毫米波实时成像安全检测系统及安全检测方法技术方案

本发明专利技术提供了一种毫米波实时成像安全检测系统及安全检测方法。其中安全检测系统包括：传送装置、毫米波收发模块、天线阵列、开关阵列、开关控制单元、正交解调和数据采集模块和图像显示单元。本发明专利技术的毫米波实时成像安全检测系统通过采用逆合成孔径雷达(ISAR)成像原理，在被检对象移动时对其实时成像，不仅提高了成像速度，还扩大了视场，安检人员通过观测被检人员身体的三维图就可判断其是否携带危险物品，从而消除了安检人员使用安检设备在被检人员的身体上来回移动产生的不方便的问题。

Millimeter wave real-time imaging safety detection system and safety detection method

The invention provides a millimeter wave real-time imaging safety detection system and a safety detection method. Among them, the security detection system includes: transmission device, millimeter wave transceiver module, antenna array, switch array, switch control unit, quadrature demodulation and data acquisition module and image display unit. Millimeter wave imaging real-time safety detection system of the present invention by using inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging principle, the detected object moves on the real-time imaging, not only improve the imaging speed, but also expanded the field of security personnel by three witu inspection personnel body can judge whether the carriage of dangerous goods by observation. In order to eliminate the use of security personnel in security equipment is convenient by inspection personnel on the body to move back and forth.

【技术实现步骤摘要】
毫米波实时成像安全检测系统及安全检测方法
本专利技术属于安检系统领域，更具体地说，是涉及一种毫米波实时成像安全检测系统及安全检测方法。
技术介绍
近年来，安全问题日益得到世界人民的关注，对安检系统的可靠性与智能化也提出了更高的要求。传统的金属探测器只能对近距离小范围目标进行检测，效率低，已远远不能满足安检的需求。尽管X光等各种射线具有很强的穿透力，但会对被测人体造成辐射伤害，即使当前存在低辐射剂量的X光机，但其依然不容易被公众接受。红外线是靠物体表面温度成像，在有织物遮挡的情况下无法清晰成像。而毫米波成像系统不仅可以检测出隐藏在织物下的金属物体，还可以检测出塑料手枪，炸药等危险品，获得的信息更加详尽、准确，可以大大地降低误警率。因此，近年来毫米波成像技术在人员安检等方面得到了更加广泛的应用。毫米波成像技术会使用到毫米波雷达。毫米波雷达是指雷达发射信号频率在毫米波频段，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，因而成本较高。并且，目前在人员安检方面采用的毫米波成像技术都是运用雷达运动、目标不动的合成孔径雷达(SAR)成像原理，在安检时存在成像速度慢、视场小的问题。并且，现有的安检系统在安检人体时，安检人员需要使用安检设备在被检人员的身体上来回移动，这对于安检人员和被检人员而言存在不方便的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种毫米波实时成像安全检测系统，以解决现有安检中使用的毫米波成像安全检测系统存在成像速度慢、视场小的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种毫米波实时成像安全检测系统，包括：传送装置，传送装置用于传送被检对象；毫米波收发模块，毫米波收发模块用于生成发送给被检对象的毫米波发射信号并接收和处理回波信号；天线阵列，天线阵列与毫米波收发模块连接，天线阵列包括发射天线阵列和接收天线阵列，发射天线阵列包括多个发射天线，接收天线阵列包括多个接收天线，各发射天线和各接收天线一一对应，以发送毫米波发射信号和接收回波信号；开关阵列，开关阵列包括发射开关阵列和接收开关阵列，发射开关阵列由多个发射开关组成，接收开关阵列由多个接收开关组成；开关控制单元，开关控制单元包括发射开关控制单元和接收开关控制单元，发射开关控制单元与发射开关阵列电连接，接收开关控制单元与接收开关阵列电连接，以根据预设的时序控制各发射开关和各接收开关的通断；正交解调和数据采集模块，正交解调和数据采集模块的输入端与毫米波收发模块连接，以对回波信号进行采集、校正和处理；图像显示单元，图像显示单元与正交解调和数据采集模块的输出端连接，以将回波信号生成并显示被检对象的三维图像。进一步地，毫米波实时成像安全检测系统还包括报警装置，与正交解调和数据采集模块连接，报警装置用于提示有无危险物品的存在。进一步地，毫米波实时成像安全检测系统还包括门装置，传送装置穿过门装置，毫米波收发模块、天线阵列设置在门装置上。进一步地，传送装置包括：皮带，皮带穿过门装置，皮带用于传送被检对象；电机，电机与皮带驱动连接，以驱动皮带运动。进一步地，毫米波收发模块包括：发射链路，发射链路用于生成发送给被检对象的毫米波发射信号；接收链路，接收链路用于接收被检对象返回的回波信号，并对回波信号进行处理以发送给正交解调和数据采集模块；校正回路，校正回路用于校正第一振荡源的输入电压的线性度，并对毫米波发射信号的频率进行校正。进一步地，发射链路包括：第一振荡源，第一振荡源是工作在第一频率范围内的压控振荡源器；第一功分器，第一功分器的输入端与压控振荡源器连接；第一功率放大器，第一功率放大器与第一功分器的输出端连接，以对第一功分器的一路输出信号的功率进行放大以达到第一二倍频器的驱动功率范围；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第一滤波器；第一滤波器，对第一二倍频器产生的杂散信号进行抑制，并将滤波后的信号输出至第二功率放大器；第二功率放大器，对第一滤波器输出的信号进行功率放大以达到第二二倍频器的驱动功率范围；第二二倍频器，将第二功率放大器输出的信号二倍频至第三频率范围，并将二倍频后的信号输出至第二滤波器；第二滤波器，对第二二倍频器产生的杂散信号进行抑制，并将滤波后的信号输出至第三功率放大器；第三功率放大器，对第二滤波器输出的信号进行功率放大，放大后的信号输出至第二功分器的输入端口；第二功分器，将第三功率放大器的输出信号通过其中一个输出端口输出至第四功率放大器；第四功率放大器，将第二功分器中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种毫米波实时成像安全检测系统，其特征在于，包括：传送装置，所述传送装置用于传送被检对象；毫米波收发模块，所述毫米波收发模块用于生成发送给所述被检对象的毫米波发射信号并接收和处理回波信号；天线阵列，所述天线阵列与所述毫米波收发模块连接，所述天线阵列包括发射天线阵列和接收天线阵列，所述发射天线阵列包括多个发射天线，所述接收天线阵列包括多个接收天线，各所述发射天线和各所述接收天线一一对应，以发送所述毫米波发射信号和接收所述回波信号；开关阵列，所述开关阵列包括发射开关阵列和接收开关阵列，所述发射开关阵列由多个发射开关组成，所述接收开关阵列由多个接收开关组成；开关控制单元，所述开关控制单元包括发射开关控制单元和接收开关控制单元，所述发射开关控制单元与所述发射开关阵列电连接，所述接收开关控制单元与所述接收开关阵列电连接，以根据预设的时序控制各所述发射开关和各所述接收开关的通断；正交解调和数据采集模块，所述正交解调和数据采集模块的输入端与所述毫米波收发模块连接，以对所述回波信号进行采集、校正和处理；图像显示单元，所述图像显示单元与所述正交解调和数据采集模块的输出端连接，以将所述回波信号生成并显示所述被检对象的三维图像。...

