一种MIMO成像系统校准方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种MIMO成像系统校准方法及装置，其中，所述方法包括：对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定第一面的发射通道的不一致性参数、第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项；对MIMO天线阵列的第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定第二面的发射通道的不一致性参数、第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项；依据各不一致性参数、第一最优延时相位补偿项以及第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准。该方法无需再制备高精度的校准件对MIMO成像系统进行校准，能够降低系统校准的复杂度和难度，使校准更加方便便捷。

【技术实现步骤摘要】
一种MIMO成像系统校准方法及装置
本专利技术实施例涉及毫米波安检成像
，尤其涉及一种MIMO成像系统校准方法及装置。
技术介绍
近年来国内外的恐怖袭击事件频繁发生，危险物品的种类也越来越多，传统的安检手段已经不满足当前安检市场的需求。传统的金属探测器仅能探测金属违禁品，对塑料炸弹、陶瓷刀具都无能为力；X光安检设备虽然能检测所有的违禁物品，但是对人体健康有一定的威胁，也不是最佳的安检手段。目前毫米波三维成像技术是一种替代传统安检手段的有效方法。L3公司的圆柱扫描三维成像系统、RS公司的QPS三维成像系统以及Smith公司的反射面天线阵成像系统，都是目前市场上的主要毫米波三维成像系统。目前市面上的毫米波安检设备都是配合式的安检设备，不适应高吞吐量的公共场所对快速、通过式以及开放式安检的需求。为了提高成像速度同时不过多增加成本，通常采用稀疏面阵例如MIMO(Multiple-InputMultiple-Output，多入多出)成像系统来完成信号采集。然而当前的MIMO成像系统工作在微波毫米波波段，具有带宽大，多通道的特点，这导致大带宽信号的线性度、通道内的副相一致性，以及通道之间的副相一致性难以保证，所成图像存在散焦、失真等问题。目前，主要采用高精度的校准件来完成信号幅相不一致性校准，但是采用高精度的校准件进行校准的复杂度和难度均非常高。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种MIMO成像系统校准方法及装置，以解决现有技术中采用高精度的校准件对MIMO成像系统进行校准时，复杂度和难度高的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供了一种MIMO成像系统校准方法，其中，所述方法包括：对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项；对MIMO天线阵列的第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项；其中，所述不一致性参数包括：误差距离校准系数和幅度校准系数；依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优延时相位补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准。优选地，所述对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项的步骤，包括：将MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的第一面的发射单元发射射频信号至第二面的接收天线单元；确定所述第一面的发射通道的不一致性参数；将所述MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的所述第二面的发射单元发射射频信号至所述第一面的接收天线单元；确定所述第一面的接收通道的不一致性参数；依据所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数，确定所述MIMO成像系统的第一最优延时相位补偿项。优选地，所述确定所述第一面的发射通道的不一致性参数的步骤，包括：通过信号处理单元采集第一回波信号和第一线性调频信号的校准信号，其中，所述第一回波信号通过第一面的发射天线发射的射频信号产生；从所述第一线性调频信号的校准信号中提取第一线性调频信号校准系数矩阵；将所述第一回波信号数字下变频后与所述第一线性调频信号校准系数矩阵相乘，得到脉压后的第一一维距离像信号；依据所述脉压后的第一一维距离像信号，确定所述第一面的发射通道的误差距离校准系数和幅度校准系数。优选地，所述确定所述第一面的接收通道的不一致性参数的步骤，包括：通过信号处理单元采集第二回波信号和第一线性调频信号的校准信号，其中，所述第二回波信号通过第二面的发射天线发射的射频信号产生；从所述第二线性调频信号的校准信号中提取第二线性调频信号校准系数矩阵；将所述第二回波信号数字下变频后与所述第二线性调频信号校准系数矩阵相乘，得到脉压后的第二一维距离像信号；依据所述脉压后的第二一维距离像信号，确定所述第一面的接收通道的误差距离校准系数和幅度校准系数。优选地，所述依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准的步骤，包括：在所述MIMO成像系统成像过程中，将采集到的所述第一面的第一回波信号乘以所述第一面的发射通道的误差距离校准系数、所述第一面的接收通道的误差距离校准系数以及所述第一最优延时相位补偿项，除以所述第一面的发射通道的幅度校准系数和第一面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像；将采集到的所述第二面的第二回波信号乘以所述第二面的发射通道的误差距离校准系数、所述第二面的接收通道的误差距离校准系数以及所述第二最优延时相位补偿项，除以所述第二面的发射通道的幅度校准系数和第二面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像。