CN107167771B - 一种微波成像系统的直达波抑制方法及系统 - Google Patents

一种微波成像系统的直达波抑制方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107167771B
CN107167771B CN201710295635.2A CN201710295635A CN107167771B CN 107167771 B CN107167771 B CN 107167771B CN 201710295635 A CN201710295635 A CN 201710295635A CN 107167771 B CN107167771 B CN 107167771B
Authority
CN
China
Prior art keywords
domain echo
signal
frequency domain
echo signal
antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710295635.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107167771A (zh
Inventor
祁春超
吴光胜
赵术开
肖千
王爱先
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Zhongtou Huaxun Terahertz Technology Co., Ltd
Original Assignee
Shenzhen Wuyatai Hertz Technology Co Ltd
Shenzhen Institute of Terahertz Technology and Innovation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Wuyatai Hertz Technology Co Ltd, Shenzhen Institute of Terahertz Technology and Innovation filed Critical Shenzhen Wuyatai Hertz Technology Co Ltd
Priority to CN201710295635.2A priority Critical patent/CN107167771B/zh
Priority to PCT/CN2017/100402 priority patent/WO2018196248A1/zh
Priority to US16/608,172 priority patent/US11199612B2/en
Publication of CN107167771A publication Critical patent/CN107167771A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107167771B publication Critical patent/CN107167771B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G01S7/038—Feedthrough nulling circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/023—Interference mitigation, e.g. reducing or avoiding non-intentional interference with other HF-transmitters, base station transmitters for mobile communication or other radar systems, e.g. using electro-magnetic interference [EMI] reduction techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/887—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for detection of concealed objects, e.g. contraband or weapons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/2806—Employing storage or delay devices which preserve the pulse form of the echo signal, e.g. for comparing and combining echoes received during different periods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G01S7/352—Receivers
    • G01S7/354—Extracting wanted echo-signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
    • G01S7/4026—Antenna boresight
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G01S7/352—Receivers
    • G01S7/356—Receivers involving particularities of FFT processing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供一种微波成像系统的直达波抑制方法及系统，通过对垂直线性阵列天线在其所有等效天线采集位置处得到的回波信号组成的回波信号集进行频域到时域转换、滤波、时域到频域转换和对消相减等一系列滤波操作，可以有效抑制直达波信号所产生的干扰，从而提高了回波信号接收机的灵敏度，简化了后续的成像处理过程，提高了微波成像系统的成像性能，从而可以得到准确的目标物体的图像。

