一种主动毫米波成像安全检测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种主动毫米波成像安全检测系统，该安全检测系统包括用于生成并发送被检对象所需要的毫米波信号并接收处理被检对象返回的回波信号的毫米波信号收发一体机及用于安装并带动所述毫米波收发一体机沿Z轴方向移动的一维扫描平台。本实用新型专利技术的主动毫米波成像安全检测系统采用合成孔径雷达成像原理，对被检对象的前后面快速成像，成像分辨率高，给被检对象和安检人员提供了极大的便利，被检对象只需站立在安检仪内保持2秒时间，安检人员只需根据图像显示模块显示的可疑物标识识别结果对可疑物进行检查即可，从而消除了安检人员使用安检设备在被检对象的身体上来回移动产生的不方便的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种主动毫米波成像安全检测系统
本技术涉及安检系统领域，尤其涉及一种主动毫米波成像安全检测系统。
技术介绍
“毫米波”是指波长从10mm到1mm，对应频率为30GHz到300GHz的毫米波。本技术主要研究的毫米波波段是指位于大气传播窗口的27GHz到34GHz毫米波，中心频率对应波长为10mm。毫米波具有以下突出的优点：1毫米波与微波相比，频率高波长短，所以成像精度高，且具有毫米波电路有电路体积小的优势；2毫米波与红外相比具有全天候工作的能力尤其在雨雾等恶劣自然条件下；3毫米波对烟雾，衣物等具有一定的穿透能力，这对于在恶劣环境下探测隐匿目标十分有利；4不同物理属性的物体对毫米波的敏感程度区别很大，即毫米波辐射或者散射特性区别很大，例如对金属而言，金属的毫米波辐射率接近为零，在成像场景中，金属几乎为“冷”目标。综合以上特点，使得毫米波成像具有很高的研究价值和应用前景。例如在机场，车站安检系统中可以利用毫米波成像系统探测隐藏于衣物里的枪支刀具等危险目标，在军事上可用毫米波雷达在沙尘烟雾等恶劣天气下，探测装甲车或坦克等金属目标。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。从成像机制上分，毫米波成像有毫米波主动成像和毫米波被动成像两大类。区分的根本依据是在成像系统中是否需要毫米波发射机去照射扫描成像目标。毫米波主动成像系统中是需要主动照射目标的毫米波发射源；毫米波被动成像则利用高灵敏度的接收机接受目标自身辐射的毫米波来完成成像。受早期毫米波器件水平发展比较低的影响，那时的毫米波成像系统大都设计成被动成像。被动毫米波成像系统主要是配合机械扫描来完成对整个场景的探测，以牺牲成像时间来获得更大的场景视野，即为单波束的机械扫描方式。这种系统的优点为结构比较简单，实现成本也较低，缺点就是成像时间太长，较差的成像分辨率。成像时间和分辨率差也制约了此类成像系统的适用性。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。国内毫米波成像，受早期毫米波器件水平发展比较低的影响，体制大都采用被动体制，样机体积庞大、成本高、成像分辨率低，扫描时间长。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种主动毫米波成像安全检测系统，该系统成本低、便携性强，提高了成像速度及成像分辨率。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种主动毫米波成像安全检测系统，包括一维扫描平台、毫米波信号收发一体机及服务器；所述一维扫描平台，与所述服务器连接，用于安装并带动所述毫米波收发一体机按照服务器设置的距离参数和移动方向参数沿Z轴上下移动；所述毫米波信号收发一体机，与所述服务器连接，包括：收发天线模块，用于发射毫米波信号及接收回波信号；毫米波收发模块，与所述收发天线模块相连，包括用于生成并发送被检对象所需要的毫米波信号的发射链路，以及用于接收被检对象返回的回波信号，并将所述回波信号和发射信号进行混频，得到模拟中频信号的接收链路；信号处理模块，与所述毫米波收发模块相连，用于对所述模拟中频信号进行处理，得到数字中频信号；第一通信模块，与所述信号处理模块连接，用于发送所述数字中频信号给服务器及接收服务器的控制指令；所述服务器，用于设置所述一维扫描平台的距离参数和移动方向参数，并对接收的数字中频信号进行成像处理、可疑物识别及显示。本技术的有益效果是：本技术的安全检测系统采用主动毫米波成像技术，且根据合成孔径雷达(SAR)成像原理，提高了成像分辨率；采用X轴方向电扫描，Z轴方向机械扫描，在被检对象静止的2秒内，即可完成全身扫描，和二维机械扫描成像系统相比，提高了成像扫描速度；系统带有图像识别功能，可以自动标识成像结果中的可疑区域，同时进行可疑物的初步识别，安检人员通过对标识的可疑物区域进行检查即可，消除了安检人员需使用安检设备在被检对象的身体上来回移动产生的既费时，又不方便的问题，比金属探测仪、红外探测仪可检测的可疑物材料种类更多，误报率更低。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述收发天线模块包括：阵列天线，包括沿X轴方向排列的发射阵列天线和接收阵列天线，所述发射阵列天线包括多个发射天线，所述接收阵列天线包括多个接收天线；阵列开关，包括和所述发射阵列天线连接的发射阵列开关以及和所述接收阵列天线连接的接收阵列开关，所述发射阵列开关包括多个发射开关，所述接收阵列开关包括多个接收开关；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阵列开关连接，所述接收开关控制单元与所述接收阵列开关连接，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。