技术领域
[0001] 本
发明涉及雷达遥感技术领域，具体涉及一种层析扫描成像仪。
背景技术
[0002]
层析成像扫描仪是探测表层下结构的无损探测仪器，它利用
电磁波对地表的穿透能
力，从表层向内部发射载有有序
云信号的电磁波，电磁波在介质特性变化的界面上形成散射，通过接收散射回波信号，根据其时延、形状及
频谱特性等参数，解译出目标
位置、介质结构及性质，在
数据处理的
基础上，应用图像的恢复与重建技术，对目标进行扫描成像处理，以期达到对表层下目标真实和直观的再现。
[0003] 现有的技术由于采用了基于冲击脉冲信号、调频连续波信号的相干检测技术，回波信号是连续相干的，因此始终受各种杂波的影响。杂波通常很强，且随着位置变化，很难消除，给目标探测带来困难。几乎所有的现存手段都难于摆脱上述影响。
[0004] 无限状态机有序云信号是由多核混沌吸引子、多平衡点组成的非线性动力学系统产生的信号，在初值和扰动的共同作用下，系统状态沿各平衡点邻域发散和收敛，产生了具有永不重复、超宽带、非周期定态的信号。由于该信号具有无穷的状态机，同时又具有确知的随机性，因此命名为无限状态机有序云信号(Ordered Cloud Signal of Infinitive State Machine)。简称有序云信号(OCSISM)，是国际首创的信号形式，来自于项目组在信息安全与对抗领域的研究，得到了成功应用。
[0005] 有序云信号具有时域唯一相关性和频域嵌套性，因此可以进行时域和频域的双分解，实现对探测目标层析和空间域分解，实现高
分辨率观测。
[0006] 同时，其时-频域两个维度的分解能力还非常有利于对消杂波的干扰，因此为处于杂波淹没的目标信号提供了更高的检测灵敏度。
[0007] 另外，有序云信号因为具有无限状态机，具有优异的去互相关性，能够消除相干性干扰。
[0008] 有序云信号在形式上和统计特性上呈现接近噪声的特性，但又具有内在的规律性，便于控制和掌握，同时又比伪随机信号具有更优异的扩频特性、
频率响应特性和相关特性，因此，其系统技术的研发将在
电子信息领域产生深远影响，其产业化应用将促进多个高技术行业重大技术革新，创造巨大的经济效益和社会效益。
发明内容
[0009] 本发明的目的在于为解决
现有技术在浅表层探测中遇到的杂波干扰强、难以消除杂波、成像空间分辨率受限等问题，为实现上述目的，本发明提出一种层析扫描成像仪，采用了无限状态机有序云信号产生器，所述无限状态机有序云信号产生器用于产生两路有序云信号：第一支路有序云信号和第二支路有序云信号，第二支路有序云信号是第一支路有序云信号的副本信号，所述扫描成像仪还包括：射频发射模
块2，
开关组合模块3，接收模块和相关干涉成像处理模块8；
[0010] 所述的射频发射模块2用于接收所述第一支路有序云信号，并将所述第一支路有序云信号变换至射频并发射出去；
[0011] 所述的开关组合模块3，用于控制接收模块的工作时序，并将所述第二支路有序云信号输出至接收模块；
[0012] 所述接收模块用于对所述第二支路有序云信号进行延时和增益处理，处理后的信号，输出至相关干涉成像处理模块8；
[0013] 所述的相关干涉成像处理模块8用于对延时和增益处理后的第二支路有序云信号进行AD变换、杂波对消和相关干涉处理，完成对探测目标的层析成像。
[0014] 作为本发明所述装置的一种改进，所述的射频发射模块模块2包括：射频发射器21和发射天线22，所述射频发射器21接收所述第一支路有序云信号，将其变换至射频并放大，输出至发射天线22；所述发射天线22将接收到的
射频信号辐射出去。作为本发明所述装置的一种改进，所述的开关组合模块3包括：第一开关31和第二开关32；所述第一开关31和第二开关32对第二支路有序云信号进行开关控制，分别将接通后的信号输出至接收模块，进而控制接收模块工作时序。
[0015] 作为本发明所述装置的一种改进，所述接收模块包括第一可变函数发生器5，第一接收单元4，第二可变函数发生器7和第二接收单元6；
[0016] 所述第一可变函数发生器5，用于将第一开关31输出的第二支路有序云信号进行延时和增益处理，处理后的信号，输出至第一接收单元4；
[0017] 所述第一接收单元4用于对接收到的信号进行杂波消除，并
输出信号至相关干涉成像处理模块8；
[0018] 所述的第二可变函数发生器7将第二开关32输出的所述第二支路有序云信号进行延时和增益处理，处理后的信号，输出至所述第二接收单元6；
[0019] 所述的第二接收单元6将接收到的所述信号，进行杂波消除，输出信号至相关干涉成像处理模块8。