Description

一种微波成像系统的直达波抑制方法及系统
技术领域
本发明实施例属于微波成像技术领域，尤其涉及一种微波成像系统的直达波抑制方法及系统。
背景技术
微波成像技术采用主动发射微波波段的电磁波的方式对物体进行扫描成像，因其能够穿透物体表面而检测藏匿于物体内部的金属或非金属违禁品，且由于其具有辐射剂量小、属于非电离辐射等特点，广泛应用于安检仪等微波成像系统，用于执行人体安全检查任务。目前较为流行的微波成像技术，通常要通过线性阵列天线得到所有等效天线采集位置处的回波信号组成回波信号集，再将回波信号集发送至安检系统的信号处理设备进行统一成像处理，得到目标物体的图像。
然而，在实际应用中，线性阵列天线在其所有等效天线采集位置处得到的回波信号集中还包一部分直达波信号，回波信号集中直达波信号的能量比目标物体反射的回波能量大几个数量级，如果不对直达波信号进行抑制或滤除，会降低回波信号接收机的灵敏度，导致接收机前端饱和甚至损坏，增加了后续的成像处理难度，降低了微波成像系统的成像性能，从而无法得到准确的目标物体的图像。
发明内容
本发明实施例提供一种微波成像系统的直达波抑制方法及系统，旨在解决在实际应用中，线性阵列天线在等效天线采集位置处得到的回波信号中还包一部分直达波信号，回波信号中直达波信号的能量比目标物体反射的回波能量大几个数量级，如果不对直达波信号进行抑制或滤除，会降低回波信号接收机的灵敏度，导致接收机前端饱和甚至损坏，增加了后续的成像处理过程的难度，降低了微波成像系统的成像性能，从而无法得到准确的目标物体的图像的问题。
本发明实施例一方面提供一种微波成像系统的直达波抑制方法，其包括：
控制由M个天线组成的垂直线性阵列天线绕预设的圆弧轨道旋转扫描目标区域上的N个方位角位置点，获取M×N个频域回波信号并建立频域回波信号集，其中，M和N均为大于0的正整数；
通过第一预设算法对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号进行计算，得到所述预设天线所对应的N条目标时域回波信号；
分别计算所述N条目标时域回波信号中每条目标时域回波信号的平均值，对平均值最大的目标时域回波信号所在的预设区域进行滤波，得到已滤波的N条目标时域信号；
通过第二预设算法对所述已滤波的N条目标时域信号进行计算，得到与所述N条频域回波信号的频率和维度一致的N条目标频域回波信号；
将所述N条目标频域回波信号与所述N条频域回波信号对消相减，得到所述N条频域回波信号的直达波抑制结果；
返回通过第一预设算法对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号进行计算的操作，直到得到所述M个天线中的所有天线在所述N个方位角位置点扫描得到的共M×N个频域回波信号的直达波抑制结果时为止。
本发明实施例另一方面还提供一种微波成像系统的直达波抑制系统，其特征在于，所述直达波抑制系统包括：
频域回波信号获取模块，用于控制由M个天线组成的垂直线性阵列天线绕预设的圆弧轨道旋转扫描目标区域上的N个方位角位置点，获取M×N个频域回波信号并建立频域回波信号集，其中，M和N均为大于0的正整数；
时域回波信号处理模块，用于通过第一预设算法对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号进行计算，得到所述预设天线所对应的N条目标时域回波信号；
目标时域回波信号处理模块，用于分别计算所述N条目标时域回波信号中每条目标时域回波信号的平均值，对平均值最大的目标时域回波信号所在的预设区域进行滤波，得到已滤波的N条目标时域信号；
频域回波信号处理模块，用于通过第二预设算法对所述已滤波的N条目标时域信号进行计算，得到与所述N条频域回波信号的频率和维度一致的N条目标频域回波信号；
对消相减模块，用于将所述N条目标频域回波信号与所述N条频域回波信号对消相减，得到所述N条频域回波信号的直达波抑制结果；
返回模块，用于返回通过第一预设算法对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号进行计算的操作，直到得到所述M个天线中的所有天线在所述N个方位角位置点扫描得到的共M×N个频域回波信号的直达波抑制结果时为止。
本发明通过对垂直线性阵列天线在其所有等效天线采集位置处得到的回波信号组成的回波信号集进行频域到时域转换、滤波、时域到频域转换和对消相减等一系列滤波操作，可以有效抑制直达波信号所产生的干扰，从而提高了回波信号接收机的灵敏度，简化了后续的成像处理过程，提高了微波成像系统的成像性能，从而可以得到准确的目标物体的图像。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一个实施例提供的笛卡尔坐标系下的柱面扫描系统的示意图。
图2是本发明的一个实施例提供的微波成像系统的直达波抑制方法的流程框图；
图3是本发明的一个实施例提供的图2中步骤S20的流程框图；
图4是本发明的一个实施例提供的图2中步骤S40的流程框图；
图5是本发明的一个实施例提供的微波成像系统的直达波抑制方法的基本结构框图；
图6是本发明的一个实施例提供的图5中时域回波信号处理模块的具体结构框图；
图7是本发明的一个实施例提供的图5中频域回波信号处理模块的具体结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
本发明所有实施例基于微波成像系统实现，该系统包括在水平或垂直方向上线性排列的预设个数的天线组成的线性阵列天线、信号收发设备和机械旋转设备和信号处理设备。
在具体应用中，信号处理设备可以采用图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)来实现。
