一种MIMO成像系统校准方法及装置

摘要

本发明实施例公开了一种MIMO成像系统校准方法及装置，其中，所述方法包括：对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定第一面的发射通道的不一致性参数、第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项；对MIMO天线阵列的第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定第二面的发射通道的不一致性参数、第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项；依据各不一致性参数、第一最优延时相位补偿项以及第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准。该方法无需再制备高精度的校准件对MIMO成像系统进行校准，能够降低系统校准的复杂度和难度，使校准更加方便便捷。

权利要求

1.一种MIMO成像系统校准方法，其特征在于，所述方法包括：

对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项；

对MIMO天线阵列的第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项；其中，所述不一致性参数包括：误差距离校准系数和幅度校准系数；

依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优延时相位补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项的步骤，包括：将MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的第一面的发射单元发射射频信号至第二面的接收天线单元；

确定所述第一面的发射通道的不一致性参数；

将所述MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的所述第二面的发射单元发射射频信号至所述第一面的接收天线单元；

确定所述第一面的接收通道的不一致性参数；

依据所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数，确定所述MIMO成像系统的第一最优延时相位补偿项。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优延时相位补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准的步骤，包括：在所述MIMO成像系统成像过程中，将采集到的所述第一面的第一回波信号乘以所述第一面的发射通道的误差距离校准系数、所述第一面的接收通道的误差距离校准系数以及所述第一最优延时相位补偿项，除以所述第一面的发射通道的幅度校准系数和第一面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像；

将采集到的所述第二面的第二回波信号乘以所述第二面的发射通道的误差距离校准系数、所述第二面的接收通道的误差距离校准系数以及所述第二最优延时相位补偿项，除以所述第二面的发射通道的幅度校准系数和第二面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像。

4.一种MIMO成像系统校准装置，其特征在于，所述装置包括：

第一校准模块，用于对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项；

第二校准模块，用于对MIMO天线阵列的第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项；其中，所述不一致性参数包括：误差距离校准系数和幅度校准系数；

第三校准模块，用于依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一校准模块包括：

第一切换子模块，用于将MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的第一面的发射单元发射射频信号至第二面的接收天线单元；

第一确定子模块，用于确定所述第一面的发射通道的不一致性参数；

第二切换子模块，用于将所述MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的所述第二面的发射单元发射射频信号至所述第一面的接收天线单元；

第二确定子模块，用于确定所述第一面的接收通道的不一致性参数；

补偿项确定子模块，用于依据所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数，确定所述MIMO成像系统的第一最优延时相位补偿项。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第三校准模块包括：

第一子模块，用于在所述MIMO成像系统成像过程中，将采集到的所述第一面的第一回波信号乘以所述第一面的发射通道的误差距离校准系数、所述第一面的接收通道的误差距离校准系数以及所述第一最优延时相位补偿项，除以所述第一面的发射通道的幅度校准系数和第一面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像；

第二子模块，用于将采集到的所述第二面的第二回波信号乘以所述第二面的发射通道的误差距离校准系数、所述第二面的接收通道的误差距离校准系数以及所述第二最优延时相位补偿项，除以所述第二面的发射通道的幅度校准系数和第二面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像。

说明书

一种MIMO成像系统校准方法及装置

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及毫米波安检成像技术领域，尤其涉及一种MIMO成像系统校准方法及装置。

背景技术

[0002] 近年来国内外的恐怖袭击事件频繁发生，危险物品的种类也越来越多，传统的安检手段已经不满足当前安检市场的需求。传统的金属探测器仅能探测金属违禁品，对塑料炸弹、陶瓷刀具都无能为力；X光安检设备虽然能检测所有的违禁物品，但是对人体健康有一定的威胁，也不是最佳的安检手段。目前毫米波三维成像技术是一种替代传统安检手段的有效方法。

