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目标物体微波成像以及电磁参数估计方法

2018/5/21    来源:互联网    作者:虞军军  周烨  潘柳燕  曹群生      
关键字:微波成像  电磁参数估计  MLFMM算法  
运用SAR成像原理对近场的金属介质目标进行毫米波成像研究,阐述了基于合成孔径雷达的二维微波成像算法原理,并详尽推导算法的计算方程。

1 概述

    为应对持续加剧的恐怖主义威胁,在公共场所对个人进行安检变得极为重要。传统的安检使用X射线成像法,该方法只能检测出金属物体,不能检测出塑料炸弹等一些非金属的新型违禁物品,并且最重要的是该方法的电离辐射对人体有伤害。如今已有多种电磁成像技术被应用于人体隐匿物品检测,微波毫米波成像技术是其中较为有效的一种。该成像技术不仅能对隐藏在衣服下的金属物品进行成像,还能对塑料炸弹等物品成像,并且该波段是非电离的,对于人体没有伤害,但是目前对于隐匿物品的材质检测依旧是难题。

    本文阐述了基于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的二维微波成像算法原理,利用FEKO软件的多层快速多级子算法(MLFMM)获得的目标近场散射电场,通过获得的物体逆散射电场进行微波成像,采用估算技术成功地实现了物体电磁参数的预估。

2 单发多收模型的建立

    首先用CADFEKO建立模型,将一个介质体放在一个金属平板的上方,介质体的长为11cm,宽为5cm,高为3cm,我们分别将介质体的相对介电常数设置为8和5,利用FEKO软件的多层快速多级子算法(MLFMM)获得的目标近场散射电场,通过获得的物体逆散射电场进行微波成像,再通过图像数据进行电磁参数估计。模型中选择的频率范围是2GHz-18GHz,频率间隔是500MHz,接收天线的角度间隔是2度,一共有91个接收点。

    发射源距离目标物体为1.6米,接收天线距离目标物体为0.64米。下图为建立的模型:

单发多收求解模型

图1 单发多收求解模型

相对介电常数为8

图2 相对介电常数为8

相对介电常数为5

图3 相对介电常数为5

    对不同介质分别作仿真,并比较各自所估计出的相对介电常数的误差率,在金属板上面的介质板都采用多层快速多级子算法(MLFMM),同时金属板采用大面元PO算法,然后对物体进行网格剖分求解计算散射场。

责任编辑:程玥
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