机械旋转设备控制线性阵列天线旋转，信号收发设备用于在线性阵列天线在旋转过程中发射信号并接收待成像的目标物体反射的回波数据，信号收发设备将回波数据发送给信号处理设备处理为成像结果，实现对待成像的目标物体上各采样点的扫描成像。根据线性阵列天线旋转过程中的等效相位位置所形成的扫描面的形状，可以将微波成像系统分为平面扫描系统或柱面扫描系统。
以下着重介绍柱面扫描系统的工作原理：
如图1所示，设定待成像物体为人体，人体自然站立的平面为水平面，设定与X轴正交且处于同一水平面的轴为Y轴，设定X轴、Y轴和Z轴相交于所述集合中轴线上的一点O，以O为原点建立包括X轴、Y轴和Z轴的笛卡尔坐标系X-Y-Z-O。
N个天线在垂直于水平面的Z轴方向上组成垂直线性阵列天线，该线性阵列天线绕所述几何中轴线旋转一周后，等效形成在柱面上分布的等方位角间隔、等高度间隔的多个等效天线γ。
通过获取所有等效天线γ位置采集到的回波信号组成的频域回波信号集，然后对频域回波信号集中所有回波信号所对应的采样点的时间频率信息进行成像处理，从而生成人体目标区域的三维图像。
本发明实施例在于提供一种微波成像系统的直达波抑制方法及系统，通过对频域回波信号集中所有回波信号所对应的采样点的时间频率信息中的直达波信号进行处理，可以有效抑制直达波信号所产生的干扰，从而提高了回波信号接收机的灵敏度，简化了后续的成像处理过程，提高了微波成像系统的成像性能，从而可以得到准确的目标物体的图像。
如图2所示，本发明的一个实施例提供的一种微波成像系统的直达波抑制方法，其包括：
步骤S10：控制由M个天线组成的垂直线性阵列天线绕预设的圆弧轨道旋转扫描目标区域上的N个方位角位置点，获取M×N个频域回波信号并建立频域回波信号集，其中，M和N均为大于0的正整数。
在本实施例中，目标区域是指待成像物体所在区域，该区域的大小具体由微波成像系统的线性阵列天线旋转一周所能覆盖的扫描区域的大小决定；圆弧轨道为与垂直线性阵列天线正交的圆弧轨道。
具体应用中，待成像物体可以是人体，也可以是其他有机体或无机体，待成像物体可以是二维或者三维物体。
步骤S20：通过第一预设算法对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号进行计算，得到所述预设天线所对应的N条目标时域回波信号。
在具体应用中，N条频域回波信号可以用一个集合表示为Sγ＝{sγ1(f),sγ2(f),...,sγN(f)}。
在一个实施例中，第一预设算法可以包括升采样和傅里叶变换，其中，升采样用于对N条频域回波信号进行频率采样滤波，傅里叶变换用于将N条频域回波信号转换成N条目标时域回波信号。
步骤S30：分别计算所述N条目标时域回波信号中每条目标时域回波信号的平均值，对平均值最大的目标时域回波信号所在的预设区域进行滤波，得到已滤波的N条目标时域信号。
在具体应用中，平均值可以以集合的形式表示为N条目标时域信号可以以集合形式表示为
在一个实施例中，对平均值最大的目标时域回波信号所在的预设区域进行滤波，得到已滤波的N条目标时域信号，具体可以包括：
步骤S31：通过预设宽度的矩形窗滤波器对平均值最大的目标时域回波信号所在的预设区域进行滤波，得到已滤波的N条目标时域信号。
在具体应用中，预设区域为包括平均值最大的目标时域回波信号和其周围区域在内的区域，具体的可以根据实际需要进行设定；预设宽度也可以根据实际需要进行设定，例如，预设宽度可以在5～20个矩形窗滤波器的系统距离单元范围内，在一个实施例中，预设宽度可以为10个系统距离单元。
步骤S40：通过第二预设算法对所述已滤波的N条目标时域信号进行计算，得到与所述N条频域回波信号的频率和维度一致的N条目标频域回波信号。
在一个实施例中，第二预设运算法包括傅里叶变换、降采样和频率截取，其中，傅里叶变换用于已滤波的N条目标时域信号变换为N条第一频域回波信号，降采样用于对N条第一频域回波信号进行频率采样滤波，频率截取用于根据需要截取N条第一频域回波信号中频率在预设频率范围内的信号。
步骤S50：将所述N条目标频域回波信号与所述N条频域回波信号对消相减，得到所述N条频域回波信号的直达波抑制结果。
在具体应用中，对消相减之后的N条频域回波信号的直达波抑制结果可以用集合形式表示为S'γ＝s′γ1(f),s′γ2(f),...,s′γN(f)。
步骤S60：返回步骤S20，直到得到所述M个天线中的所有天线在所述N个方位角位置点扫描得到的共M×N个频域回波信号的直达波抑制结果时为止。
通过重复执行步骤S20～步骤S40即可实现对所有频域回波信号的直达波抑制。
在一个实施例中，也可以同时对每个天线所采集到的N个频域回波信号同步执行步骤S20～S40，以实现对所有天线采集到的频域回波信号中的直达波的批量处理。
在一个实施例中，上述直达波一致方法还包括：
步骤S70：分别对所述频域回波信号集中每个通道的频域回波信号及所述每个通道的频域回波信号对应的幅相预校正因子进行乘运算。
在一个实施例中，步骤S70之前还包括：
步骤S71：预先测量所述每个通道的频域回波信号对应的幅相预校正因子，所述幅相预校正因子用于在进行成像处理时对其对应的频域回波信号的进行幅相一致性补偿；
步骤S72：对所述幅相预校正因子进行离线存储。
本实施例通过对垂直线性阵列天线在其所有等效天线采集位置处得到的回波信号组成的回波信号集进行频域到时域转换、滤波、时域到频域转换和对消相减等一系列滤波操作，可以有效抑制直达波信号所产生的干扰，从而提高了回波信号接收机的灵敏度，简化了后续的成像处理过程，提高了微波成像系统的成像性能，从而可以得到准确的目标物体的图像。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，图2中的步骤S20具体包括：
步骤S21：对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号的末端进行补0操作，补0长度为所述N条频域回波信号的长度的m-1倍，其中，m≥1且m为正整数。
在具体应用中，m可以根据实际需要进行设置，例如，m可以是0～20中的任一数值。在一个实施例中，m为8。
步骤S22：对补0之后的所述N条频域回波信号进行傅里叶逆变换，得到N条时域回波信号。
