用于安检的被动毫米波双通道同步成像系统及其成像方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于安检的被动毫米波双通道同步成像系统及其成像方法，属于毫米波成像、安检等技术领域。本发明专利技术包括光滑金属反射面、卡塞格伦天线、辐射计、纵向转盘、光纤传感器、水平转盘、传感器挡片、接近开关、数据采集单元、计算机、扫描控制单元；光滑金属反射面以45度角固定在纵向转盘上，纵向转盘和卡塞格伦天线同轴固定于水平转盘上，卡塞格伦天线的馈源与辐射计相连，辐射计与数据采集单元连接，数据采集单元与计算机连接。本发明专利技术成像系统结构简单，成本低、体积小、功耗低、稳定性高、成像速度快，能有效地检测出人身上隐藏的危险物品，并可以同时对扫描平台左右两侧的安检通道内的被测人员进行安检成像，大大提高了安检效率。

Passive millimeter wave dual channel synchronous imaging system for security inspection and its imaging method

The invention discloses a passive millimeter wave dual channel synchronous imaging system for security inspection and its imaging method, belonging to the technical fields of millimeter wave imaging, security inspection, etc. The invention comprises a smooth metal reflector, a Cassegrain antenna, a radiometer, a longitudinal turntable, an optical fiber sensor, a horizontal turntable, a sensor baffle, a proximity switch, a data acquisition unit, a computer and a scanning control unit; a smooth metal reflector is fixed on a longitudinal turntable at an angle of 45 degrees, and a longitudinal turntable and a Cassegrain antenna. Coaxial fixed on the horizontal turntable, the feed of Cassegrain antenna is connected with the radiometer, the radiometer is connected with the data acquisition unit, and the data acquisition unit is connected with the computer. The imaging system has the advantages of simple structure, low cost, small volume, low power consumption, high stability and fast imaging speed, can effectively detect hidden dangerous articles on human body, and can simultaneously image the persons under test in the security inspection channels on both sides of the scanning platform, thus greatly improving the security inspection efficiency.

【技术实现步骤摘要】
用于安检的被动毫米波双通道同步成像系统及其成像方法
本专利技术属于毫米波成像、安检等
，涉及一种成像系统，具体涉及一种用于人体安检的W波段被动毫米波双通道同步成像系统。
技术介绍
