用于主动式毫米波安检成像的多发多收天线阵列布置、人体安检设备和人体安检方法技术

本公开的实施例公开了一种用于主动式毫米波安检成像的稀疏多发多收阵列布置、人体安检设备以及人体安检的方法。稀疏多发多收阵列布置，包括一组发射天线和一组接收天线；其中，所述一组发射天线包括在弧面内沿第一弧排列的多个发射天线，所述一组接收天线包括在弧面内沿第二弧排列的多个接收天线，所述一组发射天线平行于所述一组接收天线且间隔开，且位于同一弧面；其中，与沿第一弧排列的两个相邻的发射天线之间的间隔弧长对应的第二弧的相等弧长范围内布置至少一个接收天线。

Arrangement of multiple antenna arrays, human security equipment and human security inspection method for active millimeter wave security imaging

The embodiment of the present disclosure discloses a sparse multiple multiple receiver array arrangement for active millimeter wave security imaging, a human security inspection device and a human security inspection method. A sparse multiple receiving array arrangement includes a set of transmitting antennas and a set of receiving antennas, in which the set of transmitting antennas includes a plurality of transmitting antennas arranged along the first arc in the arc plane, and the set of receiving antennas includes a plurality of receiving antennas arranged along the second arc in the arc plane, and the set of transmitting antennas are parallel to and spaced apart from the set of receiving antennas and are located in the same arc. Surface; where at least one receiving antenna is arranged within the same arc length range of the second arc corresponding to the interval arc length between two adjacent transmitting antennas arranged along the first arc.