【技术特征摘要】
1.一种毫米波实时成像安全检测系统，其特征在于，包括：传送装置，所述传送装置用于传送被检对象；毫米波收发模块，所述毫米波收发模块用于生成发送给所述被检对象的毫米波发射信号并接收和处理回波信号；天线阵列，所述天线阵列与所述毫米波收发模块连接，所述天线阵列包括发射天线阵列和接收天线阵列，所述发射天线阵列包括多个发射天线，所述接收天线阵列包括多个接收天线，各所述发射天线和各所述接收天线一一对应，以发送所述毫米波发射信号和接收所述回波信号；开关阵列，所述开关阵列包括发射开关阵列和接收开关阵列，所述发射开关阵列由多个发射开关组成，所述接收开关阵列由多个接收开关组成；开关控制单元，所述开关控制单元包括发射开关控制单元和接收开关控制单元，所述发射开关控制单元与所述发射开关阵列电连接，所述接收开关控制单元与所述接收开关阵列电连接，以根据预设的时序控制各所述发射开关和各所述接收开关的通断；正交解调和数据采集模块，所述正交解调和数据采集模块的输入端与所述毫米波收发模块连接，以对所述回波信号进行采集、校正和处理；图像显示单元，所述图像显示单元与所述正交解调和数据采集模块的输出端连接，以将所述回波信号生成并显示所述被检对象的三维图像。2.如权利要求1所述的毫米波实时成像安全检测系统，其特征在于，所述毫米波实时成像安全检测系统还包括报警装置，与所述正交解调和数据采集模块连接，所述报警装置用于提示有无危险物品的存在。3.如权利要求1所述的毫米波实时成像安全检测系统，其特征在于，所述毫米波实时成像安全检测系统还包括门装置，所述传送装置穿过所述门装置，所述毫米波收发模块、所述天线阵列设置在所述门装置上。4.如权利要求3所述的毫米波实时成像安全检测系统，其特征在于，所述传送装置包括：皮带，所述皮带穿过所述门装置，所述皮带用于传送所述被检对象；电机，所述电机与所述皮带驱动连接，以驱动所述皮带运动。5.如权利要求1所述的毫米波实时成像安全检测系统，其特征在于，所述毫米波收发模块包括：发射链路，所述发射链路用于生成发送给所述被检对象的毫米波发射信号；接收链路，所述接收链路用于接收被检对象返回的回波信号，并对所述回波信号进行处理以发送给所述正交解调和数据采集模块；校正回路，所述校正回路用于校正第一振荡源的输入电压的线性度，并对所述毫米波发射信号的频率进行校正。6.如权利要求5所述的毫米波实时成像安全检测系统，其特征在于，所述发射链路包括：所述第一振荡源，所述第一振荡源是工作在第一频率范围内的压控振荡源器；第一功分器，所述第一功分器的输入端与所述压控振荡源器连接；第一功率放大器，所述第一功率放大器与所述第一功分器的输出端连接，以对所述第一功分器的一路输出信号的功率进行放大以达到第一二倍频器的驱动功率范围；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第一滤波器；所述第一滤波器，对所述第一二倍频器产生的杂散信号进行抑制，并将滤波后的信号输出至第二功率放大器；所述第二功率放大器，对所述第一滤波器输出的信号进行功率放大以达到第二二倍频器的驱动功率范围；所述第二二倍频器，将所述第二功率放大器输出的信号二倍频至第三频率范围，并将二倍频后的信号输出至第二滤波器；所述第二滤波器，对所述第二二倍频器产生的杂散信号进行抑制，并将滤波后的信号输出至第三功率放大器；所述第三功率放大器，对所述第二滤波器输出的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁春超，
申请(专利权)人：深圳市无牙太赫兹科技有限公司，深圳市太赫兹科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44