逐点扫描毫米波全息成像雷达的建模仿真分析
近程目标毫米波全息成像算法及仿真
近程目标毫米波全息成像算法及仿真
朱莉;李兴国;王本庆
【期刊名称】《电光与控制》
【年(卷),期】2011(018)006
【摘要】为解决近程毫米波雷达目标探测过程中产生的回波相位干涉问题,引入全息技术研究近程目标的毫米波散射特性成像.该方法利用相位补偿因子,在波数域补偿电磁波的波前球面弯曲,反演目标的真实几何形状特征.给出了单目标散射特性一维成像的仿真实验,验证全息成像算法的有效性.对有无相位补偿情况下的多目标散射特性一维成像进行比较,结果表明该方法大大提高了成像精度.
【总页数】4页(P37-40)
【作者】朱莉;李兴国;王本庆
【作者单位】南京理工大学电光学院,南京210094;南京理工大学电光学院,南京210094;南京理工大学电光学院,南京210094
【正文语种】中文
【中图分类】V271.4;T95
【相关文献】
1.近程目标太赫兹全息成像算法及仿真 [J], 张野;邓彬;秦玉亮;王宏强;
2.近程目标太赫兹全息成像算法及仿真 [J], 张野;邓彬;秦玉亮;王宏强
3.基于改进凸集投影的亚毫米波全息成像超分辨率算法 [J], 邵文浩;朱莉;刘婕;邹丽蓉
4.基于毫米波三维全息成像算法的人体检测技术 [J], 崔晓熙
5.一种毫米波全息成像系统方案及其仿真 [J], 汤燕;夏继钢;曹振新
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面向汽车智能驾驶的毫米波雷达建模与仿真研究
面向汽车智能驾驶的毫米波雷达建模与仿真研究随着汽车智能驾驶技术的不断发展，无人驾驶汽车逐渐成为现实。
而实现安全、高效、可靠的无人驾驶离不开高精度的感知系统。
毫米波雷达作为一种重要的感知设备，具有在恶劣天气和低光照条件下仍然能够良好工作的优点，越来越受到广泛关注。
本文旨在研究面向汽车智能驾驶的毫米波雷达的建模与仿真方法。
首先，本文将介绍毫米波雷达的基本原理。
毫米波雷达利用高频的电磁波进行感知，能够实现对目标物体的距离、速度和角度等信息的获取。
其工作原理类似于传统的雷达，但具有更高的频率和更小的波长。
毫米波雷达具有准确度高、抗干扰能力强等优点，适用于汽车智能驾驶中的感知任务。
然后，本文将介绍毫米波雷达的建模方法。
毫米波雷达的建模主要包括对天线、发射器、接收器、信号处理等部件的建模。
通过准确建模毫米波雷达的各个部件，可以更好地模拟毫米波雷达的工作过程，从而为后续的仿真研究提供准确的数据支持。
接着，本文将介绍毫米波雷达的仿真方法。
毫米波雷达的仿真是基于建模的结果，通过计算机模拟来模拟毫米波雷达的工作过程。
通过合理设置参数和算法，可以模拟不同场景下的毫米波雷达感知效果。
仿真研究可以减少实际测试的成本和风险，同时可以进行大规模的测试，为算法和系统的优化提供良好的基础。
最后，本文将讨论的应用前景和挑战。
毫米波雷达的建模与仿真研究可以提供重要的技术支持和决策依据，为汽车智能驾驶技术的发展提供帮助。
然而，面临着传感器模型不准确、算法优化难度大等挑战，需要进一步研究和改进。
综上所述，是目前汽车智能驾驶领域的重要课题。
通过建立准确的毫米波雷达模型和进行仿真研究，可以为无人驾驶汽车的感知任务提供重要的技术支持。
然而，还需要进一步的研究来解决目前面临的挑战，进一步提升毫米波雷达的性能和适用性综合来看，毫米波雷达的建模与仿真研究对于汽车智能驾驶领域具有重要的意义。
通过准确建模各个部件并进行仿真研究，可以为无人驾驶汽车的感知任务提供技术支持，并为算法和系统的优化提供基础。
面向汽车智能驾驶的毫米波雷达建模与仿真研究