在具体应用中，步骤S22中的傅里叶变换可以为并行快速傅里叶逆变换，即同时对该对补0之后的N条频域回波信号进行快速傅里叶逆变换。
步骤S23：对所述N条时域回波信号进行m倍升采样，得到所述预设天线所对应的N条目标时域回波信号。
在具体应用中，N条目标时域回波信号可以以集合形式表示为S”γ＝sγ1(t),sγ2(t),...,sγN(t)。
本实施例通过对N条频域回波信号依次进行补0操作、傅里叶逆变换和升采样，可以将N条频域回波信号处理为滤波之后的N条时域回波信号。
如图4所示，在本发明的一个实施例中，图2中的步骤S40具体包括：
步骤S41：将所述已滤波的N条目标时域信号进行傅里叶变换，得到N条第一频域回波信号。
在具体应用中，步骤S41中的傅里叶变换可以为并行快速傅里叶变换，即同时对该已滤波的N条目标时域信号进行快速傅里叶变换。
步骤S42：对所述N条第一频域回波信号进行1/n倍降采样，得到所述N条第一频域回波信号中前1/n部分的第二频域回波信号；
步骤S43：对所述第二频域回波信号进行频率截取，得到与所述N条频域回波信号的频率和维度一致的N条目标频域回波信号。
在具体应用中，进行频率截取得到与所述N条频域回波信号的频率和维度一致的N条目标频域回波信号的目的是为了后续对消相减操作中频域信号和频域信号能够一一对应。
在具体应用中，N条目标频域回波信号可以以集合形式表示为
本实施例通过依次对已滤波的N条目标时域信号进行傅里叶变换、降采样和频率截取，可以得到与前述的N条频域回波信号的频率和维度一致的N条目标频域回波信号，以便于执行步骤S50中的对消相减操作。
如图5所示，本发明的一个实施例提供一种微波成像系统的直达波抑制系统100，用于执行图2所对应的实施例中的方法步骤，其包括：
频域回波信号获取模块10，用于控制由M个天线组成的垂直线性阵列天线绕预设的圆弧轨道旋转扫描目标区域上的N个方位角位置点，获取M×N个频域回波信号并建立频域回波信号集，其中，M和N均为大于0的正整数；
时域回波信号处理模块20，用于通过第一预设算法对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号进行计算，得到所述预设天线所对应的N条目标时域回波信号；
目标时域回波信号处理模块30，用于分别计算所述N条目标时域回波信号中每条目标时域回波信号的平均值，对平均值最大的目标时域回波信号所在的预设区域进行滤波，得到已滤波的N条目标时域信号；
频域回波信号处理模块40，用于通过第二预设算法对所述已滤波的N条目标时域信号进行计算，得到与所述N条频域回波信号的频率和维度一致的N条目标频域回波信号；
对消相减模块50，用于将所述N条目标频域回波信号与所述N条频域回波信号对消相减，得到所述N条频域回波信号的直达波抑制结果；
返回模块60，用于返回通过第一预设算法对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号进行计算的操作，直到得到所述M个天线中的所有天线在所述N个方位角位置点扫描得到的共M×N个频域回波信号的直达波抑制结果时为止。
在一个实施例中，目标时域回波信号处理模块30具体用于：通过预设宽度的矩形窗滤波器对平均值最大的目标时域回波信号所在的预设区域进行滤波，得到已滤波的N条目标时域信号。
在一个实施例中，直达波抑制系统100还包括：
逻辑运算模块，用于分别对所述频域回波信号集中每个通道的频域回波信号及所述每个通道的频域回波信号对应的幅相预校正因子进行乘运算。
在一个实施例中，直达波抑制系统还包括：
幅相预校正因子测量模块，用于预先测量所述每个通道的频域回波信号对应的幅相预校正因子，所述幅相预校正因子用于在进行成像处理时对其对应的频域回波信号的进行幅相一致性补偿；
存储模块，用于对所述幅相预校正因子进行离线存储。
本实施例通过对垂直线性阵列天线在其所有等效天线采集位置处得到的回波信号组成的回波信号集进行频域到时域转换、滤波、时域到频域转换和对消相减等一系列滤波操作，可以有效抑制直达波信号所产生的干扰，从而提高了回波信号接收机的灵敏度，简化了后续的成像处理过程，提高了微波成像系统的成像性能，从而可以得到准确的目标物体的图像。
如图6所示，在一个实施例中，图5中的时域回波信号处理模块包括用于执行图3所对应的实施例中的方法步骤的结构，其包括：
补0单元21，用于对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号的末端进行补0操作，补0长度为所述N条频域回波信号的长度的m-1倍，其中，m≥1且m为正整数；
第一傅里叶变换单元22，用于对补0之后的所述N条频域回波信号进行傅里叶逆变换，得到N条时域回波信号；
升采样单元23，用于对所述N条时域回波信号进行m倍升采样，得到所述预设天线所对应的N条目标时域回波信号。
本实施例通过对N条频域回波信号依次进行补0操作、傅里叶变换和升采样，可以将N条频域回波信号处理为滤波之后的N条时域回波信号。
如图7所示，在一个实施例中，图5中的频域回波信号处理模块包括用于执行图3所对应的实施例中的方法步骤的结构，其包括：
第二傅里叶变换单元41，用于将所述已滤波的N条目标时域信号进行傅里叶变换，得到N条第一频域回波信号；
降采样单元42，用于对所述N条第一频域回波信号进行1/n倍降采样，得到所述N条第一频域回波信号中前1/n部分的第二频域回波信号；
频率截取单元43，用于对所述第二频域回波信号进行频率截取，得到与所述N条频域回波信号的频率和维度一致的N条目标频域回波信号。
本实施例通过依次对已滤波的N条目标时域信号进行傅里叶变换、降采样和频率截取，可以得到与前述的N条频域回波信号的频率和维度一致的N条目标频域回波信号，以便于执行对消相减操作。
本发明所有实施例中的模块或单元，可以通过通用集成电路，例如CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)，或通过ASIC(Application Specific IntegratedCircuit，专用集成电路)来实现。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微波成像系统的直达波抑制方法，其特征在于，所述直达波抑制方法包括：