[0003] L3公司的圆柱扫描三维成像系统、RS公司的QPS三维成像系统以及Smith公司的反射面天线阵成像系统，都是目前市场上的主要毫米波三维成像系统。目前市面上的毫米波安检设备都是配合式的安检设备，不适应高吞吐量的公共场所对快速、通过式以及开放式安检的需求。为了提高成像速度同时不过多增加成本，通常采用稀疏面阵例如MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多入多出)成像系统来完成信号采集。然而当前的MIMO成像系统工作在微波毫米波波段，具有带宽大，多通道的特点，这导致大带宽信号的线性度、通道内的副相一致性，以及通道之间的副相一致性难以保证，所成图像存在散焦、失真等问题。目前，主要采用高精度的校准件来完成信号幅相不一致性校准，但是采用高精度的校准件进行校准的复杂度和难度均非常高。

发明内容

[0004] 本发明实施例提供一种MIMO成像系统校准方法及装置，以解决现有技术中采用高精度的校准件对MIMO成像系统进行校准时，复杂度和难度高的问题。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

[0006] 第一方面，本发明实施例提供了一种MIMO成像系统校准方法，其中，所述方法包括：

[0007] 对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项；

[0008] 对MIMO天线阵列的第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项；其中，所述不一致性参数包括：误差距离校准系数和幅度校准系数；

[0009] 依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优延时相位补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准。

[0010] 优选地，所述对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项的步骤，包括：将MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的第一面的发射单元发射射频信号至第二面的接收天线单元；确定所述第一面的发射通道的不一致性参数；将所述MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的所述第二面的发射单元发射射频信号至所述第一面的接收天线单元；确定所述第一面的接收通道的不一致性参数；依据所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数，确定所述MIMO成像系统的第一最优延时相位补偿项。

[0011] 优选地，所述确定所述第一面的发射通道的不一致性参数的步骤，包括：通过信号处理单元采集第一回波信号和第一线性调频信号的校准信号，其中，所述第一回波信号通过第一面的发射天线发射的射频信号产生；从所述第一线性调频信号的校准信号中提取第一线性调频信号校准系数矩阵；将所述第一回波信号数字下变频后与所述第一线性调频信号校准系数矩阵相乘，得到脉压后的第一一维距离像信号；依据所述脉压后的第一一维距离像信号，确定所述第一面的发射通道的误差距离校准系数和幅度校准系数。

[0012] 优选地，所述确定所述第一面的接收通道的不一致性参数的步骤，包括：通过信号处理单元采集第二回波信号和第一线性调频信号的校准信号，其中，所述第二回波信号通过第二面的发射天线发射的射频信号产生；从所述第二线性调频信号的校准信号中提取第二线性调频信号校准系数矩阵；将所述第二回波信号数字下变频后与所述第二线性调频信号校准系数矩阵相乘，得到脉压后的第二一维距离像信号；依据所述脉压后的第二一维距离像信号，确定所述第一面的接收通道的误差距离校准系数和幅度校准系数。

[0013] 优选地，所述依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准的步骤，包括：在所述MIMO成像系统成像过程中，将采集到的所述第一面的第一回波信号乘以所述第一面的发射通道的误差距离校准系数、所述第一面的接收通道的误差距离校准系数以及所述第一最优延时相位补偿项，除以所述第一面的发射通道的幅度校准系数和第一面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像；将采集到的所述第二面的第二回波信号乘以所述第二面的发射通道的误差距离校准系数、所述第二面的接收通道的误差距离校准系数以及所述第二最优延时相位补偿项，除以所述第二面的发射通道的幅度校准系数和第二面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像。

[0014] 第二方面，本发明实施例提供了一种MIMO成像系统校准装置，其中所述装置包括：

[0015] 第一校准模块，用于对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项；

[0016] 第二校准模块，用于对MIMO天线阵列的第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项；其中，所述不一致性参数包括：误差距离校准系数和幅度校准系数；

[0017] 第三校准模块，用于依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准。

[0018] 优选地，所述第一校准模块包括：第一切换子模块，用于将MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的第一面的发射单元发射射频信号至第二面的接收天线单元；第一确定子模块，用于确定所述第一面的发射通道的不一致性参数；第二切换子模块，用于将所述MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的所述第二面的发射单元发射射频信号至所述第一面的接收天线单元；第二确定子模块，用于确定所述第一面的接收通道的不一致性参数；补偿项确定子模块，用于依据所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数，确定所述MIMO成像系统的第一最优延时相位补偿项。