面向汽车智能驾驶的毫米波雷达建模与仿真研究面向汽车智能驾驶的毫米波雷达建模与仿真研究引言：随着汽车智能驾驶技术的快速发展，车辆的感知能力成为实现自动驾驶的关键之一。
毫米波雷达作为一种重要的感知器件，因其对距离、速度和角度等方面的高精度测量能力被广泛应用于汽车智能驾驶系统中。
本文旨在研究面向汽车智能驾驶的毫米波雷达建模与仿真方法，以提高其在自动驾驶系统中的应用效果。
一、毫米波雷达工作原理毫米波雷达是一种利用毫米波信号进行目标检测与跟踪的技术。
其工作原理基于雷达的回波信号分析，通过发射毫米波信号并接收目标返回的回波信号来实现对目标的感知。
毫米波雷达具有较高的测量精度和较长的探测距离，对于高速行驶的目标也有很好的跟踪能力。
二、毫米波雷达建模方法1. 毫米波雷达系统建模为了进行仿真研究，需要对毫米波雷达系统进行建模。
毫米波雷达系统主要由发射机、接收机、天线和信号处理模块等组成。
在建模过程中，需要考虑各模块间的相互作用和信号传输过程，模拟毫米波雷达系统的工作流程。
2. 目标模型建立在仿真研究中，需要对不同类型的目标进行模型建立。
根据目标的特点和形状，可以使用数学模型或三维模型来描述。
常用的目标模型包括点目标、线目标和面目标等。
通过建立目标模型，可以模拟不同类型目标在毫米波雷达系统下的回波信号。
3. 场景模型建立场景模型是仿真研究中重要的一部分，用于描述车辆周围的环境情况。
在场景模型中，需要考虑车辆、道路、障碍物等要素，以及它们之间的相对位置和运动关系。
通过建立场景模型，可以模拟不同场景下毫米波雷达系统的工作情况。
三、毫米波雷达仿真方法1. 信号仿真毫米波雷达系统的核心是信号处理，因此对于毫米波雷达系统的仿真研究需要重点考虑信号的仿真。
通过模拟毫米波信号的发射、接收和处理过程，可以得到仿真的回波信号。
在信号仿真中，需要考虑信号的功率、调制方式和噪声等因素。
2. 目标检测与跟踪仿真毫米波雷达系统在汽车智能驾驶中的主要任务是目标检测与跟踪。
雷达回波建模与仿真作业
雷达回波建模与仿真作业雷达回波建模与仿真作业雷达回波的建模与仿真是雷达工程中非常重要的一步。
下面将结合实际应用场景，从模型建立和仿真过程两个方面续写。
一、模型建立1. 存在的问题雷达回波的建模是根据目标散射特性和雷达性能参数进行的，然而真实环境中目标复杂多变，雷达参数也会受到众多因素的影响，仅仅通过理论公式很难完全准确地描述回波信号。
2. 基于物理原理的模型建立为了更准确地建立回波模型，可以基于物理原理进行仿真模拟。
通过目标特性分析，将目标分解为若干个散射单元，根据散射单元的位置、极化方向、散射强度等参数，在各个方向上计算目标的散射截面。
考虑到雷达的特性，如发射信号的功率、波束特性、接收信号的增益等，通过波动方程或其他适当的数学公式计算目标距离、速度等参数。
将目标的散射截面和雷达参数结合起来，计算回波信号的功率、波形等，并进行合理的处理和修正。
3. 引入统计特性实际环境中的杂波干扰和噪声会对回波信号造成影响，在模型建立过程中可以引入各种统计特性。
可以考虑杂波的统计分布和功率谱密度，噪声的功率谱密度等，并结合雷达系统的性能参数，如信噪比、动态范围等，对回波信号进行更加真实的建模。
二、仿真过程1. 计算环境参数进行雷达回波的仿真前，首先需要确定仿真的计算环境参数。
包括雷达的工作频率、发射功率、天线增益等，以及目标和背景的散射特性，如目标的散射截面、背景材料的散射特性等。
2. 设定仿真场景根据具体应用场景的需求，设定仿真场景。
包括目标的位置、速度、方向等参数，在空间中随机或指定位置生成目标集合。
考虑随机性和多样性，可以引入目标的不确定性因素，如目标的姿态变化、形态变化等。
3. 进行回波仿真计算根据建立的回波模型和仿真的环境参数，进行回波的仿真计算。