[0020] 作为本发明所述装置的一种改进，所述的第一可变函数发生器5包括：第一函数发生器51、第一可变延时器52和第一可变
衰减器53；所述第一函数发生器51与第一开关31、相关干涉成像处理模块8连接；
[0021] 所述第一函数发生器51将所述接收第一开关31接通后发来的第二支路有序云信号和相关干涉成像处理模块8发来的杂波对消结果，进行转换，从而产生具有一定函数特征的有序云信号，输出至第一可变延时器52；
[0022] 所述第一可变延时器52将所述具有一定函数特征有序云信号进行延时后输出至第一可变衰减器53；
[0023] 所述第一可变衰减器53将所述的延时信号进行增益调节，并输出至所述的第一接收单元4。
[0024] 作为本发明所述装置的一种改进，所述的第一接收单元4包括：第一接收天线41、第一可变增益
差分放大器42和第一放大
滤波器43；第一可变增益
差分放大器42包括同相端和反相端；同相端与第一可变衰减器53连接；
[0025] 所述的第一接收天线41用于收集回波信号，并输出至第一可变增益差分放大器42的反相端；
[0026] 所述第一可变增益差分放大器42，的用于对同相端和反相端的两路
差分信号进行线性运算，将运算得到的信号输出至第一放大滤波器43；
[0027] 所述第一放大滤波器43对接收的信号进行放大滤波，输出至相关干涉成像处理模块8。
[0028] 作为本发明所述装置的一种改进，所述的第二可变函数发生器7包括：第二函数发生器71、第二可变延时器72和第二可变衰减器73；
[0029] 所述第二函数发生器71与第二开关32和相关干涉成像处理模块8连接；
[0030] 所述第二函数发生71将第二开关32接通后发来的第二支路有序云信号和相关干涉成像处理模块8发来的杂波对消结果，进行转换，从而产生具有一定函数特征的有序云信号，输出至第二可变延时器72；
[0031] 所述第二可变延时器72将具有一定函数特征有序云信号，进行延时后输出至第二可变衰减器73；
[0032] 所述第二可变衰减器73将所述延时信号进行增益调节，并输出至所述接收单元6。
[0033] 作为本发明所述装置的一种改进，所述的第二接收单元6包括：第二接收天线61、可变增益差分放大器二62和第二放大滤波器63；所述可变增益差分放大器二62包括同相端和反相端；所述同相端与第二可变衰减器73连接；
[0034] 所述的第二接收天线61收集回波信号，并输出至第二可变增益差分放大器62的反相端；
[0035] 所述第二可变增益差分放大器62对反相端和同向端两路差分信号进行线性运算，运算结果输出至第二放大滤波器63；
[0036] 所述第二放大滤波器63对的信号进行放大滤波，输出至相关干涉成像处理模块8。
[0037] 作为本发明所述装置的一种改进，所述的相关干涉成像处理模块8包括：第一ADC81、第二ADC82、杂波对消器83、相关干涉处理器84、方位向成像处理器85、距离向成像处理器86和层析成像处理器87；
[0038] 所述的第一ADC81，用于对第一放大滤波器43发来的信号进行
模数转换，输出
数字信号至杂波对消器83和相关干涉处理器84；
[0039] 所述的第二ADC82用于对第二放大滤波器63发来的信号进行模数转换，输出数字信号至杂波对消器83和相关干涉处理器84；
[0040] 所述的杂波对消器83用于对第一ADC81发送的数字信号进行杂波对消处理，将处理结果输出至第一函数发生器51，杂波对消结果同时输出至相关干涉处理器84；
[0041] 还用于接收第二ADC82发来的数字信号，对数字信号分别进行杂波对消处理，处理结果输出至第二函数发生器71，杂波对消结果同时输出至相关干涉处理器84；
[0042] 所述相关干涉处理器84用于第一ADC81、第二ADC82和杂波对消器83发送的信号进行相关干涉处理，并将相关干涉处理结果分别发送至方位向成像处理器85、距离向成像处理器86和层析成像处理器87；
[0043] 所述方位向成像处理器85，用于对探测目标进行方位向成像；
[0044] 所述距离向成像处理器86，用于对探测目标进行距离向成像；
[0045] 所述层析成像处理器87，用于对探测目标进行层析成像。
[0046] 本发明的优势在于：
[0047] 1、具有杂波抑制特性，在目标探测中能够急速对消杂波，突出了来自目标的回波信号；
[0048] 2、具有超宽带信号特性，能够获得极高的空间分辨率；
[0049] 3、具有相关检测和干涉成像特征，能够提供高分辨率和高
质量的内部结构图像。
附图说明
[0050] 图1是本发明的一种层析扫描成像仪的示意
框图；
[0051] 图2是本发明