[0019] 优选地，所述第一确定子模块包括：第一采集单元，用于通过信号处理单元采集第一回波信号和第一线性调频信号的校准信号，其中，所述第一回波信号通过第一面的发射天线发射的射频信号产生；第一提取单元，用于从所述第一线性调频信号的校准信号中提取第一线性调频信号校准系数矩阵；第一脉压单元，用于将所述第一回波信号数字下变频后与所述第一线性调频信号校准系数矩阵相乘，得到脉压后的第一一维距离像信号；第一系数确定单元，用于依据所述脉压后的第一一维距离像信号，确定所述第一面的发射通道的误差距离校准系数和幅度校准系数。

[0020] 优选地，所述第二确定子模块包括：第二采集单元，用于通过信号处理单元采集第二回波信号和第一线性调频信号的校准信号，其中，所述第二回波信号通过第二面的发射天线发射的射频信号产生；第二提取单元，用于从所述第二线性调频信号的校准信号中提取第二线性调频信号校准系数矩阵；第二脉压单元，用于将所述第二回波信号数字下变频后与所述第二线性调频信号校准系数矩阵相乘，得到脉压后的第二一维距离像信号；第二系数确定单元，用于依据所述脉压后的第二一维距离像信号，确定所述第一面的接收通道的误差距离校准系数和幅度校准系数。

[0021] 优选地，所述第三校准模块包括：第一子模块，用于在所述MIMO成像系统成像过程中，将采集到的所述第一面的第一回波信号乘以所述第一面的发射通道的误差距离校准系数、所述第一面的接收通道的误差距离校准系数以及所述第一最优延时相位补偿项，除以所述第一面的发射通道的幅度校准系数和第一面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像；第二子模块，用于将采集到的所述第二面的第二回波信号乘以所述第二面的发射通道的误差距离校准系数、所述第二面的接收通道的误差距离校准系数以及所述第二最优延时相位补偿项，除以所述第二面的发射通道的幅度校准系数和第二面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像。

[0022] 本发明相较于现有技术具有如下有益效果：

[0023] 在本发明实施例提供的MIMO成像系统校准方法，分别对MIMO天线阵列的第一面、第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项、第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项，依据各不一致性参数、第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准，核心为采用对面天线阵列接收发射单元的校准方法，无需再制备高精度的校准件，能够降低系统校准的复杂度和难度，使系统的校准更加方便，便捷。

附图说明

[0024] 图1是根据本发明实施例一的一种MIMO成像系统校准方法的流程图；

[0025] 图2是MIMO成像系统三维示意图；

[0026] 图3是根据本发明实施例二的一种MIMO成像系统校准方法的流程图；

[0027] 图4是根据本发明实施例三的一种MIMO成像系统校准装置的结构框图；

[0028] 图5是本发明实施例四的一种MIMO成像系统校准装置的结构框图。

具体实施方式

[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0030] 实施例一

[0031] 参照图1，示出了本发明实施例提供的MIMO成像系统校准方法的流程图。

[0032] 本发明实施例的MIMO成像系统校准方法包括以下步骤：

[0033] 步骤101：对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项。

[0034] 附图2为MIMO成像系统的三维示意图。通常的MIMO成像系统包括：两个或者多个MIMO天线阵列、高度集成的MMIC芯片、信号处理机以及显示终端等组成。每一个天线面阵上有M个发射天线单元、N个接收天线单元，M个发射天线单元对应M个发射通道，N个接收天线单元对应N个接收通道。可以通过开关控制M个发射天线单元顺次发射，N个接收天线单元同时接收。在本发明中，100≤M≤5000，100≤N≤5000。两个天线之间的最小间隔为一个波长λ。发射单元和接收单元的形式可以是喇叭天线、介质杆天线、微带天线、波导缝隙天线等多种天线形式，天线的口径为一个波长λ，天线的波束宽度为30度-150度，优选80度。