针对每个目标，根据其位置、速度等参数，计算回波信号的功率、相位、波形等，并考虑噪声和杂波的影响，进行修正处理。
4. 仿真结果分析通过对仿真结果进行分析，可以评估雷达系统的性能。
雷达动态探测目标的仿真建模
Ｒａｄａ ｔ ｃ ｉ ｎ ｆ ｔ ｒ ｔ ｄｙ ｍ ｉ ｓｍｕｌ ｔｏ ｍ ｏ ｌｎｇ ｒ ｄｅ ｅ ｔｏ ｏ ａ ｇｅ ｓ ｎａ ｃ ｉ ａｉ ｎ ｄｅｉ
Ｘｉ ｅ ｅＷ ｉ
（ ＥＴ ．Ｏｈ Ｒ ｓａｃ ｎｔｕｅ ｈｎ ｄ ，Ｓｃｕ ｎ ６ ０ ３ ，Ｃ ｉａ Ｃ Ｃ Ｎｏ１ｔ ｅｅｒｈ Ｉｓｉ ｔ ｔ ，Ｃ ｅｇ ｕ ｉ ｐｅｅ ｔｄ ｏ ｔｅ ｔ ｄｌ （ｕｈ ａ ａｇ ｔｉｄｃｔ ｎ ｂ ａａ，ｖｒ ｂｅ ｎ ｍｂｒ ｏ ａｇｔ ｔ ｃｉｇ ａ ａ ｅｅｔ ａｇｔ ｉ ｒｓｎｅ ，ｓｍｅ ｍａｈｍａｉ ｍｏｅｓ ｓｃ ｓｔｒｅ ｎ ｉａｉ ｙ ｒｄ ｓ ｃ ｏ ｒ ａｉ ｌ ｕ ｅ ｆｔｒｅ ｒ ｋｎ ， ａ ｓ ａ ｒｓｕｃ ｎｇ ｍｅｔｂ ｓｄ ｏ ｃｅｕｉｇ ａｇ ｒｈ ｅｏ ｒｅ ｍａ ａｅ ｎ ａｅ ｎ Ｓ ｈ ｄｌ ｌｏｉ ｍ）ａｅ ｒａｚｄ Ａｎ ａｔａ ｅｐ ｒ ｎ ｈ ｔｔｅ ｓ ｌｔ ｎ ｄｔ ｒｖｄｄ ｂ ａａ ｎ ｔ ｒ ｅｌ ｅ ． ｃｕ ｌ ｘ ｅｉ ｔｔａ ｈ ｉ ａｏ ａａｐｏ ｉｅ ｙ ｒｄ ｒ ｉ ｍｅ ｍｕ ｉ
文 以雷达为例 ， 分析其数据处理 流程 ， 并进行仿真建模 。
雷达的视线和响应范 围之 内 ， 并获得 目标相对 于雷达的位置及 角度信息 。为了描述雷达 与 目标的交会几何关 系 ， 需考虑 四维 选通模 型 ： 利用距离 波门 、 俯仰和 方位波束及 速度波 门信息 来 判断 目标是否被 雷达捕获 。
０ 引言
雷达探 测功能仿真 是通过仿 真 目标 回波 、 接收机 噪声 、 干 杂波等信号的幅度信息来复现雷达的检 测过 程。 现代 战场 上各种 目标的 出现 ， 要求利用多种传感器组 网来 扰 、 从图 １ 以看 出 ， 可 雷达探 测的功能 仿真 ， 主要是根据 目 与 标 采集 信息并 加 以融合 ， 分利用 目 的各个方 向 、 充 标 不同频段 的 雷达的交会几何关系计算信号 及干扰的功率 。因此 ， 需要对 目 反射特性 ， 大限度地提 取信 息 ， 最 满足 战场需要 。对于数据融 目标与环境 、 雷达检测过程 、 雷达测 合 来说 ， 真实 的战场 目标 和传感器探 测数据 ， 是检 验其有效性 标与雷达交会 的几何关 系、
《2024年面向汽车智能驾驶的毫米波雷达建模与仿真研究》范文
《面向汽车智能驾驶的毫米波雷达建模与仿真研究》篇一一、引言随着科技的发展和智能化程度的不断提高，汽车智能驾驶技术已成为当今研究的热点。
作为智能驾驶系统中的重要组成部分，毫米波雷达技术因其具有较高的探测精度和实时性，在汽车防撞、目标跟踪等方面发挥着重要作用。
因此，面向汽车智能驾驶的毫米波雷达建模与仿真研究，对于提高智能驾驶系统的性能和安全性具有重要意义。
二、毫米波雷达基本原理毫米波雷达是一种利用毫米波进行探测和测距的雷达系统。
其基本原理是通过发射毫米波信号，并接收由目标反射回来的信号，通过信号的处理和分析，实现目标的距离、速度、角度等信息的获取。
在汽车智能驾驶中，毫米波雷达主要用于车辆周围的障碍物检测和目标跟踪。
三、毫米波雷达建模为了更好地进行毫米波雷达的仿真研究，需要建立准确的毫米波雷达模型。
在建模过程中，需要考虑雷达的发射模块、接收模块、信号处理模块以及目标模型等多个方面。
其中，发射模块和接收模块需要考虑信号的频率、功率、波形等因素；信号处理模块需要考虑信号的滤波、放大、检测等处理过程；目标模型则需要根据实际需求进行建模，包括目标的形状、大小、速度等信息。