现如今安防形势严峻，人们对安检系统的安全性、可靠性和智能化都提出了更高的要求。现在安检部门主要使用X射线安检仪检测行李中的违禁品，安检检测能力强，可获得分辨率较高的透视图像，但X射线的电离作用对人体危害较大，不能用来检测人身上隐藏的违禁品。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。比如安徽某安防公司生产的所谓“弱光子”人体安检仪其实质就是利用低剂量的X射线对人体进行安检成像，2016年4月份开始先后在成都东火车站和成都双流国际机场投入使用，但是一经相关专家批露举报，随即引起了民众恐慌，2016年10月10日被国家环保部以加急文件的形式责令立即停用。使用金属检测器，可以检测人身上是否有金属物品，但不能检测金属物品的形状，无法判断是否是安全的金属品，比如假肢中有金属成份，也有可能其中藏有枪支，金属检测器不能把假肢中的金属和枪支区分开，并且金属检测器需要检测对象配合，效率太低。由于被动毫米波成像技术在检测人身上隐藏的武器等方面具有得天独厚的优势，所以近年来毫米波成像技术用于安检成了一个研究热点。被动式毫米波成像技术是通过检测目标自身的毫米波辐射能量差异进行对比成像，不需要辐射源，对人体绝对安全，并且衣物等纺织品对毫米波几乎无遮挡作用，所以适用于对人体进行安检成像。根据成像体制的不同，被动毫米波成像技术主要分为以下四种：一是相控阵成像技术，利用电子扫描代替机械扫描。相控阵天线由二维阵列单元组成，每个接收单元都与一个移相器相连，通过控制接收单元的相位和幅度，实现天线波束视域。该技术的优点是，系统体积较小，成像速度很快，能够实现实时成像。但是天线结构复杂，较难实现一个高分辨率的系统，用于被动成像目前研究较少，尚处于研发阶段。二是合成孔径成像技术，利用部分相干原理将多个较小孔径的天线组合模拟一个大孔径天线的效果。例如日本的NEC公司研制出了基于合成孔径成像的样机、德国宇航局研制出了地基和机载的Ka波段和W波段综合孔径辐射计成像系统等。该方案技术相对成熟，但是需要多个接收单元组成稀疏阵列，设计成本和硬件成本依然很高。三是焦平面阵列成像技术，通常采用抛物面天线或透镜天线聚焦，采用众多单元天线分布在焦平面上以及配合使用反射面结构对多目标区域的多点同时成像。典型的代表有美国Millivision公司的Vela125、X250、S350等型号产品、LockheedMartin公司的PMMW成像仪样机和NorthropGrumman公司的焦平面成像仪等。该技术可以大大缩短成像时间，但是系统复杂度较高，并且采用焦平面阵列作为接收单元，动辄上千毫米波接收单元，使得硬件成本十分昂贵，目前还说很难推广。四是传统的机械扫描成像技术，是比较原始的毫米波辐射成像方式。该种方式采用波束宽度比较窄的天线作为接收机，依靠机械运动扫描整个场景来获取场景的图像。例如美国Millivision公司的单通道扫描成像系统、乌克兰国家超导无线电研究中心研制的8mm波段成像系统等。常见的扫描方式以行列扫描为主，扫描过程中需要不断地加速减速，成像时间较长，并且分辨率较低；或有改进方式，采用一维电扫另一维机械扫描的方式，加速了成像时间，但是需要采用多个接收机排成阵列，大大增加了系统成本。该体制的优点是，原理简单，成本相对较低，如果在成像方式上有所改进，使成像时间降低，在一些不需要实时成像的场合进行人体安检成像则是相当适用的。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有人体安检方式存在的不足，提供一种用于人体安检的W波段被动毫米波双通道同步成像的安检系统。本专利技术所提出的技术问题是这样解决的：一种用于人体安检的W波段被动毫米波双通道同步成像系统，包括光滑金属反射面1、卡塞格伦天线2、辐射计3、纵向转盘4、光纤传感器、水平转盘6、传感器挡片、接近开关801、802、数据采集单元9、计算机10、扫描控制单元11；光纤传感器包括水平光纤传感器501和纵向光纤传感器502；传感器挡片包括两个水平传感器挡片701、702、接近开关挡片703和纵向传感器挡片704、705；光滑金属反射面1和两个纵向光纤传感器挡片704、705固定在纵向转盘4上；纵向转盘4和卡塞格伦天线2分别同轴固定在水平转盘6的对侧；两个水平传感器挡片701、702和接近开关挡片703均固定在水平转盘6的侧面，用于控制水平方向转盘的起止位置和水平方向视场的有效区域；光滑金属反射面1以45°角固定在纵向转盘4上，其中心与卡塞格伦天线2的中心对齐；卡塞格伦天线2的馈源固定在卡塞格伦天线2的主反射面上；辐射计3的输入端和卡塞格伦天线2的馈源相连，输出端与数据采集单元9相连；数据采集单元9的输出端与计算机10相连进行数据处理和图像恢复；两个水平传感器挡片701、702外侧设置有水平光纤传感器501；两个纵向传感器挡片704、705外侧设置有纵向光纤传感器502；接近开关挡片703外侧设置有两个接近开关801、802；水平转盘6和纵向转盘4分别由扫描控制单元11控制的两个伺服电机带动。光滑金属反射面1把两侧通道观测场景各个方向辐射来的毫米波能量反射到卡塞格伦天线2的主反射面，通过卡塞格伦天线2聚焦于馈源，与馈源相连接的辐射计3就可以接收场景各个波束方向辐射进来的毫米波能量。辐射计3为直接检波式W波段毫米波辐射计，其由第一LNA级联单元301、第二LNA级联单元302、检波器单元303和视频放大器单元304组成；其中卡塞格伦天线馈源与第一LNA级联单元301相连，第一LNA级联单元301与第二LNA级联单元302相连，第二LNA级联单元302与检波器单元303相连，检波器单元303与视频放大器单元304相连；观测场景的毫米波辐射能量经卡塞格伦天线2汇聚后，经过LNA级联单元301、302放大、检波器单元/303检波，以及视频放大器单元304放大，输出与观测场景辐射的毫米波能量成线性关系的电压信号。