控制由M个天线组成的垂直线性阵列天线绕预设的圆弧轨道旋转扫描目标区域上的N个方位角位置点，获取M×N个频域回波信号并建立频域回波信号集，其中，M和N均为大于0的正整数；
通过第一预设算法对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号进行计算，得到所述预设天线所对应的N条目标时域回波信号；
分别计算所述N条目标时域回波信号中每条目标时域回波信号的平均值，对平均值最大的目标时域回波信号所在的预设区域进行滤波，得到已滤波的N条目标时域信号；
通过第二预设算法对所述已滤波的N条目标时域信号进行计算，得到与所述N条频域回波信号的频率和维度一致的N条目标频域回波信号；
将所述N条目标频域回波信号与所述N条频域回波信号对消相减，得到所述N条频域回波信号的直达波抑制结果；
返回通过第一预设算法对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号进行计算的操作，直到得到所述M个天线中的所有天线在所述N个方位角位置点扫描得到的共M×N个频域回波信号的直达波抑制结果时为止。
2.如权利要求1所述的微波成像系统的直达波抑制方法，其特征在于，所述第一预设算法包括升采样和傅里叶逆变换；
所述通过第一预设算法对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号进行计算，得到所述预设天线所对应的N条目标时域回波信号，包括：
对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号的末端进行补0操作，补0长度为所述N条频域回波信号的长度的m-1倍，其中，m≥1且m为正整数；
对补0之后的所述N条频域回波信号进行傅里叶逆变换，得到N条时域回波信号；
对所述N条时域回波信号进行m倍升采样，得到所述预设天线所对应的N条目标时域回波信号。
3.如权利要求1所述的微波成像系统的直达波抑制方法，其特征在于，所述第二预设运算法包括傅里叶变换、降采样和频率截取；
所述通过第二预设算法对所述已滤波的N条目标时域信号进行计算，得到与所述N条频域回波信号的频率和维度一致的N条目标频域回波信号，包括：
将所述已滤波的N条目标时域信号进行傅里叶变换，得到N条第一频域回波信号；
对所述N条第一频域回波信号进行1/n倍降采样，得到所述N条第一频域回波信号中前1/n部分的第二频域回波信号；
对所述第二频域回波信号进行频率截取，得到与所述N条频域回波信号的频率和维度一致的N条目标频域回波信号。
4.如权利要求1所述的微波成像系统的直达波抑制方法，其特征在于，所述直达波抑制方法还包括：
分别对所述频域回波信号集中每个通道的频域回波信号及所述每个通道的频域回波信号对应的幅相预校正因子进行乘运算。
5.如权利要求4所述的微波成像系统的直达波抑制方法，其特征在于，所述分别对所述频域回波信号集中每个通道的频域回波信号及所述每个通道的频域回波信号对应的幅相预校正因子进行乘运算之前，包括：
预先测量所述每个通道的频域回波信号对应的幅相预校正因子，所述幅相预校正因子用于在进行成像处理时对其对应的频域回波信号的进行幅相一致性补偿；
对所述幅相预校正因子进行离线存储。
6.一种微波成像系统的直达波抑制系统，其特征在于，所述直达波抑制系统包括：
频域回波信号获取模块，用于控制由M个天线组成的垂直线性阵列天线绕预设的圆弧轨道旋转扫描目标区域上的N个方位角位置点，获取M×N个频域回波信号并建立频域回波信号集，其中，M和N均为大于0的正整数；
时域回波信号处理模块，用于通过第一预设算法对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号进行计算，得到所述预设天线所对应的N条目标时域回波信号；
目标时域回波信号处理模块，用于分别计算所述N条目标时域回波信号中每条目标时域回波信号的平均值，对平均值最大的目标时域回波信号所在的预设区域进行滤波，得到已滤波的N条目标时域信号；
频域回波信号处理模块，用于通过第二预设算法对所述已滤波的N条目标时域信号进行计算，得到与所述N条频域回波信号的频率和维度一致的N条目标频域回波信号；
对消相减模块，用于将所述N条目标频域回波信号与所述N条频域回波信号对消相减，得到所述N条频域回波信号的直达波抑制结果；
返回模块，用于返回通过第一预设算法对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号进行计算的操作，直到得到所述M个天线中的所有天线在所述N个方位角位置点扫描得到的共M×N个频域回波信号的直达波抑制结果时为止。
7.如权利要求6所述的微波成像系统的直达波抑制系统，其特征在于，所述第一预设算法包括升采样和傅里叶逆变换；
所述时域回波信号处理模块包括：
补0单元，用于对所述M个天线中的预设天线在所述N个方位角位置点扫描得到的N条频域回波信号的末端进行补0操作，补0长度为所述N条频域回波信号的长度的m-1倍，其中，m≥1且m为正整数；
第一傅里叶变换单元，用于对补0之后的所述N条频域回波信号进行傅里叶逆变换，得到N条时域回波信号；
升采样单元，用于对所述N条时域回波信号进行m倍升采样，得到所述预设天线所对应的N条目标时域回波信号。
8.如权利要求6所述的微波成像系统的直达波抑制系统，其特征在于，所述第二预设运算法包括傅里叶变换、降采样和频率截取；
所述频域回波信号处理模块包括：
第二傅里叶变换单元，用于将所述已滤波的N条目标时域信号进行傅里叶变换，得到N条第一频域回波信号；
降采样单元，用于对所述N条第一频域回波信号进行1/n倍降采样，得到所述N条第一频域回波信号中前1/n部分的第二频域回波信号；
频率截取单元，用于对所述第二频域回波信号进行频率截取，得到与所述N条频域回波信号的频率和维度一致的N条目标频域回波信号。
9.如权利要求6所述的微波成像系统的直达波抑制系统，其特征在于，所述直达波抑制系统还包括：
