毫米波辐射物体截面建模分析与探测系统伺服单元设计

摘要

无源毫米波探测成像是目前处于前沿科学领域的一项发展迅速的技术，它以黑体辐射理论为基础，接收目标场景中物体自身的辐射能量，并利用辐射强度差异来实现目标成像与识别。它的应用范围比较广泛，最早应用于天文和气象研究，目前的研究热点主要针对反恐安检、场景监控等军事及民用领域。由于物体自身辐射能量的微弱性及成像探测系统的温度灵敏度低等因素的影响，导致目标分析和识别困难。因此需要深入研究无源毫米波探测技术的相关理论，提高目标探测与识别能力。本论文的研究内容主要包括：
　　 1.根据雷达散射截面积的概念，讨论了其是如何影响雷达的探测能力；通过推导无源毫米波辐射计的探测距离公式，及相应的理论分析，研究了衡量辐射计探测能力的表征方法——辐射物体截面。
　　 2.通过理论分析和测量金属目标辐射亮温的实验，验证了辐射物体截面是衡量毫米波无源辐射计探测能力的合适模型，参照雷达散射截面缩减(RCSR)的方法，研究了辐射物体截面缩减的方法，并与雷达散射截面缩减方法进行了比较。
　　 3.根据实验系统的功能要求，推导了伺服系统的数据指标要求；设计两种具体的系统方案，并针对两种方案进行了优劣比较，选择了其中之一进行具体设计；针对设计的方案的功能要求完成了伺服系统控制板的研制工作，并进行了相关的实验验证。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1研究背景和意义

1.2技术发展动态及研究现状

1.2.1毫米波无源探测成像系统技术的发展及其应用

1.2.2毫米波辐射物体截面建模研究现状

1.2.3毫米波焦平面成像扫描方式研究现状

1.3本文的主要工作

第二章无源毫米波辐射计基本理论

2.1电磁辐射基础理论

2.1.1黑体辐射理论

2.1.2自然辐射信号的非相干性

2.2无源毫米波辐射计相关物理量

2.2.1发射率

2.2.2功率与温度的关系

2.2.3亮度温度、视在温度和天线温度之间的关系

2.3大气对电磁波传输过程的影响

2.4毫米波辐射计系统基础理论

2.4.1辐射计接收机的等效噪声温度

2.4.2毫米波辐射计工作原理

2.4.3毫米波辐射计分类

2.5本章小结

第三章辐射物体截面的建模与分析

3.1雷达散射截面基础概念

3.1.1雷达散射截面积的定义

3.1.2散射矩阵

3.1.3雷达散射截面缩减(RCSR)的方法

3.2毫米波辐射计的地面金属目标识别技术

3.2.1辐射计辐射测量原理

3.2.2利用辐射差别来识别金属目标

3.2.3辐射计输出信号的数学模型

3.3辐射物体截面建模与验模

3.3.1毫米波辐射计探测距离公式

3.3.2辐射物体截面建模与分析

3.3.3辐射物体截面的验模

3.4复杂目标的辐射物体截面分析

3.5反被动毫米波辐射计探测的方法——辐射物体截面缩减

3.6本章小结

第四章毫米波辐射计伺服系统设计

4.1.伺服系统方案选择

4.1.1数据指标要求

4.1.2具体方案设计

4.1.3实验验证

4.2扫描伺服控制电路硬件(PCB)设计

4.2.1功能要求

4.2.2接口关系

4.2.3电路PCB板设计

4.3电路调试及结果

4.4本章小结

第五章结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果