第二方面，本专利技术实施例提供了一种MIMO成像系统校准装置，其中所述装置包括：第一校准模块，用于对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项；第二校准模块，用于对MIMO天线阵列的第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项；其中，所述不一致性参数包括：误差距离校准系数和幅度校准系数；第三校准模块，用于依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准。优选地，所述第一校准模块包括：第一切换子模块，用于将MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的第一面的发射单元发射射频信号至第二面的接收天线单元；第一确定子模块，用于确定所述第一面的发射通道的不一致性参数；第二切换子模块，用于将所述MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的所述第二面的发射单元发射射频信号至所述第一面的接收天线单元；第二确定子模块，用于确定所述第一面的接收通道的不一致性参数；补偿项确定子模块，用于依据所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数，确定所述MIMO成像系统的第一最优延时相位补偿项。优选地，所述第一确定子模块包括：第一采集单元，用于通过信号处理单元采集第一回波信号和第一线性调频信号的校准信号，其中，所述第一回波信号通过第一面的发射天线发射的射频信号产生；第一提取单元，用于从所述第一线性调频信号的校准信号中提取第一线性调频信号校准系数矩阵；第一脉压单元，用于将所述第一回波信号数字下变频后与所述第一线性调频信号校准系数矩阵相乘，得到脉压后的第一一维距离像信号；第一系数确定单元，用于依据所述脉压后的第一一维距离像信号，确定所述第一面的发射通道的误差距离校准系数和幅度校准系数。优选地，所述第二确定子模块包括：第二采集单元，用于通过信号处理单元采集第二回波信号和第一线性调频信号的校准信号，其中，所述第二回波信号通过第二面的发射天线发射的射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MIMO成像系统校准方法，其特征在于，所述方法包括：对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项；对MIMO天线阵列的第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项；其中，所述不一致性参数包括：误差距离校准系数和幅度校准系数；依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优延时相位补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准。

【技术特征摘要】
1.一种MIMO成像系统校准方法，其特征在于，所述方法包括：对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项；对MIMO天线阵列的第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项；其中，所述不一致性参数包括：误差距离校准系数和幅度校准系数；依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优延时相位补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项的步骤，包括：将MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的第一面的发射单元发射射频信号至第二面的接收天线单元；确定所述第一面的发射通道的不一致性参数；将所述MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的所述第二面的发射单元发射射频信号至所述第一面的接收天线单元；确定所述第一面的接收通道的不一致性参数；依据所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数，确定所述MIMO成像系统的第一最优延时相位补偿项。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述第一面的发射通道的不一致性参数的步骤，包括：通过信号处理单元采集第一回波信号和第一线性调频信号的校准信号，其中，所述第一回波信号通过第一面的发射天线发射的射频信号产生；从所述第一线性调频信号的校准信号中提取第一线性调频信号校准系数矩阵；将所述第一回波信号数字下变频后与所述第一线性调频信号校准系数矩阵相乘，得到脉压后的第一一维距离像信号；依据所述脉压后的第一一维距离像信号，确定所述第一面的发射通道的误差距离校准系数和幅度校准系数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述第一面的接收通道的不一致性参数的步骤，包括：通过信号处理单元采集第二回波信号和第一线性调频信号的校准信号，其中，所述第二回波信号通过第二面的发射天线发射的射频信号产生；从所述第二线性调频信号的校准信号中提取第二线性调频信号校准系数矩阵；将所述第二回波信号数字下变频后与所述第二线性调频信号校准系数矩阵相乘，得到脉压后的第二一维距离像信号；依据所述脉压后的第二一维距离像信号，确定所述第一面的接收通道的误差距离校准系数和幅度校准系数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优延时相位补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准的步骤，包括：在所述MIMO成像系统成像过程中，将采集到的所述第一面的第一回波信号乘以所述第一面的发射通道的误差距离校准系数、所述第一面的接收通道的误差距离校准系数以及所述第一最优延时相位补偿项，除以所述第一面的发射通道的幅度校准系数和第一面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像；将采集到的所述第二面的第二回波信号乘以所述第二面的发射通道的误差距离校准系数、所述第二面的接收通道的误差距离校准系数以及所述第二最优延时相位补偿项，除以所述第二面的发射通道的幅度校准系数和第二面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：任百玲，许戎戎，孙兆阳，朱明，刘强，张焱，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11