逻辑运算模块，用于分别对所述频域回波信号集中每个通道的频域回波信号及所述每个通道的频域回波信号对应的幅相预校正因子进行乘运算。
10.如权利要求9所述的微波成像系统的直达波抑制系统，其特征在于，所述直达波抑制系统还包括：
幅相预校正因子测量模块，用于预先测量所述每个通道的频域回波信号对应的幅相预校正因子，所述幅相预校正因子用于在进行成像处理时对其对应的频域回波信号的进行幅相一致性补偿；
存储模块，用于对所述幅相预校正因子进行离线存储。
CN201710295635.2A 2017-04-28 2017-04-28 一种微波成像系统的直达波抑制方法及系统 Active CN107167771B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710295635.2A CN107167771B (zh) 2017-04-28 2017-04-28 一种微波成像系统的直达波抑制方法及系统
PCT/CN2017/100402 WO2018196248A1 (zh) 2017-04-28 2017-09-04 一种微波成像系统的直达波抑制方法及系统
US16/608,172 US11199612B2 (en) 2017-04-28 2017-09-04 Direct wave suppression method and system for microwave imaging system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710295635.2A CN107167771B (zh) 2017-04-28 2017-04-28 一种微波成像系统的直达波抑制方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107167771A CN107167771A (zh) 2017-09-15
CN107167771B true CN107167771B (zh) 2018-10-26

Family

ID=59812699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710295635.2A Active CN107167771B (zh) 2017-04-28 2017-04-28 一种微波成像系统的直达波抑制方法及系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11199612B2 (zh)
CN (1) CN107167771B (zh)
WO (1) WO2018196248A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111105509B (zh) * 2019-12-26 2022-03-08 成都纳雷科技有限公司 基于毫米波雷达的etc车辆检测方法、系统及存储介质
CN112578350B (zh) * 2020-12-02 2022-04-19 西安电子科技大学 高能微波干扰下的机载sar干扰效应仿真方法
CN112731305B (zh) * 2020-12-17 2024-05-03 国网四川省电力公司信息通信公司 基于自适应多普勒域波束对消的直达波抑制方法及系统

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5539412A (en) * 1994-04-29 1996-07-23 Litton Systems, Inc. Radar system with adaptive clutter suppression
JP2000091844A (ja) * 1998-09-08 2000-03-31 Nec Corp 多重無線通信装置
US7450052B2 (en) * 1999-05-25 2008-11-11 The Macaleese Companies, Inc. Object detection method and apparatus
AU2001292686A1 (en) * 2000-09-14 2002-03-26 Time Domain Corporation System and method for detecting an intruder using impulse radio technology
US6552677B2 (en) * 2001-02-26 2003-04-22 Time Domain Corporation Method of envelope detection and image generation
US6878939B2 (en) * 2003-01-31 2005-04-12 Millivision Technologies Offset drift compensating flat fielding method and camera used in millimeter wave imaging
US6900438B2 (en) * 2003-01-31 2005-05-31 Millivision Technologies Baseline compensating method and camera used in millimeter wave imaging
US7385549B2 (en) * 2003-08-12 2008-06-10 Trex Enterprises Corp Millimeter wave portal imaging system
GB2417554B (en) * 2004-08-26 2007-08-08 Teraview Ltd Spectroscopy apparatus and associated technique
US6967612B1 (en) * 2004-10-22 2005-11-22 Gorman John D System and method for standoff detection of human carried explosives