四、仿真研究在建立好毫米波雷达模型后，需要进行仿真研究。
仿真研究主要包括场景构建、目标模拟、数据处理等多个环节。
其中，场景构建需要根据实际道路环境进行构建，包括道路、交通标志、障碍物等；目标模拟则需要根据实际需求进行设置，包括目标的数量、速度、位置等信息；数据处理则需要对仿真过程中获取的数据进行处理和分析，以评估毫米波雷达的性能和可靠性。
五、仿真结果分析通过对仿真结果的分析，可以评估毫米波雷达在汽车智能驾驶中的应用效果。
首先，可以从距离分辨率和速度分辨率两个方面评估毫米波雷达的探测精度；其次，可以从探测范围和实时性两个方面评估毫米波雷达的响应速度；最后，可以从误报率和漏报率两个方面评估毫米波雷达的可靠性。
通过这些评估指标的分析，可以得出毫米波雷达在汽车智能驾驶中的优势和不足，为后续的优化提供依据。
智能网联汽车技术及仿真应用实例 毫米波雷达
个目标的最小角度间隔。
2021/4/9
项目3 毫米波雷达——技术参数
➢ （11）角度灵敏度——单目标的角度变化时，可探测的最 小绝对变化角度值。
➢ （12）角度测量精度——测量单目标时，目标角度的测量 值与其真值之差。
➢ （13）识别率——正确识别目标信息的程度。 ➢ （14）误检率——将目标识别为一个错误目标的比例。 ➢ （15）漏检率——未能识别目标报文的比例。
项目3 毫米波雷达——定义
➢ 毫 米 波 是 指 波 长 为 1~10mm 的 电 磁 波 ， 对 应 的 频 率 范 围 为 30~300GHz。
➢ 毫米波雷达是工作在毫米波频段的雷达，它通过发射与接收 高频电磁波来探测目标，后端信号处理模块利用回波信号计 算出目标的距离、速度和角度等信息
2021/4/9
2021/4/9
项目3 毫米波雷达——测量原理
➢ 多普勒效应是当目标相对于辐射源发生运动时，目 标对回波信号产生调制作用从而使回波信号中心频 率发生偏移的现象
2021/4/9
项目3 毫米波雷达——测量原理
2021/4/9
项目3 毫米波雷达——测量原理
2021/4/9
项目3 毫米波雷达——技术参数
扰处于中低频区，基本上不会影响毫米波雷达的正常运行
2021/4/9
项目3 毫米波雷达——特点
➢ （1）毫米波雷达是利用目标对电磁波的反射来发 现并测定目标位置，而充满杂波的外部环境给毫米 波雷达感知带来经常带来虚警问题。
➢ （2）覆盖区域呈扇形，有盲点区域。 ➢ （3）无法识别交通标志和交通信号灯。 ➢ （4）无法识别道路标线。
毫米波雷达建模方法
毫米波雷达建模方法毫米波雷达是一种主要应用于汽车自动驾驶、军事目标探测等领域的高频电磁波探测技术。
在毫米波雷达的建模过程中，需要考虑多种因素，以确保建模的准确性和有效性。
本文将介绍10条关于毫米波雷达建模方法的详细描述。
第一条，了解毫米波雷达的工作原理。
毫米波雷达是通过发送高频电磁波并接收反射信号来实现目标探测的。
在毫米波雷达的建模过程中，需要对其工作原理有深入的了解，包括信号处理、目标识别等方面。
第二条，选择合适的建模软件。
毫米波雷达建模软件有多种，包括MATLAB、CST、ADS 等。
需要选择合适的软件，以便进行信号分析、天线设计、电路仿真等操作。
第三条，确定建模对象。
在毫米波雷达建模过程中，需要确定建模对象，包括天线、前端电路、信号处理等方面。
不同对象的建模方法和技术也会有所不同。
第四条，进行仿真模拟。
在毫米波雷达的建模过程中，仿真模拟是必不可少的步骤。
通过仿真模拟，可以验证建模效果和准确度，发现并解决问题。
第五条，考虑信号处理算法。
毫米波雷达信号处理算法包括高斯滤波器、距离向速度估计等方面，需要合理地进行建模和仿真，以确保信号处理的准确性和可靠性。
第六条，进行天线设计。
毫米波雷达天线设计是建模过程中非常重要的一部分。
