人体安检系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种人体安检系统，包括：发射天线，用于向被测人体发送毫米波发射信号；接收天线，用于接收从被测人体返回的回波信号；毫米波收发模块，用于生成发送给被测人体的毫米波发射信号并接收和处理来自接收天线的回波信号；扫描装置，用于固定并移动毫米波收发模块、发射天线和接收天线；数据采集和处理模块，用于采集和处理从毫米波收发模块输出的回波信号以生成被测人体的三维图像；以及图像显示单元，用于显示由数据采集和处理模块生成的三维图像。此外，本发明专利技术还提供了使用上述人体安检系统进行的人体安检方法。本发明专利技术的技术方案具有结构简单、分辨率高、成像时间短、视场较大等优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于线性调频技术、超外差探测原理和全息成像原理的毫米波三维成像系统，具体地，涉及人体安检系统和方法。
技术介绍
毫米波的频率为30GHz到300GHz(波长从1mm到10mm)，在实际工程应用中，常把毫米波的低端频率降到26GHz。在电磁波谱中，毫米波频率的位置介于微波与红外之间。与微波相比，毫米波的典型特点是波长短、频带宽(具有很广阔的利用空间)以及在大气中的传播特性。与红外相比，毫米波具有全天候工作的能力并且可用于烟尘，云雾等恶劣环境下。在微波频段越来越拥挤的情况下，毫米波兼顾微波的优点，并且还具备低频段微波所不具备的一些优点。具体来说，毫米波主要有以下几个特点：1、精度高，毫米波雷达更容易获得窄的波束和大的绝对带宽，使得毫米波雷达系统抗电子干扰能力更强；2、在多普勒雷达中，毫米波的多普勒频率分辨率高；3、在毫米波成像系统中，毫米波对目标的形状结构敏感，区别金属目标和背景环境的能力强，获得的图像分辨率高，因此可提高对目标识别与探测能力4、毫米波能够穿透等离子体；5、与红外激光相比，毫米波受恶劣自然环境的影响小；6、毫米波系统体积小、重量轻，因此与微波电路相比，毫米波电路尺寸要小很多，从而毫米波系统更易集成。正是这些独特的性质赋予了毫米波技术的广泛应用前景，尤其是在无损检测和安检领域。在毫米波成像发展初期，毫米波成像系统都使用单通道的机械扫描体制，这种成像体制结构简单但扫描时间比较长。为了缩短扫描时间，Millivision公司研制了Veta125成像仪，该成像仪除发射扫描系统外，还具有8×8的阵列接收机制，但这种成像仪更适合于室外大范围的远程监测，而且视场不到50厘米。Trex公司还研制了一套PMC-2成像系统，此成像系统中的天线单元采用了3mm相控阵天线的技术。PMC-2成像系统采用了中心频率为84GHz的毫米波，这种成像系统的工作频率由于接近太赫兹频段，因而成本较高。LockheedMartin公司也研制了一套焦平面成像阵列成像系统，其采用的毫米波的中心频率为94GHz。TRW公司研制了一套被动的毫米波成像系统，此套系统采用的毫米波的中心频率为89GHz。LockheedMartin和TRW这两家公司的成像系统的视场都较小，通常也不到50厘米。现阶段在毫米波成像领域，毫米波成像研究成果主要集中在西北太平洋实验室(PacificNorthwestNationalLaboratory)。此实验室中的McMakin等人，开发了一套三维全息成像扫描系统，此套成像系统的扫描机制是基于圆柱扫描，并且这套系统已经实现了毫米波成像系统的商业化。该成像系统采用的是主动成像机制，通过全息算法反演得到目标的三维毫米波图像。此项技术已经授权L-3Communications和SaveView有限公司，他们生产出的产品分别用于车站码头等场所的安检系统中和试选服装之中。但是由于这种系统采用了384个收发单元，因而成本始终没法降下来。目前西北太平洋实验室正致力于更高频率的毫米波成像系统的开发研制。除上面介绍的实验室和公司外，在英国、美国等国家，也有很多的科研院所和企业参与了毫米波成像技术的研究，如美国的陆军海军空军研究实验室和海军沿海基地等公司以及Delaware，Arizona等大学、英国的Reading大学、Durham大学和Farran公司等。除英美国之外，德国的微波与雷达研究所(MicrowaveandRadarInstitute)和德国的航空中心(GermanAerospaceCenter)也有参与毫米波成像技术的研究。澳大利亚的ICT中心，日本的NEC公司等都有相关毫米波成像研究成果的报道。但是，这些单位的毫米波研究要么处于实验室阶段，要么研制出的产品价格非常高昂，或者检测的视场较小。因此，需要一种价格低、视场大的毫米波三维成像检测系统来实现对人体的安全检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、分辨率高、成像时间短的人体安检系统。根据本专利技术的一个方面，提供了一种人体安检系统，包括：发射天线，用于向被测人体发送毫米波发射信号；接收天线，用于接收从被测人体返回的回波信号；毫米波收发模块，用于生成发送给被测人体的毫米波发射信号并接收和处理来自接收天线的回波信号；扫描装置，用于固定并移动毫米波收发模块、发射天线和接收天线；数据采集和处理模块，用于采集和处理从毫米波收发模块输出的回波信号以生成被测人体的三维图像；以及图像显示单元，用于显示由数据采集和处理模块生成的三维图像。