实施例中的一种层析扫描成像仪的结构图。
[0052] 附图标识
[0053] 1、无限状态机有序云信号产生器 2、射频发射模块
[0054] 3、开关组合模块 4、第一接收单元
[0055] 5、第一可变函数发生器 6、第二接收单元
[0056] 7、可变第二函数发生 8、相关干涉成像处理模块[0057] 21、射频发射器 22、发射天线
[0058] 31、第一开关 32、第二开关
[0059] 41、第一接收天线 42、
可变增益放大器一[0060] 43、第一放大滤波器
[0061] 51、第一函数发生器 52、第一可变延时器
[0062] 53、第一可变衰减器
[0063] 61、第二接收天线 62、第二可变增益放大器[0064] 63、第二放大滤波器
[0065] 71、第二函数发生 72、第二可变延时器
[0066] 73、第二可变衰减器
[0067] 81、第一ADC 82、第二ADC
[0068] 83、杂波对消器 84、相关干涉处理器
[0069] 85、方位向成像处理器 86、距离向成像处理器[0070] 87、层析成像处理器
具体实施方式
[0071] 本发明的层析成像扫描仪，由于采用了新的信号体制，其天然的杂波抑制特性使得在目标探测中杂波急速对消，突出了来自目标的回波，其具有的超宽带特性具有极高的空间分辨率，可通过相关检测和干涉成像提供高分辨率和高质量的内部结构图像。有序云信号的时间唯一相关性，根本上区别于现有技术的时间连续相关性，提供了高分辨率的层析能力，使得探测如CT图像一般逐层成像且逐层对消杂波，能够对地
下管网在内的各种地下埋藏物提供高分辨率层析图像，探测稳定可靠。
[0072] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。
[0073] 如图1所示，本发明的层析扫描成像仪，该扫描成像仪包括：无限状态机有序云信号产生器1，射频发射模块2，开关组合模块3，第一接收单元4，第一可变函数发生器5，第二接收单元6，第二可变函数发生器7，相关干涉成像处理模块8。
[0074] 所述第一可变函数发生器5，第一接收单元4，第二可变函数发生器7和第二接收单元6组成了接收模块；
[0075] 所述的无限状态机有序云信号产生器与射频发射模块和开关组合模块连接，产生两个支路的有序云信号，其中第一支路有序云信号发送至射频发射模块；支路二有序云信号通过开关组合模块发送至第一可变函数发生器和第二可变函数发生器；
[0076] 所述的射频发射模块与无限状态机有序云信号产生器连接，接收无限状态机有序云信号产生器发来的有序云信号，将其变换至射频并发射出去；
[0077] 所述的开关组合模块与无限状态机有序云信号产生器及第一可变函数发生器和第二可变函数发生器连接，控制两个可变函数发生器的工作时序，实现各自的杂波消除功能。
[0078] 所述的第一接收单元与第一函数发生器及相关干涉成像处理模块连接，接收第一可变函数发生器发来的有序云副本信号，用于杂波消除，第一接收单元输出信号至相关干涉成像处理模块，用于干涉成像处理；
[0079] 所述的第一可变函数发生器与开关组合模块和第一接收单元连接，有序云信号经开关组合模块进入第一函数发生器，第一函数发生器产生可变延时和可变增益的有序云副本信号，输出至第一接收单元；
[0080] 所述的第二接收单元与第二可变函数发生器及相关干涉成像处理模块连接，接收第二可变函数器发生发来的有序云副本信号，用于杂波消除，第二接收单元输出信号至相关干涉成像处理模块，用于干涉成像处理；
[0081] 所述的第二可变函数发生器与开关组合模块和第二接收单元连接，有序云信号经开关组合模块进入第二可变函数发生器，第二可变函数发生器产生可变延时和可变增益的有序云副本信号，输出至第二接收单元；
[0082] 所述的相关干涉成像处理模块与第一接收单元和第二接收单元连接，第一接收单元和第二接收单元输出信号至相关干涉成像处理模块，相关干涉成像处理模块用于对两个接收单元的信号进行AD变换、杂波对消、相关处理，完成对探测目标的高分辨率高质量层析成像。
[0083] 如图2所示，为本发明实施例中的一种层析扫描成像仪的结构图。其中无限状态机有序云信号产生器1用于产生该扫描成像仪的有序云信号。其中一路有序云信号发送至射频发射模块2；另一路有序云信号作为第一支路信号的副本，通过开关组合模块3发送至第一可变函数发生器5和第二可变函数发生器7，与回波信号进行线性运算，对消地表和地下杂波。
[0084] 所述的射频发射模块2包括：射频发射器21和发射天线22。射频发射器21接收有序云信号产生器输入来的有序云信号，将其变换至射频并放大，输出至发射天线22；发射天线22将输入来的射频信号辐射出去。