水平转盘4最大转动角度45°，纵向转盘转动角度为360°匀速转动，纵向成像视场可根据实际目标大小通过控制数据采集的时间进行灵活调整。扫描成像的过程中，双通道待测目标分别位于系统的两侧。通过扫描控制单元11控制两个伺服电机带动水平转盘6和纵向转盘4按照设定好的转速同时转动，分别对目标场景的横向和纵向进行扫描。水平转盘6由一个水平方向转动的伺服电机控制，水平方向的转动最大角度由水平转盘上的接近开关挡片703和两个接近开关801、802控制，水平转盘6均速转动，每当接近开关挡片703转动到接近开关801或802位置时，便反向转动，如此往复。在水平转盘6转动过程中两个水平传感器挡片701、702依次经过水平光纤传感器501，先后产生两个脉冲信号，控制着两个通道目标场景图像数据采集的开始和结束(水平传感器挡片701、702对应的圆周角小于两个接近开关801、802对应的圆周角)。而两个通道的毫米波图像中每一列数据的采集则通过光滑金属反射面1转动过程中纵向光纤传感器502产生的脉冲信号进行延时采集实现。纵向传感器挡片704经过纵向光纤传感器50本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于人体安检的W波段被动毫米波双通道同步成像系统，其特征在于，包括光滑金属反射面(1)、卡塞格伦天线(2)、辐射计(3)、纵向转盘(4)、光纤传感器、水平转盘(6)、传感器挡片、接近开关(801、802)、数据采集单元(9)、计算机(10)、扫描控制单元(11)；光纤传感器包括水平光纤传感器(501)和纵向光纤传感器(502)；传感器挡片包括两个水平传感器挡片(701、702)、接近开关挡片(703)和纵向传感器挡片(704、705)；光滑金属反射面(1)和两个纵向光纤传感器挡片(704、705)固定在纵向转盘(4)上；纵向转盘(4)和卡塞格伦天线(2)分别同轴固定在水平转盘(6)的对侧；两个水平传感器挡片(701、702)和接近开关挡片(703)均固定在水平转盘(6)的侧面；光滑金属反射面(1)以45°角固定在纵向转盘(4)上，其中心与卡塞格伦天线(2)的中心对齐；卡塞格伦天线(2)的馈源固定在卡塞格伦天线(2)的主反射面上；辐射计(3)的输入端和卡塞格伦天线(2)的馈源相连，输出端与数据采集单元(9)相连；数据采集单元(9)的输出端与计算机(10)相连进行数据处理和图像恢复；两个水平传感器挡片(701、702)外侧设置有水平光纤传感器(501)；两个纵向传感器挡片(704、705)外侧设置有纵向光纤传感器(502)；接近开关挡片(703)外侧设置有两个接近开关(801、802)；水平转盘(6)和纵向转盘(4)分别由扫描控制单元(11)控制的两个伺服电机带动。...

【技术特征摘要】
1.一种用于人体安检的W波段被动毫米波双通道同步成像系统，其特征在于，包括光滑金属反射面(1)、卡塞格伦天线(2)、辐射计(3)、纵向转盘(4)、光纤传感器、水平转盘(6)、传感器挡片、接近开关(801、802)、数据采集单元(9)、计算机(10)、扫描控制单元(11)；光纤传感器包括水平光纤传感器(501)和纵向光纤传感器(502)；传感器挡片包括两个水平传感器挡片(701、702)、接近开关挡片(703)和纵向传感器挡片(704、705)；光滑金属反射面(1)和两个纵向光纤传感器挡片(704、705)固定在纵向转盘(4)上；纵向转盘(4)和卡塞格伦天线(2)分别同轴固定在水平转盘(6)的对侧；两个水平传感器挡片(701、702)和接近开关挡片(703)均固定在水平转盘(6)的侧面；光滑金属反射面(1)以45°角固定在纵向转盘(4)上，其中心与卡塞格伦天线(2)的中心对齐；卡塞格伦天线(2)的馈源固定在卡塞格伦天线(2)的主反射面上；辐射计(3)的输入端和卡塞格伦天线(2)的馈源相连，输出端与数据采集单元(9)相连；数据采集单元(9)的输出端与计算机(10)相连进行数据处理和图像恢复；两个水平传感器挡片(701、702)外侧设置有水平光纤传感器(501)；两个纵向传感器挡片(704、705)外侧设置有纵向光纤传感器(502)；接近开关挡片(703)外侧设置有两个接近开关(801、802)；水平转盘(6)和纵向转盘(4)分别由扫描控制单元(11)控制的两个伺服电机带动。2.根据权利要求1所述的用于人体安检的W波段被动毫米波双通...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟杨，卿安永，林川，臧杰锋，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51