进一步地，扫描装置包括：两块平面检测面板，用于支撑毫米波收发模块、发射天线和接收天线，被测人体置于两块平面检测面板之间；两对导轨，分别设置在每块平面检测面板的两侧，毫米波收发模块、发射天线和接收天线沿导轨上下移动；以及电机，用于控制毫米波收发模块、发射天线和接收天线沿导轨的上下移动。进一步地，在每块平面检测面板上设置N个毫米波收发模块、N个发射天线和N个接收天线，每一个毫米波收发模块对应一个发射天线和一个接收天线，N个毫米波收发模块并排设置以形成一排毫米波收发系统，N个发射天线并排设置以形成发射天线阵列，以及N个接收天线并排设置以形成接收天线阵列其中N是大于等于2的整数。进一步地，N个毫米波收发模块根据时序控制逐个进行毫米波的发射和接收。进一步地，毫米波收发模块包括：发射链路，用于生成发送给被测人体的毫米波发射信号；以及接收链路，用于接收被测人体返回的回波信号并对回波信号进行处理以发送给数据采集和处理模块。进一步地，发射链路包括：第一信号源，第一信号源是工作在第一频率范围内的调频信号源；第一定向耦合器，第一定向耦合器的输入端连接至第一信号源，直通端连接至第一功率放大器；第一功率放大器，对第一定向耦合器的输出信号的功率进行放大以达到第一二倍频器的安全输入功率范围；以及第一二倍频器，将第一功率放大器输出的信号二倍频至第二频率范围，并将二倍频后的信号输出至发射天线。进一步地，接收链路包括：第二信号源，第二信号源是工作在第一频率的点频信号源；第二定向耦合器，第一定向耦合器的输入端连接至第二信号源；第一混频器，第一混频器的中频端连接至第二定向耦合器的直通端，射频端连接至第一定向耦合器的耦合端，以产生第一信号源和第二信号源的差频信号；第二功率放大器，第二功率放大器的输入端连接至第一混频器的本振端以接收差频信号，并对差频信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人体安检系统，其特征在于，所述安检系统包括：发射天线，用于向被测人体发送毫米波发射信号；接收天线，用于接收从所述被测人体返回的回波信号；毫米波收发模块，用于生成发送给所述被测人体的毫米波发射信号并接收和处理来自所述接收天线的所述回波信号；扫描装置，用于固定并移动所述毫米波收发模块、所述发射天线和所述接收天线；数据采集和处理模块，用于采集和处理从所述毫米波收发模块输出的回波信号以生成所述被测人体的三维图像；以及图像显示单元，用于显示由所述数据采集和处理模块生成的所述三维图像。

【技术特征摘要】
2015.12.28 CN 20151100316551.一种人体安检系统，其特征在于，所述安检系统包括：
发射天线，用于向被测人体发送毫米波发射信号；
接收天线，用于接收从所述被测人体返回的回波信号；
毫米波收发模块，用于生成发送给所述被测人体的毫米波发射信号并接
收和处理来自所述接收天线的所述回波信号；
扫描装置，用于固定并移动所述毫米波收发模块、所述发射天线和所述
接收天线；
数据采集和处理模块，用于采集和处理从所述毫米波收发模块输出的回
波信号以生成所述被测人体的三维图像；以及
图像显示单元，用于显示由所述数据采集和处理模块生成的所述三维图
像。
2.根据权利要求1所述的人体安检系统，其特征在于，所述扫描装置包
括：
两块平面检测面板，用于支撑所述毫米波收发模块、所述发射天线和所
述接收天线，所述被测人体置于所述两块平面检测面板之间；
两对导轨，分别设置在每块平面检测面板的两侧，所述毫米波收发模块、
所述发射天线和所述接收天线沿导轨上下移动；以及
电机，用于控制所述毫米波收发模块、所述发射天线和所述接收天线沿
所述导轨的上下移动。
3.根据权利要求2所述的人体安检系统，其特征在于，在每块平面检测
面板上设置N个毫米波收发模块、N个发射天线和N个接收天线，每一个毫
米波收发模块对应一个发射天线和一个接收天线，所述N个毫米波收发模块
并排设置以形成一排毫米波收发系统，所述N个发射天线并排设置以形成发
射天线阵列，以及所述N个接收天线并排设置以形成接收天线阵列，其中N
是大于等于2的整数。
4.根据权利要求3所述的人体安检系统，其特征在于，所述N个毫米波
收发模块根据时序控制逐个进行毫米波的发射和接收。
5.根据权利要求1所述的人体安检系统，其特征在于，所述毫米波收发

\t模块包括：
发射链路，用于生成发送给所述被测人体的毫米波发射信号；以及
接收链路，用于接收所述被测人体返回的回波信号并对所述回波信号进
行处理以发送给所述数据采集和处理模块。
6.根据权利要求5所述的人体安检系统，其特征在于，所述发射链路包
括：
第一信号源，所述第一信号源是工作在第一频率范围内的调频信号源；
第一定向耦合器，所述第一定向耦合器的输入端连接至所述第一信号源，
直通端连接至所述第一功率放大器；
第一功率放大器，对所述第一定向耦合器的输出信号的功率进行放大以
达到第一二倍频器的安全输入功率范围；以及
所述第一二倍频器，将所述第一功率放大器输出的信号二倍频至第二频
率范围，并将二倍频后的信号输出至所述发射天线。
7.根据权利要求6所述的人体安检系统，其特征在于，所述接收链路包
括：
第二信号源，所述第二信...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁春超，贾成艳，赵术开，吴光胜，丁庆，刘俊成，刘贝贝，黄雄伟，张艳东，刘艳丽，
申请(专利权)人：深圳市太赫兹科技创新研究院，深圳市无牙太赫兹科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44