US7345618B1 (en) * 2005-04-14 2008-03-18 L-3 Communications Cyterra Corporation Moving-entity detection
US7436188B2 (en) * 2005-08-26 2008-10-14 Step Communications Corporation System and method for improving time domain processed sensor signals
JP4623027B2 (ja) * 2007-03-06 2011-02-02 三菱電機株式会社 測距装置及び測位装置並びに測距方法及び測位方法
US7804441B1 (en) * 2007-07-13 2010-09-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Detection of concealed object by standing waves
KR20110008080A (ko) * 2008-04-03 2011-01-25 카이 메디컬, 아이엔씨. 비접촉식 생리학적 모션 센서 및 모션 센서의 사용 방법
US8599060B2 (en) * 2008-09-30 2013-12-03 Intersoft Electronics Nv Clutter reduction in detection systems
US9075129B2 (en) * 2008-12-10 2015-07-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method and system for forming images by comparing subsets of image data
JP5477925B2 (ja) * 2009-04-23 2014-04-23 ローデ ウント シュワルツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディット ゲゼルシャフト オブジェクトの画像データを検出し表示するための方法
US9229102B1 (en) * 2009-12-18 2016-01-05 L-3 Communications Security And Detection Systems, Inc. Detection of movable objects
US8779965B2 (en) * 2009-12-18 2014-07-15 L-3 Communications Cyterra Corporation Moving-entity detection
CN102096067A (zh) * 2010-11-30 2011-06-15 哈尔滨工程大学 基于北斗作为外辐射源的无源雷达直达波干扰抑制方法
CN102033227B (zh) * 2010-11-30 2013-01-16 哈尔滨工程大学 以gps导航卫星为外辐射源的无源雷达微弱目标检测方法
CN102508240B (zh) 2011-10-30 2013-07-03 北京无线电计量测试研究所 毫米波主动式三维全息成像的人体安检系统的扫描方法
CN102520402B (zh) * 2011-12-30 2014-05-07 北京华航无线电测量研究所 一种圆柱阵面三维成像系统的多角度快速成像显示方法
CN102868651A (zh) * 2012-10-08 2013-01-09 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种基于频域均衡的新型解调方法
WO2014120289A1 (en) * 2012-10-10 2014-08-07 Raytheon Company Detection of concealed object on a body using radio frequency signatures on frequencies and polarizations
JP6249325B2 (ja) * 2012-12-28 2017-12-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 信号処理装置
JP6287674B2 (ja) * 2014-08-07 2018-03-07 三菱電機株式会社 遅延時間推定装置及び測高装置
JP6339893B2 (ja) * 2014-08-29 2018-06-06 古野電気株式会社 クラッタ抑圧装置及びそれを備えたレーダ装置
US11051702B2 (en) * 2014-10-08 2021-07-06 University Of Florida Research Foundation, Inc. Method and apparatus for non-contact fast vital sign acquisition based on radar signal
CN106338732B (zh) * 2016-08-23 2019-02-26 华讯方舟科技有限公司 一种毫米波三维全息成像方法及系统
CN106556874B (zh) * 2016-10-31 2018-10-23 华讯方舟科技有限公司 一种近距离微波成像方法及系统
CN106556873B (zh) * 2016-10-31 2018-08-31 华讯方舟科技有限公司 一种基于人体微波成像的安检方法及系统
CN106556820B (zh) * 2016-11-04 2018-10-30 深圳市航天华拓科技有限公司 一种直达波去除方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107167771A (zh) 2017-09-15
