一種單通道毫米波編碼成像系統(tǒng)的測量擋板設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及毫米波探測成像的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種單通道毫米波編碼成像系統(tǒng)的測量擋板設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]單通道毫米波編碼成像系統(tǒng)中關(guān)鍵部分是測量擋板。圖像重構(gòu)算法的好壞決定最終得到的毫米波圖像與真實(shí)場景圖像的接近程度，而能夠正確成像的前提是測量擋板設(shè)計(jì)正確。
[0003]Sylvester型H矩陣是理論上的最佳編碼測量矩陣，而S矩陣可以由Sylvester型H矩陣經(jīng)初等矩陣變換得到，對于S矩陣，0、I編碼構(gòu)型易于實(shí)現(xiàn)，是實(shí)用中的最佳編碼矩陣。由0、I構(gòu)成的循環(huán)S矩陣可以由自然移位m序列產(chǎn)生，易于硬件實(shí)現(xiàn)。從實(shí)際角度考慮，本設(shè)計(jì)選擇循環(huán)S矩陣作為系統(tǒng)的編碼測量矩陣來設(shè)計(jì)編碼模板。
[0004]現(xiàn)有的測量擋板裝置主要都為矩形，矩形擋板硬件實(shí)現(xiàn)簡單，運(yùn)動(dòng)機(jī)制也容易實(shí)現(xiàn)；矩形擋板運(yùn)動(dòng)機(jī)制主要有直線運(yùn)動(dòng)型和折返運(yùn)動(dòng)型。折返運(yùn)動(dòng)型測量擋板構(gòu)造簡單，運(yùn)動(dòng)空間最小，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)最復(fù)雜；直線運(yùn)動(dòng)型測量擋板構(gòu)造簡單，運(yùn)動(dòng)空間中等，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相對簡單。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明基于循環(huán)S矩陣制作的圓形測量擋板，其運(yùn)動(dòng)機(jī)制為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)型，這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)型測量擋板構(gòu)造復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)空間最大，但是運(yùn)動(dòng)機(jī)制最簡單。
[0006]一種單通道毫米波編碼成像系統(tǒng)的測量擋板裝置的制造方法，包括以下步驟:
[0007]步驟1，采用循環(huán)S矩陣設(shè)計(jì)圓形編碼矩陣模板；
[0008]步驟2，制作半徑與編碼矩陣模板相同且?guī)в谐錾洫M縫的出射狹縫模板，并將其固定于編碼矩陣模板射出毫米波的一側(cè)，其圓心在編碼矩陣模板上的投影與編碼矩陣碼板圓心重合；
[0009]步驟3，將編碼矩陣模板連接電機(jī)與傳動(dòng)裝置，并在控制模塊的作用下編碼矩陣模板繞圓心旋轉(zhuǎn)。
[0010]實(shí)現(xiàn)本方法，步驟I中圓形編碼矩陣模板I采用循環(huán)S矩陣設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程如下:
[0011]步驟1.1，構(gòu)造一個(gè)22n-l階循環(huán)S矩陣Α，η為正整數(shù)，折疊碼矩陣大小為(2η-1) X (2η+1)，循環(huán)S矩陣為0，I矩陣；
[0012]步驟1.2，將循環(huán)S矩陣A的第一行折疊為(2η-1) X (2η+1)的矩陣B，將2^Β矩陣依次橫向排列；
[0013]步驟1.3，從第二個(gè)B矩陣開始變化，變化規(guī)則為:后一個(gè)矩陣是前一個(gè)矩陣將第I行移至最后I行，第2行分別向上移動(dòng)I行得到的；
[0014]步驟1.4，對變換后的2η個(gè)矩陣，取第I?(2η-1)行，第I?2η(2η+1)_1列，得到一個(gè)(2n-l) X [2n(2n+l)-l]矩陣 C ；
[0015]步驟1.5，根據(jù)矩陣C制作碼板，且矩陣C中的O對應(yīng)碼板上毫米波不透過部分，I對應(yīng)碼板上毫米波透過部分；