[0035] 不一致性参数包括：误差距离校准系数和幅度校准系数。本步骤中需要先进行一次天线校准确定第一面的发射通道的误差距离校准系数和幅度校准系数，再进行一次天线校准确定第一面的接收通道的误差距离校准系数和幅度校准系数，最后确定第一最优延时相位补偿项。

[0036] 步骤102：对MIMO天线阵列的第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项。

[0037] 本步骤中需要先进行一次天线校准确定MIMO天线阵列的第二面的发射通道的误差距离校准系数和幅度校准系数，再进行一次天线校准确定MIMO天线阵列的第二面的接收通道的误差距离校准系数和幅度校准系数，最后确定第二最优延时相位补偿项。对于具体确定方式，可由本领域技术人员根据实际需求进行设置，本发明实施例中对此不做具体限制。

[0038] 步骤103：依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优延时相位补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准。

[0039] 在MIMO成像系统成像过程中，将采集到的第一面的第一回波信号乘以第一面的发射通道的误差距离校准系数、第一面的接收通道的误差距离校准系数以及第一最优延时相位补偿项，除以第一面的发射通道的幅度校准系数和第一面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像；将采集到的第二面的第二回波信号乘以第二面的发射通道的误差距离校准系数、第二面的接收通道的误差距离校准系数以及第二最优延时相位补偿项，除以第二面的发射通道的幅度校准系数和第二面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像。

[0040] 本发明实施例提供的MIMO成像系统校准方法，分别对MIMO天线阵列的第一面、第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项、第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项，依据各不一致性参数、第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准，核心为采用对面天线阵列接收发射单元的校准方法，无需再制备高精度的校准件，能够降低系统校准的复杂度和难度，使系统的校准更加方便，便捷。

[0041] 实施例二

[0042] 参照图3，示出了本发明实施例提供的MIMO成像系统校准方法的流程图。

[0043] 本发明实施例的MIMO成像系统校准方法包括以下步骤：

[0044] 步骤201：将MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的第一面的发射单元发射射频信号至第二面的接收天线单元。

[0045] MIMO天线阵列包含两个面，分别为第一面和第二面，第一面和第二面上分别包含多个接收天线和多个发射天线，天线又可称为天线单元。

[0046] 本步骤中，将MIMO天线阵切换到校准模式的第一面发射天线校准模式，第一面的发射天线单元依次发射射频信号到第二面某个接收天线单元，被第二面该接收天线单元接收，并将接收信号发送到第二面的接收芯片，在接收芯片内做包括dechirp处理的接收处理后，将信号发送给信号处理单元，该信号则为第一回波信号。

[0047] 步骤202：确定所述第一面的发射通道的不一致性参数。

[0048] 一种优选地确定第一面的发射通道的不一致性参数的方式包括：

[0049] 首先，通过信号处理单元采集第一回波信号和第一线性调频信号的校准信号，其中，所述第一回波信号通过第一面的发射天线发射的射频信号产生；

[0050] 信号处理单元采集第一回波信号的同时采集线性调频信号的校准信号，该校准信号Sref_correction(t)是通过采集产生线性调频信号的VCO信号经20倍分频后的信号获得的，将采集后的校准信号Sref_correction(t)传送给信号处理单元，其中时间变量t∈[0,T]，T为脉冲宽度。

[0051] 其次，从第一线性调频信号的校准信号中提取第一线性调频信号校准系数矩阵；

[0052] 首先将校准信号Sref_correction(t)通过滤波的方法滤除高次相位项，滤波方法包括傅里叶变换滤波法、基于多项式插值的滤波法或FIR滤波法等常规的滤波法。滤除高次相位项的校准信号为Sref′_correction(t)。然后将距离方向变量R(n)离散为Nz个距离单元，距离单元的单元间距为Δz，且，Δz小于等于距离分辨率，n∈[0,NZ],各个距离单元的延时相位为exp(j4πfR(n)/c)。其中 fs为接收信号的采样率。将滤除高次相位项的校准信号Sref′_correction(t)做傅里叶变换转换到频域后乘以延时相位项exp(j4πfR(n)/c)，得到频域的校正信号Sref′fft_correction(f,n)，然后经逆傅里叶变换转换到时域，从而获得一个关于时间和距离的转换矩阵第一线性调频信号校准系数矩阵Sref′T_correction(m,n)，其中m∈[0,Nf]。