采用上述进一步方案的有益效果是模块化设计、幅相一致性好、体积小、重量轻、成本低。进一步，所述发射阵列天线包括80个喇叭发射天线，所述接收阵列天线包括80个喇叭接收天线；所述发射阵列开关和接收阵列开关均由1个5路功分器和5个单刀16掷开关构成。进一步，所述发射链路包括：同步晶振，用于实现内参考时钟和外参考时钟的同步；3.2GHz低相噪源，与所述同步晶振连接，用于产生3.2GHz低噪信号；DDS模块，与所述3.2GHz低相噪源连接，用于对3.2GHz低噪信号进行频率合成，产生线性调频信号；放大滤波模块，与所述3.2GHz低相噪源连接，用于对3.2GHz低噪信号放大以及滤除干扰信号；混频器，与所述DDS模块、放大滤波模块连接，实现信号混频输出；8倍频模块，与所述混频器连接，实现信号8倍频输出；2倍频模块，与所述8倍频模块连接，实现信号2倍频输出，输出信号频段为27GHz～34GHz，调频带宽为7G；耦合器，与2倍频模块连接，实现发射毫米波信号，同时耦合一小部分输出给接收链路；采用上述进一步方案的有益效果是：频率分辨率高、调频速度快、相位噪声低、电路简单、体积小。进一步，所述接收链路包括：低噪放，用于对接收天线接收的回波信号进行低噪声放大；延时器，用于对所述8倍频模块输出信号进行频谱搬移；谐波混频器1，与所述耦合器、延时器连接，用于对耦合的发射毫米波信号与8倍频模块延时后信号的二次谐波进行正交混频输出；谐波混频器2，与所述低噪放、延时器连接，用于对低噪放后的回波信号与8倍频模块延时后信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动毫米波成像安全检测系统，其特征在于，包括一维扫描平台、毫米波信号收发一体机及服务器；所述一维扫描平台，与所述服务器连接，用于安装并带动所述毫米波收发一体机按照服务器设置的距离参数和移动方向参数沿Z轴上下移动；所述毫米波信号收发一体机，与所述服务器连接，包括：收发天线模块，用于发射毫米波信号及接收回波信号；毫米波收发模块，与所述收发天线模块相连，包括用于生成并发送被检对象所需要的毫米波信号的发射链路，以及用于接收被检对象返回的回波信号，并将所述回波信号和发射信号进行混频，得到模拟中频信号的接收链路；信号处理模块，与所述毫米波收发模块相连，用于对所述模拟中频信号进行处理，得到数字中频信号；第一通信模块，与所述信号处理模块连接，用于发送所述数字中频信号给服务器及接收服务器的控制指令；所述服务器，用于设置所述一维扫描平台的距离参数和移动方向参数，并对接收的数字中频信号进行成像处理、可疑物识别及显示。

【技术特征摘要】
1.一种主动毫米波成像安全检测系统，其特征在于，包括一维扫描平台、毫米波信号收发一体机及服务器；所述一维扫描平台，与所述服务器连接，用于安装并带动所述毫米波收发一体机按照服务器设置的距离参数和移动方向参数沿Z轴上下移动；所述毫米波信号收发一体机，与所述服务器连接，包括：收发天线模块，用于发射毫米波信号及接收回波信号；毫米波收发模块，与所述收发天线模块相连，包括用于生成并发送被检对象所需要的毫米波信号的发射链路，以及用于接收被检对象返回的回波信号，并将所述回波信号和发射信号进行混频，得到模拟中频信号的接收链路；信号处理模块，与所述毫米波收发模块相连，用于对所述模拟中频信号进行处理，得到数字中频信号；第一通信模块，与所述信号处理模块连接，用于发送所述数字中频信号给服务器及接收服务器的控制指令；所述服务器，用于设置所述一维扫描平台的距离参数和移动方向参数，并对接收的数字中频信号进行成像处理、可疑物识别及显示。2.根据权利要求1所述的主动毫米波成像安全检测系统，其特征在于，所述收发天线模块包括：阵列天线，包括沿X轴方向排列的发射阵列天线和接收阵列天线，所述发射阵列天线包括多个发射天线，所述接收阵列天线包括多个接收天线；阵列开关，包括和所述发射阵列天线连接的发射阵列开关以及和所述接收阵列天线连接的接收阵列开关，所述发射阵列开关包括多个发射开关，所述接收阵列开关包括多个接收开关；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阵列开关连接，所述接收开关控制单元与所述接收阵列开关连接。3.根据权利要求2所述的主动毫米波成像安全检测系统，其特征在于，所述发射阵列天线包括80个喇叭发射天线，所述接收阵列天线包括80个喇叭接收天线；所述发射阵列开关和接收阵列开关均由1个5路功分器和5个单刀16掷开关构成。4.根据权利要求1所述的主动毫米波成像安全检测系统，其特征在于，所述发射链路包括：同步晶振，用于实现内参考时钟和外参考时钟的同步；3.2GHz低相噪源，与所述同步晶振连接，用于产生3....

【专利技术属性】
技术研发人员：胡罗林，张华彬，李明高，何华平，符精华，邓祖鹏，舒国强，杜跃鑫，马鹏飞，蒋刚政，王荣风，郭冬冬，鲜亮，刘明超，段麒麟，王国强，
申请(专利权)人：成都菲斯洛克电子技术有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51