根据毫米波雷达的工作原理和目标要求，需要设计相应的天线，包括宽带天线、波导天线等类型。
第七条，进行电路设计。
毫米波雷达的电路设计也是建模过程中重要的一环。
根据目标要求和信号处理算法，需要设计出前端电路、中频电路、射频电路等相关电路。
第八条，进行系统集成。
在毫米波雷达的建模过程中，除了单独对各个组成部分进行建模外，还需要进行系统集成。
通过系统集成，可以验证系统整体性能，找出并解决潜在问题。
第九条，验证建模效果。
毫米波雷达的建模效果需要进行全面的验收和验证。
需要针对各个关键因素展开验收检测，并通过实验数据和对比效果来证实建模的准确性。
第十条，优化建模效果。
在完成毫米波雷达建模后，需要对建模效果进行优化。
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激光与光电子学进展47,110701(2010)L a ser &Opt oe l e ct ro nics P ro gressC 2010 中国激光 杂志社do i:10.3788/L OP 47.110701逐点扫描毫米波全息成像雷达的建模仿真分析夏继钢!汤!燕(中电科技扬州宝军电子有限公司,江苏扬州225003)摘要!基于菲涅耳衍射理论建立了毫米波全息成像雷达理论模型,确定了照射源、传输空间、目标后向散射系数、散射传输空间和接收复数信号之间的关系,根据该理论模型利用接收的复数信号反演计算出目标图像。
基于傅里叶光学角谱理论,采用M atlab 程序针对该毫米波全息成像雷达理论模型进行了编程计算。
该仿真程序可以仿真计算系统中各种因素对成像质量的影响,包括发射天线增益方向图、接收天线方向增益图和目标散射特性等。
利用该仿真程序可以优化系统中的各项参数,为实际设计毫米波全息成像系统提供帮助。
关键词!成像系统;电磁场与微波技术;毫米波雷达;全息成像;建模仿真中图分类号!O438.1!!!!OCIS !070.0070090.0090110.0110!!!!文献标识码!ATheory Modeling,Simulation and Analysis on Millime te rWave Holographic Imaging Radar Based on Point Scanning ModeXia Jigang !Tang Yan(Yan gzhou Ba ojun Ra dio F a ct or y ,Chin a Elect r on ics T echn ology Gr ou p Cor por a tion ,Ya n gzhou ,Jia ngsu 225003,Chin a )Abstract !Based on the Fresnel diffraction theory,a theorictic al model of the millimeter wave holographic imagingradar is developed,in whic h the relationship about the irradiator,transition space,object back sca t tering c oefficient,back scattering transition spac e and the received complex data is ing the model,the object image c an beobtained.A simulation program is presented by the Matlab program based on the Fourier optics angle spectrumtheory,whic