[0053] 再次，将第一回波信号数字下变频后与第一线性调频信号校准系数矩阵相乘，得到脉压后的第一一维距离像信号；

[0054] 最后，依据所述脉压后的第一一维距离像信号，确定所述第一面的发射通道的误差距离校准系数和幅度校准系数。

[0055] 将接收到的信号s(m)数字下变频(DDC)后，得到数字下变频后的信号S′T(m)与转换矩阵S′T_correction(m,n)相乘，完成线性调频信号线性度校正的同时，完成距离方向的脉压，得到脉压后的一维距离像信号S″T(n)即第一一维距离像信号。求取脉压后一维距离像信号S″T(n)的最大值位置Pos(nT)和幅度校准系数Amp(nT)，其中nt∈[0,NT],且NT为发射单元的个数，从而得到测得的第一面发射天线到第二面接收天线的距离Rtest为Pos(nT)Δz。已知第二面选中用于校准的接收天线所在的位置为(x0R,y0R,z0R)，第一面发射天线的位置为(xT,yT,zT)，则第一面发射天线到第二面选中用于校准的接收天线的理论距离Rreal为则第一面上某个发射天线单元到第二面上选中用作
校准的接收单元的误差距离校准系数ΔRt为(Rtest(nT)-Rreal(nT))。将ΔRT和Amp(nT)保存到存储器中，完成第一面发射通道不一致性的参数提取。

[0056] 步骤203：将所述MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的所述第二面的发射单元发射射频信号至所述第一面的接收天线单元。

[0057] MIMO天线阵切换到校准模式的第一面接收天线校准模式，第一面的接收天线单元同时接收第二面某个选中的发射天线单元的发射信号，并将接收信号发送到第一面的接收芯片，在接收芯片内做包括dechirp处理的接收处理后，将信号发送给信号处理单元，该信号则为第二回波信号。

[0058] 步骤204：确定所述第一面的接收通道的不一致性参数。

[0059] 确定第一面的接收通道的不一致性参数的具体方式，参照第一面的发射通道的一致性参数确定方式即可具体地：

[0060] 首先，通过信号处理单元采集第二回波信号和第二线性调频信号的校准信号，其中，所述第二回波信号通过第二面的发射天线发射的射频信号产生；

[0061] 其次，从所述第二线性调频信号的校准信号中提取第二线性调频信号校准系数矩阵；

[0062] 再次，将所述第二回波信号数字下变频后与所述第二线性调频信号校准系数矩阵相乘，得到脉压后的第二一维距离像信号；

[0063] 最后，依据所述脉压后的第二一维距离像信号，确定所述第一面的接收通道的误差距离校准系数和幅度校准系数。

[0064] 采用与步骤202中相同的方式获得线性调频信号校准系数矩阵即第二线性调频信号校准系数矩阵Sref′R_correction(m,n)。然后将接收到的信号SR(m)数字下变频(DDC)后，得到数字下变频后的信号S′R(m)与上面得到的转换矩阵即第二线性调频信号校准系数矩阵Sref′R_correction(m,n)相乘，完成线性调频信号线性度校正的同时，完成距离方向的脉压,得到脉压后的第二一维距离像信号S″R(n)。求取脉压后的第二一维距离像信号S″R(n)的最大值位置Pos′(nR)和幅度Amp′(nR)，其中nR∈[0,NR],且NR为接收单元的个数，从而得到测得的第一面接收天线到第二面选定的发射天线的距离R'test为Pos′(nR)Δz。已知第二面选中用于校准的发射天线所在的位置为(x0T,y0T,z0T)，第一面接收天线的位置为(xR,yR,zR)，则第一面发射天线到第二面选中用于校准的接收天线的理论距离R′real为则第一面上某个发射天线单元到第二面上选中用作
校准的接收单元的距离误差ΔRR为(R′test(nR)-R′real(nR))。将接收通道的误差距离校准系数ΔRR和接收通道的幅度校准系数Amp′(nR)保存到存储器中，完成第一面接收通道不一致性的参数提取。

