【摘要】：為了滿足日益迫切的安防需要,新型成像系統(tǒng)大多采用了毫米波成像技術。本文從成像算法的理論基礎入手,采用近場毫米波SAR成像的技術,系統(tǒng)地推導其成像算法公式、對毫米波成像算法進行系列仿真驗證、并對散射物體的電磁參數(shù)的獲取和成像系統(tǒng)平臺構建等方面進行了深入研究。論文主要研究工作如下:(1)研究了基本的毫米波成像理論研究了SAR成像技術的原理、工作模式及其分辨率。研究了毫米波成像的理論基礎,分別推導了單頻點和寬帶成像兩種情形下的毫米波全息成像算法,并分析了采樣間隔及分辨率等圖像重建參數(shù)。(2)柱面毫米波SAR成像及其仿真驗證針對近場條件,系統(tǒng)地推導了柱面毫米波SAR成像算法的公式,研究了不同分辨率情況下的系統(tǒng)帶寬、最大頻率間隔以及最大角度間隔之間的相互關系。利用金屬平板的仿真成像,分析了接收天線陣元角度間隔和系統(tǒng)帶寬對成像分辨率的影響。仿真實現(xiàn)了多種形狀、金屬及非金屬材質的電磁逆散射成像,算法能較好的對其實現(xiàn)圖像重建。仿真實現(xiàn)了人體攜帶隱匿物品的成像,利用成像算法可明顯區(qū)分人體及有耗介質。(3)提出了基于毫米波SAR成像的電磁參數(shù)提取方法基于毫米波SAR成像方法,利用介質體的相對介電常數(shù)與自由空間不同和電磁波在不同介質體內的傳播速度的變化,提出了基于毫米波SAR成像的電磁參數(shù)提取方法,并進行了仿真驗證。對不同的無耗介質及有耗介質,所提取的相對介電常數(shù)偏差在15%左右。(4)近場毫米波SAR成像系統(tǒng)構建設計并構建了近場毫米波SAR成像平臺的系統(tǒng),分別在2GHz~18GHz,17GHz~26.5GHz不同的頻段下,對金屬板、鋁罐(含液體)、金屬與木塊混合體進行了實際測試和圖像重建,最終的成像結果與仿真結果吻合,與預期效果相近。驗證了仿真結果的正確性以及算法的可行性,也驗證了成像系統(tǒng)的正確性。
[Abstract]:In order to meet the urgent need of security, most of the new imaging systems adopt millimeter wave imaging technology. This paper starts with the theoretical foundation of the imaging algorithm, uses the near-field millimeter wave SAR imaging technology, systematically deduces its imaging algorithm formula, and carries on a series of simulation verification to the millimeter wave imaging algorithm. The acquisition of electromagnetic parameters of scattering objects and the construction of imaging system platform are studied in detail. The main work of this paper is as follows: (1) the basic millimeter wave imaging theory is studied. The principle, working mode and resolution of SAR imaging technology are studied. The theoretical basis of millimeter-wave imaging is studied, and the millimeter-wave holographic imaging algorithms for single-frequency and wideband imaging are derived, respectively. The image reconstruction parameters such as sampling interval and resolution are analyzed. (2) Cylindrical millimeter wave SAR imaging and its simulation verify that the formula of cylindrical millimeter wave SAR imaging algorithm is systematically derived for near-field conditions. The relationship among system bandwidth, maximum frequency interval and maximum angular interval is studied at different resolution. In this paper, the influence of angle interval of receiving antenna array and system bandwidth on imaging resolution is analyzed by using the simulation imaging of metal plate. Electromagnetic inverse scattering imaging of various shapes, metals and non-metallic materials is realized by simulation, and the algorithm can be used to reconstruct the images. Simulation has realized the imaging of human body carrying hidden objects, and the imaging algorithm can be used to distinguish the human body from the lossy medium. (3) the method of extracting electromagnetic parameters based on millimeter wave SAR imaging is proposed based on millimeter wave SAR imaging method. A method of extracting electromagnetic parameters based on millimeter wave SAR imaging is proposed, which is based on the variation of the relative dielectric constant of the dielectric body and the free space and the velocity of electromagnetic wave propagating in different media. The method is verified by simulation. For different lossless media and lossy medium, the relative dielectric constant deviation is about 15%. (4) the near-field millimeter wave SAR imaging system is designed and constructed, and the system of near-field millimeter wave SAR imaging platform is designed and constructed at 2GHz ~ (18 GHz), respectively. Under different frequency bands of 17GHz~26.5GHz, the mixture of metal plate, aluminum tank (containing liquid), metal and wood block were tested and reconstructed. The final imaging results are in good agreement with the simulation results and are similar to the expected results. The correctness of the simulation results and the feasibility of the algorithm are verified, and the correctness of the imaging system is also verified.
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN957.52

【參考文獻】

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本文編號：2425627