可快速精确重建的毫米波MIMO近距离成像机制研究

毫米波成像在人体安检领域发挥了重要作用，引起了人们的广泛关注。现有的毫米波近场人体安检成像机制主要分为SISO和MIMO两种。SISO机制可实现快速精确成像，然而随着工作频率的升高，其所需天线数目迅速增长、天线间隔下降，不仅造成了系统成本提升，还使得天线耦合难以被抑制。MIMO机制虽然降低了成像所需的天线数目、增大了天线间隔，但目前无法实现类似SISO机制的快速精确重建。提出了一种可快速精确重建的MIMO近距离成像机制，定量给出了该机制的适用条件。与传统MIMO近距离成像机制不同，该MIMO近距离成像机制通过巧妙地设计MIMO子阵列，使其在近场成像中满足等效相位中心原理。因此它能够直接使用诸如距离迁徙算法（range migration algorithm，RMA）等各种基于SISO机制开发的精确且快速的成像算法去重建图像，兼顾了SISO机制和MIMO机制的优势。E波段的示例表明，在近场毫米波成像中，该MIMO机制与SISO机制具有同等水平的成像质量和成像速度，但相较于SISO机制，该MIMO机制的天线利用率、天线间隔可提升4倍以上。与传统MIMO成像机制相比，该MIMO成像机制不但有更好的成像质量，而且其重建速度大幅提升，在一个成像区域为1 m×1 m×0.2 m，体素尺寸为1.85 mm3的典型成像场景中，比传统MIMO成像机制快近200，000倍。仿真和实验结果验证了该成像机制的有效性。

Research on the MIMO short-range imaging mechanism of millimeter wave for fast and accurate reconstruction