[0065] 步骤205：依据所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数，确定所述MIMO成像系统的第一最优延时相位补偿项。

[0066] 在正常工作模式下，采集一组空背景回波信号，将采集到的回波信号乘以发射通道接收通道的误差距离校准系数exp(j(kf_kfc)(-ΔRT-ΔRR))，中心波数kfc＝2πλc′,波数kf＝2πλ′，λ′为工作带宽内的一系列波长，λ′∈[λ′min,λ′max],λ′min为工作频带内的最小波长，λ′max为工作频带内的最大波长,λc′为工作的中心波长，再除以发射通道和接收通道的幅度校准系数Amp(nT)和Amp′(nR)。然后对乘以误差距离校正系数和幅度校正系数的回波信号做傅里叶变换，测得最大值所在的位置Pos″，则测得对面天线的距离为Pos″Δz，已知对面天线的实际距离为R″real，最优延时距离为Ropt＝Pos″(n)Δz-R″real，通过公知的BP成像算法对对面阵列进行成像，并保存该第一最优延时相位补偿项exp(j(kf_kfc)Ropt)。其中最优延迟距离为Ropt。

[0067] 步骤206：对MIMO天线阵列的第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项。

[0068] 其中，不一致性参数包括：误差距离校准系数和幅度校准系数。

[0069] 步骤201至步骤205为对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定第一面的发射通道的不一致性参数、第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项的具体实现流程，在具体实现过程中可采用相同的方式确定第二面发射通道的不一致性参数、第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项。

[0070] 步骤207：依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准。

[0071] 在之后的成像过程中，将采集到的第一面的回波信号乘以发射通道和接收通道误差距离校准系数exp(j(kf_kfc)(-ΔRT-ΔRR))以及第一延时相位补偿项exp(j(kf_kfc)Ropt)，除以发射通道和接收通道的幅度校准系数Amp(nT)和Amp′(nR)。用公知的成像算法获得被测目标的最优图像。第二面的回波信号也执行相同的操作，将第二面的回波信号乘以发射通道和接收通道误差距离校准系数以及第二延时相位补偿项，除以发射通道和接收通道的幅度校准系数，用公知的成像算法获得被测目标的最优图像。

[0072] 本发明实施例提供的MIMO成像系统校准方法，分别对MIMO天线阵列的第一面、第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项、第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项，依据各不一致性参数、第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准，核心为采用对面天线阵列接收发射单元的校准方法，无需再制备高精度的校准件，能够降低系统校准的复杂度和难度，使系统的校准更加方便，便捷。

[0073] 实施例三

[0074] 参照图4，示出了本发明实施例提供的MIMO成像系统校准装置的结构框图。MIMO成像系统校准装置能实现前述实施例中的MIMO成像系统校准方法的细节，并达到相同的效果。

[0075] 本发明实施例的MIMO成像系统校准装置包括：第一校准模块301，用于对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项；

[0076] 第二校准模块302，用于对MIMO天线阵列的第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项；其中，所述不一致性参数包括：误差距离校准系数和幅度校准系数；

[0077] 第三校准模块303，用于依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准。

[0078] 本发明实施例提供的MIMO成像系统校准装置，分别对MIMO天线阵列的第一面、第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项、第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项，依据各不一致性参数、第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准，核心为采用对面天线阵列接收发射单元的校准方法，无需再制备高精度的校准件，能够降低系统校准的复杂度和难度，使系统的校准更加方便，便捷。

[0079] 实施例四

[0080] 参照图5，示出了本发明实施例提供的MIMO成像系统校准装置的结构框图。

[0081] 本发明实施例提供的MIMO成像系统校准装置是对实施例三中所述装置的进一步优化，优化后的MIMO成像系统校准装置包括：第一校准模块401，用于对MIMO天线阵列的第一面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项；

