一种毫米波阵列复用扫描装置及扫描方法与流程

本发明涉及毫米波雷达成像领域，具体是一种毫米波阵列复用扫描装置及扫描方法。

背景技术：

1、在毫米波雷达成像领域，随着mimo(多输入多输出)技术的应用，雷达成像不再局限于传统的sar成像理论，mimo-sar理论为大规模mimo成像系统提供了坚实的技术，该理论表明，若使用毫米波雷达进行成像，需要一个大口径的mimo天线阵列，成像分辨率会随着口径的增大而增加，通常得到一幅20cm*20cm大小的清晰完成的图像，可以使用三种方式完成，第一使用siso雷达进行单发单收配合滑台使用，第二、使用局部mimo(多发多收，但等效天线数量远远低于实际需求的口径)，配合滑台使用，第三使用电控天线作为形成实孔径阵列。这三种方法都是基于sar和mimo-sar理论的。并得到了广泛的论证和使用。不同的方法在成本、功耗、效率上有着巨大的差别，因此，一种可以兼顾成本、性能、体积等诸多因素的扫描方式是有巨大研究价值的。

2、目前想要得到毫米波雷达的成像数据主要有两种方式，一种为扫描式、一种为实阵式，扫描式分为siso扫描式和局部mimo扫描式，实阵式分为电控开关式和满阵列式。不同的扫描方式因为其性能和价格，应用于不同的场景。

3、a.siso扫描式：siso扫描式利用单个天线进行射频收发，再单次采集完成后利用滑动装置进行位置移动，重复上述直至扫描完成，其成本最低。但非常耗时，并且实际需要的放置体积略大于待成像的口径阵列。

4、b.mimo局部扫描式：可以利用数量较少的收发天线形成局部的等效天线整列，通常为等效线阵，然后使用滑动装置根据局部mimo天线性质进行特定滑动，此方式成本适中，耗时略大，是目前主流的扫描方式之一，并且实际需要的放置也是体积略大于待成像的口径阵列，以20*20cm的口径为例，想要实现扫描，其扫描装置最小约为25cm*25cm。

5、c.实阵列式：实际阵列式通过实口径阵列，进行一次采集便能获得成像数据，基本不需要扫描装置，其成像速度最快，但毫米波天线设计难度大，射频天线阵列设计技术难度大，价格昂贵，实阵列式形成一个20*20cm口径的至少需要超过10万人民币的材料成本。目前难以实现量产。其体积依然受制于阵列口径。

技术实现思路

1、本发明基于传统的扫描方式，扫描效率低，体积受到口径制约等问题，希望结合实阵列的效率优势和扫描式的经济优势提出一种能够集快速、小体积、低成本的扫描方式，提高成像系统的各项性能。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种毫米波阵列复用扫描装置，包括毫米波线阵雷达放置平台、基础处理平台和转轴连接件，所述毫米波线阵雷达放置平台内设置有天线线阵，基础处理平台上设置轨道，基础处理平台内设置有处理器，毫米波线阵雷达放置平台和基础处理平台之间通过转轴连接件连接，转轴连接件置于所述轨道上，使毫米波线阵雷达放置平台以转轴连接件为支点沿基础处理平台的轨道运动。

3、进一步，所述转轴连接件包括连接头、转动件和导向结构，所述毫米波线阵雷达放置平台的一端设置有连接孔ⅰ，转动件的上部为连接头下部为导向结构，转动件可以相对导向结构转动，连接孔ⅰ套接在连接头上，导向结构设置在轨道内。

4、更进一步，所述基础处理平台还包括丝杆和电机，所述导向结构上设置有连接孔ⅱ；丝杆的一端与电机固定连接，另一端穿入连接孔ⅱ。连接孔ⅱ内壁上具有与丝杆相匹配的螺纹。

