基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法及系统与流程

本发明涉及毫米波成像，特别涉及一种基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法及系统。

背景技术：

1、主动式毫米波人体安检仪可以被广泛应用于地铁、机场、海关、公安检查站等安保应用领域。当前的人体安检场合要求毫米波人体安检仪具备通行率高、误报漏报率低、无感知、智能化的特点。由于人体安检系统包含频率源、变频器、射频前端、微波线缆等多种微波器件，这些器件在长时间工作后幅度和相位一致性会产生漂移，系统校正的准确度降低，最终呈现在显示图像上，图像质量变差，进而影响深度学习智能框图，导致误报漏报现象，需要通过校准体算法系统重新校准。相关技术主要采用金属平板进行校准，但是金属平板的便携性较差，而且校准精度较低。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法及系统，采用便携性更高的圆柱校准体，通过牛顿迭代法加速迭代优化，距离向自适应加窗函数设计，校准精度更高。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法，应用于毫米波人体安检仪，所述毫米波人体安检仪包括收发阵列，所述收发阵列包括多个发射阵元和多个接收阵元，所述收发阵列的阵面前方中心位置放置有圆柱校准体，所述圆柱校准体的高度覆盖所述收发阵元的高度范围，所述基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法包括以下步骤：

3、s1，确定待校准频段，所述发射阵元根据所述待校准频段发射射频信号；

4、s2，接收阵元接收背景回波数据和圆柱校准体回波数据；

5、s3，根据牛顿迭代法确定通道收发阵元距离，所述通道收发阵元距离为每个收发阵元到所述圆柱校准体反射面的最短距离；

6、s4，确定背景对消信号，所述背景对消信号为所述圆柱校准体回波数据与所述背景回波数据之差；

7、s5，对所述背景对消信号进行逆傅里叶变换，得到脉压信号；

8、s6，在所述脉冲信号的距离向获取每组收发通道的幅值和最大值索引，基于预设的自适应加窗函数对所述每组收发通道的幅值和最大值索引进行自适应加窗处理，得到脉压信号；

9、s7，对所述脉压信号进行傅里叶变换获得频域信号；

10、s8，获取通道间幅度校正参数和预设的幅度校正因子，所述通道间幅度校正参数为每组收发通道的频率维度功率的倒数；

11、s9，确定通道内校正参数，所述通道内校正参数为收发通道距离的相位及通道自身相位的共轭；

12、s10,将每个所述收发阵元距离的相位与所述频域信号的相位进行共轭相乘，获得的结果与所述幅度校正因子相乘，完成通道内及通道间幅度和相位的校正。

13、根据本发明的一些实施例，所述圆柱校准体的直径为200mm，所述圆柱校准体的中心与收发阵列的阵面中心距离范围为0.5至0.8m。

14、根据本发明的一些实施例，所述牛顿迭代法的表达式为所述通道收发阵元距离的表达式为：

15、

16、其中，i为发射通道索引，j为接收通道索引，(xt,yt,zt)为发射阵元坐标，(xr,yr,zr)为接收阵元坐标、(x0,y0,z0)为圆柱校准体中心坐标，rt为发射阵元坐标到圆柱校准体反射面距离，rr为接收阵元坐标到圆柱校准体反射面距离，ri,j为发射阵元坐标到圆柱校准体反射面距离和接收阵元坐标到圆柱校准体反射面距离之和，θn为第n次平面迭代的方位角，θn+1为第n+1次平面迭代的方位角，hn为第n次迭代的高度向大小，hn+1为第n+1次迭代的高度向大小，表示雅可比矩阵，h(θn,hn)表示海森矩阵，表达式为：为雅可比矩阵，表达式为：

17、根据本发明的一些实施例，所述步骤s6中，所述加窗函数为矩形窗函数，所述加窗函数的表达式为：

18、其中，psigrangeindex(i,j)为收发通道的索引最大值。

19、根据本发明的一些实施例，所述背景对消信号的表达式为：psigcalf(i,j,f)＝psigcalf(i,j,f)-psigbackf(i,j,f)，其中，psigcalf(i,j,f)为所述圆柱校准体回波数据，psigbackf(i,j,f)为所述背景回波数据，其中i代表发射通道索引，j代表接收通道索引，f代表频点索引。

20、根据本发明的一些实施例，所述幅度校正因子的表达式为：

21、

22、根据本发明的一些实施例，通道内校正因子的表达式为：

23、其中，f∈[fmin，fmax]，c为光速。

24、第二方面，本发明实施例提供了一种基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准系统，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如上述第一方面所述的基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法。

25、第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括有如上述第二方面所述的基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准系统。

26、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如上述第一方面所述的基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法。

27、根据本发明实施例的基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法，至少具有如下有益效果：通过牛顿迭代法加速优化补偿距离，计算精度更高，效率更快，通过自适应加窗技术，限制了杂波干扰，通过幅度和相位均衡化技术，后续图像动态更高，并且外场携带方便，更适合毫米波人体安检应用场景中。

技术特征：

1.一种基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法，其特征在于，应用于毫米波人体安检仪，所述毫米波人体安检仪包括收发阵列，所述收发阵列包括多个发射阵元和多个接收阵元，所述收发阵列的阵面前方中心位置放置有圆柱校准体，所述圆柱校准体的高度覆盖所述收发阵元的高度范围，所述基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法，其特征在于，所述圆柱校准体的直径为200mm，所述圆柱校准体的中心与收发阵列的阵面中心距离范围为0.5至0.8m。

3.根据权利要求1所述的基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法，其特征在于，所述牛顿迭代法的表达式为所述通道收发阵元距离的表达式为：ri,j(θ,h)＝rt(rc,θ,h)+rr(rc,θ,h)，

4.根据权利要求1所述的基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法，其特征在于，所述步骤s6中，所述加窗函数为矩形窗函数，所述加窗函数的表达式为：

5.根据权利要求1所述的基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法，其特征在于，所述背景对消信号的表达式为：psigcalf(i,j,f)＝psigcalf(i,j,f)-psibackf(i,j,f)，其中，psigcalf(i,j,f)为所述圆柱校准体回波数据，psigbackf(i,j,f)为所述背景回波数据，其中i代表发射通道索引，j代表接收通道索引，f代表频点索引。

6.根据权利要求5所述的基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法，其特征在于，所述幅度校正因子的表达式为：

7.根据权利要求5所述的基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法，其特征在于，通道内校正因子的表达式为：

8.一种基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准系统，其特征在于，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如权利要求1至7任一项所述的基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法。

9.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求8所述的基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准系统。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至7任一项所述的基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法。

技术总结
本发明提出了基于毫米波圆柱校准体算法系统的通道校准方法及系统，该方法包括：将牛顿迭代法和距离向自适应加窗函数技术相结合，以提取圆柱校准体回波有效信号为准则，迭代出收发阵元位置至圆柱校准体的距离，进一步完成收发阵元通道间及通道内幅度相位一致性校正。本发明实施例的技术方案一方面适用于一维线阵扫描体制、两维电扫体制等扫描体制，可以应用于两维稀疏面阵构型、线阵构型、折叠阵列构型、弧形阵列等构型，适用场景更宽，同时，采用牛顿迭代法计算精度更高，效率更快，通过自适应加窗技术，限制了杂波干扰，通过幅度和相位均衡化技术，后续图像动态更高，并且外场携带方便，更适合毫米波人体安检应用场景中。

技术研发人员：潘丰,高伟,罗俊,刘文冬,周春元,张慧
受保护的技术使用者：珠海微度芯创科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15