[0016]步驟1.6，在直線形碼板最后添加一列定位碼元構(gòu)成(2n_l)行、2n(2n+l)列的形狀；
[0017]步驟1.7，將添加了定位碼元的直線形碼板首尾相接得到圓形的編碼矩陣模板I。
[0018]本發(fā)明采用以下方法進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的:
[0019](I)出射狹縫模板的制作方法如下:在出射狹縫模板上以圓心為起點(diǎn)沿徑向出射狹縫模板邊緣切割一個(gè)扇形缺口的出射狹縫。
[0020](2)出射狹縫尺寸滿足每次測量僅有2n+l列碼元編碼過的毫米波從出射狹縫中射出。
[0021](3)編碼矩陣模板旋轉(zhuǎn)滿足以下條件:每次測量僅移動(dòng)一列碼元。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):基于循環(huán)S矩陣的圓形測量擋板，運(yùn)動(dòng)機(jī)制為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)型，這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)型測量擋板構(gòu)造最復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)空間最大，但是運(yùn)動(dòng)機(jī)制最簡單；并且由于擋板是基于循環(huán)S矩陣的碼板，所以是實(shí)際應(yīng)用中的最佳編碼擋板。相比于直線運(yùn)動(dòng)型擋板和折返運(yùn)動(dòng)型擋板，本發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)型圓形測量擋板對圖像重構(gòu)具有極大的優(yōu)勢。
[0023]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的方法流程圖；
[0025]圖2為按照本發(fā)明設(shè)計(jì)出的測量擋板原理框圖；
[0026]圖3為米用循環(huán)S矩陣構(gòu)造編碼矩陣模板原理不意圖；
[0027]圖4為以15階循環(huán)S矩陣為例子構(gòu)成的直線形碼板示意圖；
[0028]圖5為以15階循環(huán)S矩陣為例子構(gòu)成的直線形碼板加上定位碼元的示意圖；
[0029]
【具體實(shí)施方式】
[0030]結(jié)合圖1，一種單通道毫米波編碼成像系統(tǒng)的測量擋板設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟:
[0031]步驟1，采用循環(huán)S矩陣設(shè)計(jì)圓形編碼矩陣模板I ;
[0032]步驟2，制作半徑與編碼矩陣模板I相同且?guī)в谐錾洫M縫2-1的出射狹縫模板2，并將其固定于編碼矩陣模板I射出毫米波的一側(cè)，其圓心在編碼矩陣模板I上的投影與編碼矩陣碼板I圓心重合；
[0033]步驟3，將編碼矩陣模板I連接電機(jī)與傳動(dòng)裝置3，并在控制模塊4的作用下編碼矩陣模板I繞圓心旋轉(zhuǎn)。
[0034]結(jié)合圖3，步驟I的具體設(shè)計(jì)過程如下:
[0035]步驟1.1，構(gòu)造一個(gè)22n_l階循環(huán)S矩陣Α，η為正整數(shù)，折疊碼矩陣大小為(2η-1) X (2η+1)，循環(huán)S矩陣為0，I矩陣；
[0036]步驟1.2，將循環(huán)S矩陣A的第一行折疊為(2η-1) X (2η+1)的矩陣B，將2外B矩陣依次橫向排列；
[0037]步驟1.3，從第二個(gè)B矩陣開始變化，變化規(guī)則為:后一個(gè)矩陣是前一個(gè)矩陣將第I行移至最后I行，第2行分別向上移動(dòng)I行得到的；
[0038]步驟1.4，對變換后的2n個(gè)矩陣，取第I?(2n_l)行，第I?2n(2n+l)-1列，得到一個(gè)(2n-l) X [2n(2n+l)-l]矩陣 C ；
[0039]步驟1.5，根據(jù)矩陣C制作碼板，且矩陣C中的O對應(yīng)碼板上毫米波不透過部分(如圖4、5中的黑色碼元)，I對應(yīng)碼板上毫米波透過部分(如圖4、5中的白色碼元)，如圖4所示;
[0040]步驟1.6，在直線形碼板最后添加一列定位碼元構(gòu)成(2n_l)行、2n(2n+l)列的形狀，如圖5所示；
[0041]步驟1.7，將添加了定位碼元的直線形碼板首尾相接得到圓形的