一种基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统，其包含：前端阵列组件，包含多个通用雷达前端芯片，用于产生毫米波射频信号并将毫米波射频信号输出给天线阵列组件，并对天线阵列组件传来的回波进行预处理得到预处理数据；天线阵列组件，包含多个MIMO天线子阵，该多个天线阵列组件分别连接前端阵列组件中的多个通用雷达前端芯片，用于将接收到的毫米波射频信号辐射出去，并接收目标反射的回波后将回波回传给前端阵列组件；处理组件，连接前端阵列组件中的多个通用雷达前端芯片，用于对预处理数据进行存储和实时成像以生成图像；显控组件，连接处理组件以控制处理组件，并对生成的图像进行进一步处理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统
本专利技术涉及主动毫米波成像安检雷达总体方案设计技术与信号处理
，具体涉及一种基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统。
技术介绍
毫米波成像安检雷达是一种能够实现近距离实时高分辨透视成像、并实现金属和非金属物体探测的新安检设备，毫米波成像安检雷达包括被动毫米波成像安检雷达和主动毫米波成像安检雷达。主动毫米波成像安检雷达，是通过接收毫米波散射能量，并利用物体的散射强度差异来实现成像。与现有的其他安检方法相比，主动毫米波成像安检方法在检测场景的适用范围，检测目标的种类等多个方面具有很大的优势。在主动毫米波成像安检雷达系统的设计中，降低系统复杂度和系统成本是主动毫米波成像安检雷达的主要难点。主动毫米波成像安检雷达属于近程成像雷达，其系统具有一些独特的特点，一方面，安检雷达需要实现高的成像分辨率，要求阵列天线阵面具有较大的成像孔径；另一方面，安检雷达需要实现多角度的均匀成像，要求阵列天线中的发射阵元在阵面均匀分布，以实现目标多角度均匀照射。这两方面的特点决定了毫米波成像安检雷达需要海量的发射接收通道。因此，主动毫米波成像安检系统复杂度高、研制成本高。现有开关阵列方案虽然能够降低实际中使用的收发通道数量，然而庞大的开关阵列使得系统变得复杂不利于集成，难于降低成本，最主要的是该方案增加了系统数据采集的时间；现有的大型MIMO阵列方案能够极大的提高数据采集速度，但是该方案本阵网络复杂，同样难于集成，而且成本高昂。在名称为“一种面式毫米波扫描的三维全息成像系统”申请号为201510409580.4的专利技术中，主要针对单次扫描时间长，容易造成设备磨损的问题，构建了一种面式毫米波扫描的三维全息成像安检系统，该系统方案类似于大型MIMO阵列方案，所需通道多，难于集成，很难降低成本。在名称为“一种毫米波成像装置”，申请号201420659685.6的专利技术中，主要针对毫米波成像实时性不高，成像速度慢的技术问题，构建了一种毫米波成像装置，该系统方案类似于开关阵列方案，需要通过开关分时控制各个通道发射接收信号，系统数据采集时间长，开关阵列的存在使得系统难于集成。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统，为一种主动毫米波成像安检雷达，其是基于通用雷达前端芯片实现的，能较好地解决系统集成与复杂度问题，同时能够利用通用雷达前端芯片降低系统成本。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统，其特征是，包含：前端阵列组件，包含多个通用雷达前端芯片，用于产生毫米波射频信号并将毫米波射频信号输出给天线阵列组件，并对天线阵列组件传来的回波进行预处理得到预处理数据；天线阵列组件，包含多个MIMO天线子阵，该多个天线阵列组件分别连接前端阵列组件中的多个通用雷达前端芯片，用于将接收到的毫米波射频信号辐射出去，并接收目标反射的回波后将回波回传给前端阵列组件；处理组件，连接前端阵列组件中的多个通用雷达前端芯片，用于对预处理数据进行存储和实时成像以生成图像；显控组件，连接处理组件以控制处理组件，并对生成的图像进行进一步处理。上述的基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统，其中，所述的MIMO天线子阵包含：若干发射天线；若干接收天线，且多个接收天线对应一个发射天线。上述的基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统，其中，所述的通用雷达前端芯片包含：由发射通道和接收通道组成的射频与模拟前端模块；实现模拟信号采集的采集模块；完成数据预处理的处理模块。上述的基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统，其中，所述的处理组件包含：FPGA主处理器、DSP从处理器以及存储器。上述的基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统，其中：所述的FPGA主处理器调用DSP从处理器以及前端阵列组件中的处理模块作为协处理器，共同完成实时成像任务。上述的基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统，其中，所述的显控组件包含：显示模块，用于图像处理与显示；控制模块，用于时序与波形控制；运动模块，用于实现天线阵列组件运动，并将返回的运动信息反馈给处理组件进行实时成像的补偿。