毫米波无源成像系统伺服扫描机构设计及其控制单元实现

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毫米波具有很强的穿透能力，能够穿透云雾、衣物、纸板等物体。自然界任何物体都会辐射毫米波波段的能量，且不同材质、温度的物体所辐射的毫米波能量不同，其中金属物体和非金属物体所辐射的毫米波能量差异明显。毫米波无源成像系统利用人体和金属物体辐射的毫米波能量的差异，实现被动成像。该成像技术具有无辐射、非接触式的特点，对人体的健康和隐私具有很好的保护作用，能够很好的满足机场、车站、党政机关等公共场所对人体安检的应用需求。
　　本文依托相关的科研项目，综合考虑到成像机制的性能差异性和可实现性、成像系统各硬件部件的相互关联性、成像系统各参数指标的相互制约性、以及总体系统的设备成本等因素，重点研究了毫米波无源成像系统的伺服扫描机构，及其控制单元的设计与实现。具体完成的工作如下：
　　1.研究了毫米波无源成像系统的总体方案，分析了成像系统的两种不同架设方案对相关参数的影响，并分析了两种架设方案的优缺点。
　　2.研究了伺服扫描机构相关参数之间的关联性和制约性；根据伺服扫描转台机械结构的差异，分析并设计了“梯形”和“正弦”两种扫描特性曲线；针对这两种扫描特性曲线，分别讨论了扫描帧速率、成像视场高度、扫描峰值角速度和最大角加速度之间的制约关系，并据此来选取满足系统指标要求的合适的参数组合。
　　3.研究了伺服扫描机构的伺服电机、测角编码器、机械传动方式等；根据总体系统对伺服扫描机构的功能和指标要求，完成了伺服扫描机构总体实现方案的设计，进行了转台的设计与实现。
　　4.设计并实现了伺服控制单元。根据系统对伺服控制单元的要求，完成了基于数字信号处理器DSP TMS320F28335的伺服控制板的设计与实现，并完成了与系统其他硬件单元的通信调试；完成了伺服控制相关的软件设计与编写。
　　5.针对实验室前期的成像系统，以及项目组最新研制的透镜天线、阵列通道等，设计并实现了“梯形”加减速二维扫描模型，完成了室内外单通道成像实验。

著录项

作者
兰森榕;
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作者单位

电子科技大学;

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授予单位电子科技大学;
学科信号与信息处理
授予学位硕士
导师姓名熊金涛;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类数据处理、数据处理系统;微波与超高频技术;
关键词
毫米波; 无源成像系统; 伺服机构; 扫描特性; 数字信号处理器; 控制单元;

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