近场毫米波成像和散射体电磁参数提取的研究

摘要

为了满足日益迫切的安防需要，新型成像系统大多采用了毫米波成像技术。本文从成像算法的理论基础入手，采用近场毫米波SAR成像的技术，系统地推导其成像算法公式、对毫米波成像算法进行系列仿真验证、并对散射物体的电磁参数的获取和成像系统平台构建等方面进行了深入研究。
　　论文主要研究工作如下：
　　（1）研究了基本的毫米波成像理论
　　研究了SAR成像技术的原理、工作模式及其分辨率。研究了毫米波成像的理论基础，分别推导了单频点和宽带成像两种情形下的毫米波全息成像算法，并分析了采样间隔及分辨率等图像重建参数。
　　（2）柱面毫米波SAR成像及其仿真验证
　　针对近场条件，系统地推导了柱面毫米波SAR成像算法的公式，研究了不同分辨率情况下的系统带宽、最大频率间隔以及最大角度间隔之间的相互关系。利用金属平板的仿真成像，分析了接收天线阵元角度间隔和系统带宽对成像分辨率的影响。仿真实现了多种形状、金属及非金属材质的电磁逆散射成像，算法能较好的对其实现图像重建。仿真实现了人体携带隐匿物品的成像，利用成像算法可明显区分人体及有耗介质。
　　（3）提出了基于毫米波SAR成像的电磁参数提取方法
　　基于毫米波SAR成像方法，利用介质体的相对介电常数与自由空间不同和电磁波在不同介质体内的传播速度的变化，提出了基于毫米波SAR成像的电磁参数提取方法，并进行了仿真验证。对不同的无耗介质及有耗介质，所提取的相对介电常数偏差在15％左右。
　　（4）近场毫米波SAR成像系统构建
　　设计并构建了近场毫米波SAR成像平台的系统，分别在2GHz~18GHz，17GHz~26.5GHz不同的频段下，对金属板、铝罐（含液体）、金属与木块混合体进行了实际测试和图像重建，最终的成像结果与仿真结果吻合，与预期效果相近。验证了仿真结果的正确性以及算法的可行性，也验证了成像系统的正确性。

目录

声明

缩略词

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要内容及章节安排

第二章 成像算法的理论基础

2.1 SAR成像基本原理

2.2 毫米波成像理论基础

2.3 本章小结

第三章 近场毫米波SAR成像方法

3.1 毫米波SAR成像方法

3.2 图像重建的采样及分辨率分析

3.3 任意形状物体成像

3.4 人体携带物品成像

3.5 本章小结

第四章 基于毫米波SAR成像的电磁参数获取算法

4.1 电磁参数获取算法

4.2 介质电磁参数提取仿真分析

4.3 本章小结

第五章 毫米波SAR成像的系统实现

5.1 成像系统介绍

5.2 金属物体成像

5.3 金属及介质混合体成像

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 课题研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文