WO2018196248A1 (zh) 2018-11-01
US20200142053A1 (en) 2020-05-07
US11199612B2 (en) 2021-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Super-resolution surface mapping for scanning radar: Inverse filtering based on the fast iterative adaptive approach
CN106556874B (zh) 一种近距离微波成像方法及系统
CN107132510B (zh) 一种微波成像系统的幅相校正方法及系统
CN107167771B (zh) 一种微波成像系统的直达波抑制方法及系统
CN107102324B (zh) 一种近景微波成像方法及系统
Akıncı et al. Qualitative microwave imaging with scattering parameters measurements
CN106680796B (zh) 基于频率干涉的平面全息阵列目标三维表面重构方法
CN110794399B (zh) 一种主动式毫米波三维成像安检装置
Kidera et al. Super-resolution UWB radar imaging algorithm based on extended capon with reference signal optimization
Catapano et al. A qualitative inverse scattering method for through-the-wall imaging
CN115698761A (zh) 受扰合成孔径雷达的基于图形的阵列信号去噪
Nikolic et al. Electromagnetic imaging of hidden 2-D PEC targets using sparse-signal modeling
Soldovieri et al. Shape reconstruction of perfectly conducting objects by multiview experimental data
CN110764089A (zh) 一种超分辨率毫米波mimo阵列实时成像方法
Chen et al. An efficient mmW frequency-domain imaging algorithm for near-field scanning 1-D SIMO/MIMO array
Krishnan et al. Synthetic aperture radar imaging exploiting multiple scattering
CN108445458A (zh) 一种合成孔径雷达轨道误差消除方法和装置
Li et al. Spectrum recovery for clutter removal in penetrating radar imaging
Cheng et al. Cascaded Time Reversal-MUSIC Approach for Accurate Location of Passive Intermodulation Sources Activated by Antenna Array
CN110632595B (zh) 一种主动毫米波成像方法及系统、储存介质、成像设备
CN112698330B (zh) 基于比值对数积的极化sar图像非局部均值方法
Gonzalez-Blanco et al. Analysis of time filtering techniques for echo reduction in antenna measurements
Xu et al. Ultra‐wideband imaging with an improved backward projection algorithm for far‐field applications
Chen et al. A novel approach to mitigation of radar beam weighting effect on coherent radar imaging using VHF atmospheric radar
Zhang et al. Mid-range 2-D fast imaging in pseudo-polar coordinate format for wideband array

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211109

Address after: 518000 Shenzhen, Baoan District, Xixiang, Guangdong Xixiang street, thirty-seventh fields, 430 estate.

Patentee after: Shenzhen Zhongtou Huaxun Terahertz Technology Co., Ltd

Address before: 518000 East, 2nd floor, building 37, chentian Industrial Zone, Baotian 1st Road, Xixiang street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province

Patentee before: SHENZHEN VICTOOTH TERAHERTZ TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Patentee before: SHENZHEN THZ SCIENCE AND TECHNOLOGY INNOVATION INSTITUTE

TR01 Transfer of patent right