[0085] 所述的开关组合模块3包括：第一开关31、第二开关32。第一开关31与无限状态机有序云产生器1连接，对无限状态机有序云产生器1发来的副本信号进行开关控制，将接通后的信号输出至第一函数发生器51；第二开关32与无限状态机有序云产生器1连接，对无限状态机有序云产生器1发来的副本信号进行开关控制，将接通后的信号输出至第二函数发生器71。
[0086] 所述第一可变函数发生器5，第一接收单元4，第二可变函数发生器7和第二接收单元6组成了接收模块；
[0087] 所述的第一接收单元4包括：第一接收天线41、第一可变增益差分放大器42、第一放大滤波器43。所述的第一接收天线41收集回波信号，并输出至第一可变增益差分放大器42，第一可变增益差分放大器42的同相端与可变函数发生器5中的第一可变衰减器53连接，反相端与第一接收天线41连接，对两路差分信号进行线性运算，输出结果至第一放大滤波器43；第一放大滤波器43对第一可变增益差分放大器42输入来的信号进行放大滤波，输出至第一ADC81。
[0088] 所述的第一函数发生器5包括：第一函数发生器51、第一可变延时器52、第一可变衰减器53。第一函数发生器51与第一开关31、杂波对消器83连接，接收第一开关31接通后发来的有序云副本信号，根据杂波对消器83发来的杂波对消结果，产生满足一定函数特征的有序云信号，输出至第一可变延时器52；第一可变延时器52接收第一函数发生器51发来的有序云信号，将其延时后输出至第一可变衰减器53；第一可变衰减器53将第一可变延时器52发来的延时信号进行增益调节，并输出至可变增益放大器一42的同相输入端。
[0089] 所述的第二接收单元6包括：第二接收天线61、第二可变增益差分放大器62、第二放大滤波器63。所述的第二接收天线61收集回波信号，并输出至第二可变增益差分放大器62，第二可变增益差分放大器62的同相端与第二可变函数发生器7中的第二可变衰减器73连接，反相端与第二接收天线61连接，对两路差分信号进行线性运算，输出结果至第二放大滤波器63；第二放大滤波器63对第二可变增益差分放大器62输入来的信号进行放大滤波，输出至第二ADC82。
[0090] 所述的第二可变函数发生器7包括：第二函数发生71、第二可变延时器72、第二可变衰减器73。第二函数发生71与第二开关32、杂波对消器83连接，接收第二开关32接通后发来的有序云副本信号，根据杂波对消器83发来的杂波对消结果，产生满足一定函数特征的有序云信号，输出至第二可变延时器72；第二可变延时器72接收第二函数发生71发来的有序云信号，将其延时后输出至第二可变衰减器73；第二可变衰减器73将第二可变延时器72发来的延时信号进行增益调节，并输出至第二可变增益放大器62的同相输入端。
[0091] 所述的相关干涉成像处理模块8包括：第一ADC81、第二ADC82、杂波对消器83、相关干涉处理器84、方位向成像处理器85、距离向成像处理器86、层析成像处理器87。所述的第一ADC81与第一放大滤波器43连接，对第一放大滤波器43发来的
模拟信号进行模数转换，输出数字信号至杂波对消器83和相关干涉处理器84；所述的第二ADC82与第二放大滤波器63连接，对第二放大滤波器63发来的模拟信号进行模数转换，输出数字信号至杂波对消器83和相关干涉处理器84；所述的杂波对消器83与第一ADC81、第二ADC82、第一函数发生器51、第二函数发生71及相关干涉处理器84连接，杂波对消器83接收第一ADC 81和第二ADC82发来的数字信号，对两个接收单元的信号分别进行杂波对消处理，处理结果分别输出至第一可变函数发生器5中的第一函数发生器51和第二可变函数发生器7中的第二函数发生器71，用于控制函数发生器的输出信号，杂波对消结果同时输出至相关干涉处理器84，用于三维方向的成像处理；所述的方位向成像处理器85与相关干涉处理器84连接，接收相关干涉处理器84发来的相关处理结果，对探测目标进行方位向成像；所述的距离向成像处理器86与相关干涉处理器84连接，接收相关干涉处理器84发来的相关处理结果，对探测目标进行距离向成像；所述的层析成像处理器87与相关干涉处理器84连接，接收相关干涉处理器84发来的相关处理结果，对探测目标进行层析成像。
[0092] 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行
修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的
权利要求范围当中。