5、本发明还提供了一种毫米波阵列复用扫描方法，使用的装置为上述的毫米波阵列复用扫描装置，扫描方法如下：

6、当成像系统待机时，毫米波线阵雷达放置平台和基础处理平台固定在同一平面的上下两层；

7、当需要进行成像时，解开转轴连接件，毫米波线阵雷达放置平台旋转90度，毫米波线阵雷达放置平台从基础处理平台的一端运动到其另一端，全程记录运动过程中的位置信息，当该过程中位置到达需要进行雷达收发的位置时，进行数据收发和数据回传操作；

8、运动到基础处理平台的另一端，扫描完，数据由处理器进行处理，并显示成像结果。

9、本发明具有以下有益技术效果：

10、1、本发明充分利用雷达线阵的大口径,采用旋转机制使线程滑动成为面阵。

11、2、在不使用此系统时，放置平台和处理平台重合于一个垂直面上，整体体积相对于传统线阵扫描式缩小5-10倍，整体非常便携。

12、3、扫描方式更加便捷高效，传统方式使用滑台等装置固定移动距离的先验知识，确定雷达收发数据的距离位置。此方法需要一个精度较高的滑轨和电机驱动，体积大功耗高。本发明通过测定距离信息后验知识来确定雷达的位置信息，因此扫描方式可以是手动也可以是自动的，利用测距传感装置准确记录位置信息，使得可以人为控制扫描速度，在非匀速扫描过程中也有很高的可靠性。

技术特征：

1.一种毫米波阵列复用扫描装置，其特征在于：包括毫米波线阵雷达放置平台(1)、基础处理平台(2)和转轴连接件(3)，所述毫米波线阵雷达放置平台(1)内设置有天线线阵(1-2)，基础处理平台(2)上设置轨道，基础处理平台(2)内设置有处理器(2-1)，毫米波线阵雷达放置平台(1)和基础处理平台(2)之间通过转轴连接件(3)连接，转轴连接件(3)置于所述轨道上，使毫米波线阵雷达放置平台(1)以转轴连接件(3)为支点沿基础处理平台(2)的轨道运动。

2.根据权利要求1所述一种毫米波阵列复用扫描装置，其特征在于：所述转轴连接件(3)包括连接头(3-1)、转动件(3-2)和导向结构(3-4)，所述毫米波线阵雷达放置平台(1)的一端设置有连接孔ⅰ(1-1)，转动件(3-2)的上部为连接头(3-1)下部为导向结构(3-4)，转动件(3-2)可以相对导向结构(3-4)转动，连接孔ⅰ(1-1)套接在连接头(3-1)上，导向结构(3-4)设置在轨道内。

3.根据权利要求2所述一种毫米波阵列复用扫描装置，其特征在于：所述基础处理平台(2)还包括丝杆(2-2)和电机(2-3)，所述导向结构(3-4)上设置有连接孔ⅱ(3-3)；丝杆(2-2)的一端与电机(2-3)固定连接，另一端穿入连接孔ⅱ(3-3)。

4.根据权利要求3所述一种毫米波阵列复用扫描装置，其特征在于：所述连接孔ⅱ(3-3)内壁上具有与丝杆(2-2)相匹配的螺纹。

5.一种毫米波阵列复用扫描方法，其特征在于：使用的装置为如权利要求1-4任一项所述的毫米波阵列复用扫描装置，扫描方法如下：

6.根据权利要求5所述一种毫米波阵列复用扫描方法，其特征在于：扫描完成后雷达接收的数据为满阵列或稀疏阵列。

技术总结
本发明公开了一种毫米波阵列复用扫描装置及扫描方法，包括毫米波线阵雷达放置平台、基础处理平台和转轴连接件，所述毫米波线阵雷达放置平台内设置有天线线阵，基础处理平台上设置轨道，基础处理平台内设置有处理器，毫米波线阵雷达放置平台和基础处理平台之间通过转轴连接件连接，转轴连接件置于所述轨道上，使毫米波线阵雷达放置平台以转轴连接件为支点沿基础处理平台的轨道运动。本发明能够集快速、小体积、低成本的扫描方式，提高成像系统的各项性能。

技术研发人员：陈国平,黄跃,陈豪
受保护的技术使用者：赛雷微（苏州）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13