h can be used to analyze the effect of each factor on the imaging quality and help design realistic radarsystem.Key wo rds !im aging systems;elec t romagnetic field and microwave tec hnique;millimeter wave radar;hologra phicimaging;modeling and simulation!!收稿日期:2010 04 16;收到修改稿日期:2010 06 01作者简介:夏继钢(1973∀),男,工程师,本科,从事电磁场与微波技术领域的工作。
E mail:baoba o -020521@1!引!!言毫米波波长介于1~10mm 之间,整个毫米波波段具有四个较好的大气传输窗口即以35,94,140和220GH z 为中心的波段。
相比于低频段的微波成像,毫米波波长短,成像分辨率高,成本高;相比于光学和红外成像,毫米波成像系统能够探测藏匿在衣物内或衣物中的武器以及违禁物品、大雾天气下的目标等,但清晰度要远低于光学成像[1,2]。
因此光学、红外、毫米波和微波成像各有优缺点,在应用中主要取决于实际情况。
显然,对于藏匿武器等的违禁物品、大雾天气下的目标探测需要达到可以辨析形状的清晰度时,采用毫米波成像系统比较合适[1~11]。
根据成像系统是否采用照射源,毫米波成像系统可以分为主动和被动两种模式;根据是否采用相干体制,主动毫米波成像系统可以分为相干模式和非相干模式,其中相干模式即是全息系统[3,4]。
相比于其他形式的毫米波成像系统,对于近距离探测违禁物品,毫米波全息成像系统具有显著优势,可以有效探测并对这些违禁物品成像,提高机场、银行等重要部门的安全[6,7]。
然而,采用毫米波或者更短波长如太赫兹信号来实现高速全息成像,需要N #N 个收发单元(N 一般要求大于64)才能具有比较好的成像效果。
众所周知,如此高频率的器件,无论是信号源、功放,还是低噪放、混频器,都很昂贵,因此在设计这种设备时,需要建立比较理想的系统模型进行仿真,以最大程度地为实际构造系统提供指导。
为此,本文针对毫米波全息成像系统,利用菲涅耳衍射理论和傅里叶光学理论∃12%,建立了毫米波全息成像雷达模型,利用该模型可以有效地分析多种影响成像质量的因素,为实际设计毫米波全息成像雷达提供帮助。
2!全息成像雷达模型根据毫米波全息成像雷达的基本工作过程,构建了如图1所示的模型,左边为扫描孔径,该扫描孔径由N #N 个单元组成,在该孔径上有一对毫米波段收发组件,发射部分用于照射右边目标孔径上的目标,接收部分用于接收目标后向散射信号,该对毫米波收发组件在扫描孔径上完成N #N 次扫描,收集到N #N 组数据后通过成像算法实现目标成像。
而对于高速成像雷达,则需要在扫描孔径上放置N #N组毫米波收发组件。
图1毫米波全息成像系统模型F ig.1M o del of millimeter w ave holog raphic imaging system设扫描孔径上定照射信号为各向同性信号u 0(x &0,y &0,z 0),经过距离z 0辐射到目标孔径上,根据傅里叶光学理论,相当于该信号经过了一个空间滤波器h 0(x &0,y &0,x ,y ),考虑到发射天线的电场方向性f 1( , ),真正作用到目标孔径上的电磁波为u 1(x ,y ,0),经过目标后向散射系数 (x ,y ,0)作用后形成信号u 2(x ,y ,0),再次考虑到接收天线的电场方向性f 1( , ),该信号经过目标后向散射在h 1(x &0,y &0,x ,y )的作用下到达扫描孔径后为u 3(x &0,y &0,z 0)。