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：基于通用雷达前端芯片实现的，能较好地解决系统集成与复杂度问题，同时能够利用通用雷达前端芯片降低系统成本。附图说明图1为本专利技术的结构框图；图2为本专利技术中MIMO天线子阵的结构示意图；图3为本专利技术实施例中天线阵列组件与前端阵列组件的连接结构示意图；图4为本专利技术实施例中处理组件与前端阵列组件的连接结构示意图。具体实施方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本专利技术做进一步阐述。如图1所示，本专利技术提出了一种基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统，其包含：前端阵列组件2，包含多个通用雷达前端芯片6，用于产生毫米波射频信号并将毫米波射频信号输出给天线阵列组件1，并对天线阵列组件1传来的回波进行相位补偿和抽样等预处理，得到预处理数据；天线阵列组件1，包含多个MIMO天线子阵5，该多个天线阵列组件1分别连接前端阵列组件2中的多个通用雷达前端芯片6，用于将接收到的毫米波射频信号辐射出去，并接收目标反射的回波后将回波回传给前端阵列组件2；处理组件3，连接前端阵列组件2中的多个通用雷达前端芯片6，用于对预处理数据进行存储和实时成像以生成图像；显控组件4，连接处理组件3以控制处理组件3，并对生成的图像进行进一步处理。单个通用雷达前端芯片6中发射通道和接收通道对应的发射天线13和接收天线14、共同形成了MIMO天线子阵5，其等效相位中心为一个均匀线阵。多个通用雷达前端芯片形成的等效均匀线阵，能够扩展成为一个更大的均匀线阵。所述的MIMO天线子阵5包含：若干发射天线13；若干接收天线14，且多个接收天线14对应一个发射天线13。所述的通用雷达前端芯片6包含：由发射通道和接收通道组成的射频与模拟前端模块15；实现模拟信号采集的采集模块16；完成数据预处理的处理模块17。所述的处理组件3包含：FPGA主处理器7、DSP从处理器8以及存储器9。本实施例中，所述的FPGA主处理器7调用DSP从处理器8以及前端阵列组件2中的处理模块17作为协处理器，共同完成实时成像任务。所述的显控组件4包含：显示模块10，用于图像处理与显示；控制模块11，用于时序与波形控制；运动模块12，用于控制天线阵列组件1运动，实现天线阵列组件等效均匀线阵的进一步扩展，形成满足成像需求的均匀面阵，并将返回的运动信息反馈给处理组件3进行实时成像的补偿。本实施例中，MIMO天线子阵5包括2个发射天线13，4个接收天线14，发射天线13与接收天线14错开布置，发射天线13发射射频信号时，4个接收天线14同时接收回波信号。收发天线对形成的8个等效相位中心为一个均匀线阵，该MIMO天线子阵5采集的8组回波信号等效为8个等效相位中心处天线自发自收采集到的回波信号。如图3所示，本专利技术中天线阵列组件1由64个MIMO天线子阵5依次排列组成，其等效为一个具有512个自发自收天线单元的线阵。如图1、图3所示，本专利技术中，前端阵列组件2由64片AWR1642通用雷达前端芯片6组成，单块芯片包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统，其特征在于，包含：前端阵列组件，包含多个通用雷达前端芯片，用于产生毫米波射频信号并将毫米波射频信号输出给天线阵列组件，并对天线阵列组件传来的回波进行预处理得到预处理数据；天线阵列组件，包含多个MIMO天线子阵，该多个天线阵列组件分别连接前端阵列组件中的多个通用雷达前端芯片，用于将接收到的毫米波射频信号辐射出去，并接收目标反射的回波后将回波回传给前端阵列组件；处理组件，连接前端阵列组件中的多个通用雷达前端芯片，用于对预处理数据进行存储和实时成像以生成图像；显控组件，连接处理组件以控制处理组件，并对生成的图像进行进一步处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统，其特征在于，包含：前端阵列组件，包含多个通用雷达前端芯片，用于产生毫米波射频信号并将毫米波射频信号输出给天线阵列组件，并对天线阵列组件传来的回波进行预处理得到预处理数据；天线阵列组件，包含多个MIMO天线子阵，该多个天线阵列组件分别连接前端阵列组件中的多个通用雷达前端芯片，用于将接收到的毫米波射频信号辐射出去，并接收目标反射的回波后将回波回传给前端阵列组件；处理组件，连接前端阵列组件中的多个通用雷达前端芯片，用于对预处理数据进行存储和实时成像以生成图像；显控组件，连接处理组件以控制处理组件，并对生成的图像进行进一步处理。2.如权利要求1所述的基于通用雷达前端芯片的毫米波成像安检雷达系统，其特征在于，所述的MIMO天线子阵包含：若干发射天线；若干接收天线，且多个接收天线对应一个发射天线。3.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐琳，刘斌，黄勇，孟宏峰，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31