[0082] 第二校准模块402，用于对MIMO天线阵列的第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项；其中，所述不一致性参数包括：误差距离校准系数和幅度校准系数；

[0083] 第三校准模块403，用于依据各所述不一致性参数、所述第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准。

[0084] 优选地，所述第一校准模块401包括：第一切换子模块4011，用于将MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的第一面的发射单元发射射频信号至第二面的接收天线单元；第一确定子模块4012，用于确定所述第一面的发射通道的不一致性参数；第二切换子模块4013，用于将所述MIMO天线阵列的校准模式切换至所述MIMO天线阵列的所述第二面的发射单元发射射频信号至所述第一面的接收天线单元；第二确定子模块4014，用于确定所述第一面的接收通道的不一致性参数；补偿项确定子模块4015，用于依据所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数，确定所述MIMO成像系统的第一最优延时相位补偿项。

[0085] 优选地，所述第一确定子模块包括：第一采集单元，用于通过信号处理单元采集第一回波信号和第一线性调频信号的校准信号，其中，所述第一回波信号通过第一面的发射天线发射的射频信号产生；第一提取单元，用于从所述第一线性调频信号的校准信号中提取第一线性调频信号校准系数矩阵；第一脉压单元，用于将所述第一回波信号数字下变频后与所述第一线性调频信号校准系数矩阵相乘，得到脉压后的第一一维距离像信号；第一系数确定单元，用于依据所述脉压后的第一一维距离像信号，确定所述第一面的发射通道的误差距离校准系数和幅度校准系数。

[0086] 优选地，所述第二确定子模块包括：第二采集单元，用于通过信号处理单元采集第二回波信号和第一线性调频信号的校准信号，其中，所述第二回波信号通过第二面的发射天线发射的射频信号产生；第二提取单元，用于从所述第二线性调频信号的校准信号中提取第二线性调频信号校准系数矩阵；第二脉压单元，用于将所述第二回波信号数字下变频后与所述第二线性调频信号校准系数矩阵相乘，得到脉压后的第二一维距离像信号；第二系数确定单元，用于依据所述脉压后的第二一维距离像信号，确定所述第一面的接收通道的误差距离校准系数和幅度校准系数。

[0087] 优选地，所述第三校准模块403包括：第一子模块4031，用于在所述MIMO成像系统成像过程中，将采集到的所述第一面的第一回波信号乘以所述第一面的发射通道的误差距离校准系数、所述第一面的接收通道的误差距离校准系数以及所述第一最优延时相位补偿项，除以所述第一面的发射通道的幅度校准系数和第一面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像；第二子模块4032，用于将采集到的所述第二面的第二回波信号乘以所述第二面的发射通道的误差距离校准系数、所述第二面的接收通道的误差距离校准系数以及所述第二最优延时相位补偿项，除以所述第二面的发射通道的幅度校准系数和第二面的接收通道的幅度校准系数后，采用预设成像算法获得目标图像。

[0088] 本发明实施例提供的MIMO成像系统校准装置能够实现图1至图3的方法实施例中各个过程，为避免重复，这里不再赘述。

[0089] 本发明实施例提供的MIMO成像系统校准装置，MIMO成像系统校准方法，分别对MIMO天线阵列的第一面、第二面的发射天线和接收天线进行校准，并确定所述第一面的发射通道的不一致性参数、所述第一面的接收通道的不一致性参数以及第一最优延时相位补偿项、第二面的发射通道的不一致性参数、所述第二面的接收通道的不一致性参数以及第二最优延时相位补偿项，依据各不一致性参数、第一最优延时相位补偿项以及所述第二最优相位延时补偿项，对MIMO成像系统所采集的回波数据进行校准，核心为采用对面天线阵列接收发射单元的校准方法，无需再制备高精度的校准件，能够降低系统校准的复杂度和难度，使系统的校准更加方便，便捷。

[0090] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

[0091] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

[0092] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。