在二维扫描全息系统中对该辐射信号,在扫描孔径上和辐射信号u 0(x &0,y &0,z 0)进行混频滤波,最终抽样记录得到u 4(x &0,y &0,z 0),最后根据扫描孔径上记录的数据进行反演计算获得目标反射系数 (x ,y ,0),实现目标全息成像。
根据菲涅耳衍射理论、傅里叶光学角谱理论和线性系统理论,各信号之间的关系为u 1(x ,y ,0)=u 0(x &0,y &0,z 0) h 0∋f 1( , ),(1)u 2(x ,y ,0)=u 1(x ,y ,0)∋ (x ,y ,0),(2)u 3(x &0,y &0,z 0)=u 2(x ,y ,0)∋f 2( , ) h 1,(3)u 4(x &0,y &0,z 0)=!(x -x &0)!(y -y &0)∋Filter [u 3(x &0,y &0,z 0)∋u 0(x &0,y &0,z 0)].(4)图2目标图形F ig.2O bject fig ur e式中符号 表示二维卷积计算,h 0和h 1实际上是传输距离为z 0点扩展函数。
为减少仿真中的计算量,假定接收天线和发射天线为全向型,目标表面足够粗糙,使得目标后向散射信号仍是各向同性辐射。
换言之,(1)~(3)式中的f 1( , )和f 2( , )均为1, (x ,y ,0)与入射角无关。
3!仿真分析采用M atlab 作为仿真平台,照射源u 0(x &0,y &0,z 0)为!(∀-x &0,#-y &0,z 0),该式中的时间因子exp (-j ∃t)被省略,1(∀(N,1(#(N 。
照射源逐点扫描照射目标孔径,同样目标孔径也被离散为N #N 个单元。
实际系统中,N 一般为64或128,因此这里N取128。
设定目标形状为F,如图2所示,工作波长为3mm 。
3.1!距离对成像质量的影响设定矩形孔径边长为N 个波长,距离分别为120cm 和30cm 。
当距离为120cm 时,在扫描孔径上获取的目标全息图如图3(a)所示,反演计算出的目标图像如图3(b)所示;当距离为30cm 时,相应的全息图如图4(a)所示,反演计算出的目标图像如图4(b)所示。
不难发现,距离较近时,成像质量较好,反之则较差。
根据菲涅耳衍射理论,随着传播成像距离的加大,照射源发射的信号在目标孔径上的面积变大,而幅度减小;同样由目标后向散射到扫描孔径上的信号面积也变大,幅度变小。
图3成像距离为120cm 时的全息图(a)和反演目标图像(b)F ig.3H olog raph (a)and calculated o bjectimage (b)at imag ing distance o f 120cm 图4成像距离为30cm 时的全息图(a)和反演目标图像(b)F ig.4H olog raph (a)and ca lculated o bject imag e (b)imaging dist ance of 30cm图5孔径边长为2#N 个波长,距离30cm 时的全息图(a)和反演目标图像(b)F ig.5H o log raph (a)and calculated object imaging (b)w hen imaging aperture is 2#N w aveleng ths!!!and imag ing distance is 30cm3.2!孔径尺寸对成像质量的影响设定距离为30cm,矩形孔径边长分别为2#N 个波长和N 个波长。
当孔径边长为2#N 个波长时,在扫描孔径上获取的目标全息图如图5(a)所示,反演计算出的目标图像如图5(b)所示;当孔径为N 个波长时,相应的全息图如图3(a)所示,反演计算出的目标图像如图3(b)所示。