【技术实现步骤摘要】
阵列3-D成像检测系统以及成像方法
本专利技术涉及目标探测与成像识别领域，特别涉及一种阵列3-D成像检测系统以及成像方法。
技术介绍
在目标探测与成像识别领域，现有的技术主要分为以下三类：第一类为基于可见光、红外、激光的光学探测与成像系统，如摄像头、夜视仪、激光雷达等，该类系统往往会受到使用条件的限制，在复杂天气情况或有遮挡的情况下会造成系统失效，此外，强激光还会危害人身安全，这使得该类系统在使用上具有一定的局限性。第二类为基于电离辐射的探测与成像系统，如X射线、计算机断层扫描(CT)等系统，该类设备能够对遮挡目标进行探测与成像，但往往设备笨重、体积庞大，且高剂量照射对人体具有较大的危害。第三类为基于非电离辐射的探测与成像系统，如雷达、B超、核磁共振、微波CT等，该类设备往往工作频率越高探测精度越高，并且往往设备笨重、价格昂贵。综上所述，在目标探测与成像识别领域，现有技术在成本和普适性等方面存在不足，特别在微波成像方面，需要开发低成本、高可行性、高精度的探测与成像识别技术。
技术实现思路
为了解决现有成像技术存在的问题，本专利技术的目的在于，提供一种既能够提供高精度的目标探测与成像识别，又结构简单、成本低、非接触式的阵列3-D成像检测系统以及成像方法。本专利技术的阵列3-D成像方法，包括：步骤一、确定系统基本参数，系统基本参数包括工作频率、探测空域远界、探测视角范围、距离分辨率、角度分辨率、目标最大轴向速度；步骤二、确定天线单元的基准间距，根...
【技术保护点】
1.一种阵列3-D成像方法，其特征在于，包括：/n步骤一、确定系统基本参数，系统基本参数包括工作频率、探测空域远界、探测视角范围、距离分辨率、角度分辨率、目标最大轴向速度；/n步骤二、确定天线单元的基准间距，根据探测视角确定天线单元的最大间距，对于最远处的目标，系统探测视角范围为β，则天线单元最大间距的计算公式为：/n
【技术特征摘要】
1.一种阵列3-D成像方法，其特征在于，包括：
步骤一、确定系统基本参数，系统基本参数包括工作频率、探测空域远界、探测视角范围、距离分辨率、角度分辨率、目标最大轴向速度；
步骤二、确定天线单元的基准间距，根据探测视角确定天线单元的最大间距，对于最远处的目标，系统探测视角范围为β，则天线单元最大间距的计算公式为：
其中，λ为波长；
步骤三、确定阵列形状及规模，根据分辨率选择阵列的等效焦距或配置探测远界来压缩阵列孔径，当天线单元的最大间隔确定后，根据横向距离成像分辨率或角度分辨率确定阵列规模，若满足有效分辨最远处两个横向间距为D的目标，则接收阵列的横向最小单元数为：
其中，γ为透镜焦距F与目标最远轴向距离Rmax的比值，即：γ＝F/Rmax。γ＜Rmin/Rmax，其中Rmin为最小检测距离，虚拟透镜的焦距值为：
F＝γRmax
阵列形状为矩形、圆形或椭圆形，阵列为均匀阵列或非均匀阵列；
步骤四、确定FFT运算长度；
当探测远界为Rmax，距离分辨率为ΔR时，对每个距离单元进行频率抽取，选择最小FFT运算长度Nfft为：
步骤五、确定系统采样频率，最小采样频率为：
其中，v为目标的最大轴向运动速度；
步骤六、确定调频连续波照射源的调频斜率，最小的线性调频斜率为：
步骤七、提供阵列3-D成像检测系统；
步骤八、提供数字信号处理系统；
步骤九、计算不同距离切面上的像，采用数字成像算法计算不同距离切面上的像，形成一系列成像切片；
步骤十、精确测距。
2.根据权利要求1所述的阵列3-D成像方法，其特征在于，所述计算不同距离切面上的像，采用数字成像算法计算不同距离切面上的像，形成一系列成像切片包括：
分步骤一：计算天线单元相移，建立空间直角坐标系，建立天线阵的法线方向为-z轴的空间直角坐标系，坐标原点位于天线阵中心，每个天线单元的坐标为(Xmn,Ymn,0),其中m，n为天线单元的横向与纵向编号，计算天线单元对应虚拟透镜的移相量：
其中RL为天线阵列的有效半径，dmn为天线单元距离天线阵中心的距离，其计算公式为：
分步骤二：计算通道信号的频谱，对每个通道的时域信号进行快速傅里叶变换，求出其频谱分布，
分步骤三：恒虚警检测与测频，选取一个通道的FFT数据进行目标检测，检测门限采用单元平均法进行计算：
其中，NCFAR不大于Nfft，当频谱幅度超过上述门限时，确认该频率通道存在目标，从而确定目标对应的频率；
分步骤四：频率抽取，根据所述分步骤三确定存在目标的频率通道，依次串行抽取相应的频率通道FFT数据送后级进行处理；
分步骤五：计算目标距离并离散化目标所在球面区域，根据频率抽取对应的频率值，计算目标的距离：
最大频偏为fs/2，对应着目标最远距离，当目标出现在频率为f的位置时，对应的目标距离为：
目标在半径为R的球面上，对此球面区域按p行q列进行剖分和离散化，剖分单元的立体角应满足关系式：
进而求出离散化球面区域的坐标值(xu,yu,zu)；
分步骤六：计算像场区域并离散化，将目标所在球面区域映射到像场区域，获得离散化的像场区域坐标，成像区域所在的位置坐标为：
从而获得成像区域每个剖分节点的坐标(xpq,ypq,zpq),其中p、q为剖分节点的横向与纵向编号；
分步骤七：计算传播相移，计算天线单元到像场网格节点的传播路程：
计算传播相移：
分步骤八：计算像场值，像场计算公式如下：
...
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