毫米波辐射物体截面建模分析与探测系统伺服单元设计

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无源毫米波探测成像是目前处于前沿科学领域的一项发展迅速的技术,它以黑体辐射理论为基础,接收目标场景中物体自身的辐射能量,并利用辐射强度差异来实现目标成像与识别。它的应用范围比较广泛,最早应用于天文和气象研究,目前的研究热点主要针对反恐安检、场景监控等军事及民用领域。由于物体自身辐射能量的微弱性及成像探测系统的温度灵敏度低等因素的影响,导致目标分析和识别困难。因此需要深入研究无源毫米波探测技术的相关理论,提高目标探测与识别能力。本论文的研究内容主要包括:1.根据雷达散射截面积的概念,讨论了其是如何影响雷达的探测能力;通过推导无源毫米波辐射计的探测距离公式,及相应的理论分析,研究了衡量辐射计探测能力的表征方法——辐射物体截面。2.通过理论分析和测量金属目标辐射亮温的实验,验证了辐射物体截面是衡量毫米波无源辐射计探测能力的合适模型,参照雷达散射截面缩减(RCSR)的方法,研究了辐射物体截面缩减的方法,并与雷达散射截面缩减方法进行了比较。3.根据实验系统的功能要求,推导了伺服系统的数据指标要求;设计两种具体的系统方案,并针对两种方案进行了优劣比较,选择了其中之一进行具体设计;针对设计的方案的功能要求完成了伺服系统控制板的研制工作,并进行了相关的实验验证。
摘要第4-5页
ABSTRACT第5页
第一章 绪论第8-15页
    1.1 研究背景和意义第8-9页
    1.2 技术发展动态及研究现状第9-14页
        1.2.1 毫米波无源探测成像系统技术的发展及其应用第9-11页
        1.2.2 毫米波辐射物体截面建模研究现状第11-12页
        1.2.3 毫米波焦平面成像扫描方式研究现状第12-14页
    1.3 本文的主要工作第14-15页
第二章 无源毫米波辐射计基本理论第15-29页
    2.1 电磁辐射基础理论第15-18页
        2.1.1 黑体辐射理论第15-17页
        2.1.2 自然辐射信号的非相干性第17-18页
    2.2 无源毫米波辐射计相关物理量第18-22页
        2.2.1 发射率第18-19页
        2.2.2 功率与温度的关系第19-20页
        2.2.3 亮度温度、视在温度和天线温度之间的关系第20-22页
    2.3 大气对电磁波传输过程的影响第22-23页
    2.4 毫米波辐射计系统基础理论第23-28页
        2.4.1 辐射计接收机的等效噪声温度第23-24页
        2.4.2 毫米波辐射计工作原理第24-25页
        2.4.3 毫米波辐射计分类第25-28页
    2.5 本章小结第28-29页
第三章 辐射物体截面的建模与分析第29-54页
    3.1 雷达散射截面基础概念第29-33页
        3.1.1 雷达散射截面积的定义第29-30页
        3.1.2 散射矩阵第30-31页
        3.1.3 雷达散射截面缩减(RCSR)的方法第31-33页
    3.2 毫米波辐射计的地面金属目标识别技术第33-41页
        3.2.1 辐射计辐射测量原理第33-34页
        3.2.2 利用辐射差别来识别金属目标第34-36页
        3.2.3 辐射计输出信号的数学模型第36-41页
    3.3 辐射物体截面建模与验模第41-47页
        3.3.1 毫米波辐射计探测距离公式第41-43页
        3.3.2 辐射物体截面建模与分析第43-44页
        3.3.3 辐射物体截面的验模第44-47页
    3.4 复杂目标的辐射物体截面分析第47-50页
    3.5 反被动毫米波辐射计探测的方法——辐射物体截面缩减第50-52页
    3.6 本章小结第52-54页
第四章 毫米波辐射计伺服系统设计第54-79页
    4.1 伺服系统方案选择第54-67页
        4.1.1 数据指标要求第54-61页
        4.1.2 具体方案设计第61-66页
        4.1.3 实验验证第66-67页
    4.2 扫描伺服控制电路硬件(PCB)设计第67-73页
        4.2.1 功能要求第67-68页
        4.2.2 接口关系第68-69页
        4.2.3 电路PCB 板设计第69-73页
    4.3 电路调试及结果第73-78页
    4.4 本章小结第78-79页
第五章 结论第79-80页
致谢第80-81页
参考文献第81-85页
攻读硕士期间取得的研究成果第85-86页
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