,周劼. 强激光与粒子束. 2016(11)
[8]利用近场Gordon积分近似的矩量法-物理光学混合方法[J]. 孔蓓蓓,盛新庆. 电波科学学报. 2016(04)
[9]典型衣物的D波段透射率研究[J]. 刘杰,蒋均,成彬彬,陆彬,经文,张健. 光学学报. 2016(07)
[10]站开式毫米波/太赫兹人体安检技术与发展趋势[J]. 谷蔷,桑伟,姜济群. 警察技术. 2016(03)
博士论文
[1]太赫兹目标散射特性关键技术研究[D]. 王瑞君.国防科学技术大学 2015
本文编号：3214482
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３?１．５６ＴＨＺ人体安检成像系统??
孔径的成像系统，该系统工作在３４０ＧＨｚ，利用１６发１６收的稀疏ＭＩＭＯ线阵结合椭圆??柱面反射镜实现三维成像聚焦，并与２０１７年实现了?１０帧每秒的实时数据获取速率，但??暂时还只能对采集的数据进行离线处理＾，３６］，成像结果如图１．５所示。??■??（ａ）前视图?（ｂ）侧视图??图１．５?１６路接收３４０ＧＨｚ人体三维成像强度点云图（５Ｈｚ帧速，３５ｄＢ强度动态范围）??美国太平洋西北国家实验室（Ｐａｃｉｆｉｃ?Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ?Ｎａｔｉｏｎａｌ?Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＰＮＮＬ）首先将雷??达全息近场成像技术应用到太赫兹频段＾３７］。利用逐点扫描的方式，开展基于二维面阵??合成孔径的成像实验，成像聚焦过程由雷达全息近场成像算法来完成，在３５０ＧＨｚ频率??下对Ｇｉｏｃｋ－１７?９ｍｍ手枪的重构结果如图１．５所示。但针对人体安检成像场景的太赫兹??频段雷达全息近场成像面临所需的二维合成孔径成像阵元数目过大的问题。在微波、毫??米波波段的阵列雷达近场成像系统中，采用稀疏Ｍ１Ｍ０阵列技术，利用远少于实孔径??满阵阵列数目的二维稀疏ＭＩＭＯ阵列构型ｔ３８＇４１］或者利用一维稀疏ＭＩＭ０阵进行一维合??成孔径扫描的近场Ｍ１Ｍ０－ＳＡＲ阵列构型［４２］来综合二维等效孔径，再利用阵列位置信息??７??
中科院电子所开发了一款〇．２ＴＨｚ的合成孔径结合光学扫描的近场像系统１１９，４６］。中国工程物理研究院微系统与太赫兹研宄中心研发了一套３４０ＧＨｚ维摆镜实现光路扫描的三维成像系统［４７］，—套利用４发１６收的３４０ＧＨｚ稀疏多输出（Ｍｕｌｔｉ－Ｉｎｐｕｔ?Ｍｕｌｔｉ－Ｏｕｔｐｕｔ，?ＭＩＭＯ）线阵结合离轴椭圆柱面反射镜实现聚焦成像系统［４８，４９］，前者成像速率为０．５帧每秒，后者达到每秒４帧。??从太赫兹人体安检雷达成像系统的发展脉络可以看出，随着太赫兹电子器件的，针对站开式、远距离的主动式太赫兹人体安检成像系统能获得亚厘米级的成像，基本能够满足人体安检的应用需要，而改善成像速度是国内外研宄机构着重解键问题之一，利用新型稀疏ＭＩＭＯ阵列设计，既可以通过多路同时接收可以有系统成像速度，又能够减少太赫兹收发通道个数，降低系统成本。针对新兴的太列雷达近场成像系统的快速成像算法是保障成像速度的重要前提，有效、高效的拟方法能为其系统的合理设计提供重要支撑。此外，高成像帧速为杂波和散斑的供了更多可利用的信息。??２．２太赫兹雷达成像中的散斑特性研究现状??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于相关视角多视校正的太赫兹阵列雷达散斑抑制方法[J]. 经文,崔振茂,成彬彬,江舸,张健. 红外与激光工程. 2019(01)
[2]一种0.34 THz站开式三维成像安检仪[J]. 经文,安健飞,成彬彬,陈鹏,何月,陆彬. 太赫兹科学与电子信息学报. 2018(05)
[3]基于距离多普勒概念的全息雷达成像算法[J]. 江舸,刘杰,经文,成彬彬,周剑雄,张健. 红外与毫米波学报. 2017(03)
[4]基于目标极化特性的人体隐藏危险品检测方法[J]. 安健飞,成彬彬,桑子儒,陆彬,岑冀娜,邓贤进. 电子与信息学报. 2017(07)
[5]340 GHz稀疏MIMO阵列实时3-D成像系统[J]. 崔振茂,高敬坤,陆彬,陈鹏,何月,秦玉亮,成彬彬,刘乔,何晓阳,邓彬,邓贤进. 红外与毫米波学报. 2017(01)
[6]高分辨力亚毫米波全息成像系统[J]. 王子野,乔灵博,王迎新,赵自然. 太赫兹科学与电子信息学报. 2016(06)
[7]毫米波多输入多输出雷达稀疏阵列近场成像[J]. 葛桐羽,经文,赵磊,蔡英武,周劼. 强激光与粒子束. 2016(11)
[8]利用近场Gordon积分近似的矩量法-物理光学混合方法[J]. 孔蓓蓓,盛新庆. 电波科学学报. 2016(04)
[9]典型衣物的D波段透射率研究[J]. 刘杰,蒋均,成彬彬,陆彬,经文,张健. 光学学报. 2016(07)
[10]站开式毫米波/太赫兹人体安检技术与发展趋势[J]. 谷蔷,桑伟,姜济群. 警察技术. 2016(03)
博士论文
[1]太赫兹目标散射特性关键技术研究[D]. 王瑞君.国防科学技术大学 2015
本文编号：3214482
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3214482.html