【技术实现步骤摘要】
用于主动式毫米波安检成像的多发多收天线阵列布置、人体安检设备和人体安检方法
本公开的实施例涉及领域，特别涉及用于毫米波的包括多发多收天线阵列和人体安检设备和方法。
技术介绍
现有技术中已有基于主动式毫米波太赫兹人体成像技术。该技术工作原理是设备首先向人体辐射毫米波，然后通过探测器接收经过人体或可疑物散射后的毫米波，通过重建算法对人体进弧成像。然而，计算量大，成像速度较慢。使用的发射毫米波和探测毫米波的天线多，设备复杂，制造难度大。
技术实现思路
根据本公开的一方面，本公开的实施例提供一种用于主动式毫米波安检成像的稀疏多发多收阵列布置，包括用于发射毫米波的一组发射天线和用于接收由所述一组发射天线发射的被人体反射的毫米波的一组接收天线；其中，所述一组发射天线包括在弧面内沿第一弧排列的多个发射天线，所述一组接收天线包括在弧面内沿第二弧排列的多个接收天线，所述一组发射天线的沿第一弧排列的多个发射天线平行于所述一组接收天线的沿第二弧排列的多个接收天线排列，且沿第一弧排列所述一组发射天线与沿第二弧排列所述一组接收天线间隔开，且位于同一弧面；其中，与沿第一弧排列的两个相邻的发射天线之间的间隔弧长对应的第二弧的相等弧长范围内布置至少一个接收天线。在一个实施例中，至少一个发射天线与至少一个接收天线对齐使得两者之间的连线垂直于所述一组发射天线的第一弧或所述一组接收天线的第二弧；或者，任意一个发射天线与任意一个接收天线的连线不垂直所述一组发射天线的第一弧或所述一组接收天线的第二弧。在一个实施例中，所述一组发射天线的排在首个的发射天线与所述一组接收天线的排在首个的接收天线之间的连线垂直于所述一组发射天线的第一弧或所述一组接收天线的第二弧；或所述一组发射天线的排在首个的发射天线与所述一组接收天线的排在首个的接收天线之间的连线不垂直于所述一组发射天线的第一弧或所述一组接收天线的第二弧。在一个实施例中，所述一组发射天线的一个发射天线和所述一组接收天线的最靠近的对应的多个接收天线中一个的连线的中点被看作这一对发射天线-接收天线的虚拟的等效相位中心，相邻的等效相位中心之间的距离为辐射波的波长的0.3至0.7倍。在一个实施例中，相邻的等效相位中心之间的距离为辐射波的波长的一半。在一个实施例中，沿第一弧排列的两个相邻的发射天线之间的间隔范围在第二弧中对应范围内布置至少一个接收天线。在一个实施例中，所述多个发射天线以辐射波的波长的不小于2的整数倍的距离间隔开，所述多个接收天线以一倍的辐射波的波长的距离间隔开。在一个实施例中，多个发射天线以2倍、3倍、4倍、5倍或6倍的辐射波的波长的距离间隔开。在一个实施例中，所述多个发射天线分成多个发射天线组，同一发射天线组内的发射天线之间间隔一倍或多倍的辐射波的波长，相邻的发射天线组之间间隔的距离是辐射波的波长的不小于2的整数倍。在一个实施例中，所述多个发射天线之间的间隔距离大于一倍的辐射波的波长，所述多个接收天线以大于一倍的辐射波的波长的距离间隔开；并且，所述多个发射天线的总的数量与所述多个接收天线的总数量不相同且互质。在一个实施例中，相邻的发射天线与各自对应的接收天线确定的多个等效相位中心不重叠；并且发射天线-接收天线对的多个等效相位中心顺次排列成一排，或者多对相邻的发射天线-接收天线对的多个等效相位中心的至少部分交替地排列在一排上。在一个实施例中，第一弧所述一组发射天线与第二弧所述一组接收天线间隔开的距离小于成像距离的10％。在一个实施例中，稀疏多发多收阵列布置还包括控制开关，用于控制所述一组发射天线依次发射毫米波。在一个实施例中，第一弧所述一组发射天线的首个发射天线和第二弧所述一组接收天线的首个接收天线错位布置。在一个实施例中，稀疏多发多收阵列布置配置成：所述一组发射天线能够沿第一弧排列的多个发射天线依次发射辐射波完成一组发射天线的扫描，多发多收阵列布置能够沿与所述一组发射天线的第一弧的方向的正交方向位移逐步完成人体二维扫描，以及能够基于傅里叶变换的合成孔径全息算法完成成像。在一个实施例中，稀疏多发多收阵列布置配置成基于傅里叶变换的合成孔径全息算法，一次对正确成像区域完成图像重建，成像公式为：其中，σ(x，y)是人体的散射系数，R0是成像距离，FT2D为二维傅里叶变换，为二维傅里叶逆变换，j为虚数单位，k为传播常数、kx、ky分别是空间传播常数；为一对发射天线-接收天线组合接收到人体的回波信号；Kω为频率步进信号的空间频率；对于目标区域内的一个点目标，I表示位于I(xn，yn)处的散射的点目标，定义I与发射天线At的距离为Rt，n，I与接收天线Ar间的距离为Rr，n。根据本公开的一方面，提供一种用于主动式毫米波安检成像的稀疏多发多收阵列布置，包括布置在弧面内的用于发射波长为毫米波的平行排列的多行沿弧线排列的发射天线和用于接收被人体反射的波长为毫米波的平行排列的多行沿弧线排列的接收天线，每一弧发射天线包括多个发射天线，每一弧接收天线包括多个接收天线；所述多行沿弧线排列的发射天线平行于所述多行沿弧线排列的接收天线；所述多行沿弧线排列的发射天线和所述多行沿弧线排列的接收天线彼此间隔开；其中，多行沿弧线排列的发射天线中的一行发射天线与多行沿弧线排列的接收天线中的一行接收天线构成上述的稀疏多发多收阵列布置。根据本公开的一方面，提供一种人体安检设备，包括一个或多个上述的稀疏多发多收阵列布置在一个实施例中，一个或多个上述稀疏多发多收阵列布置包括第一稀疏多发多收阵列布置和第二稀疏多发多收阵列布置，其中第一稀疏多发多收阵列布置和第二稀疏多发多收阵列布置相对地布置以便在两者之间限定实施人体安检的检查空间，并且第一稀疏多发多收阵列布置和第二稀疏多发多收阵列布置配置成能够在竖直方向上上下平移以实施扫描。在一个实施例中，人体安检设备还包括：第一框架，第一稀疏多发多收阵列布置在第一框架上能够在第一框架上上下移动；和，第二框架，第二稀疏多发多收阵列布置在第二框架上能够在第二框架上上下移动；其中，第一框架上设置第一导轨装置，第一稀疏多发多收阵列布置以能够滑移的方式连接至所述第一导轨装置从而能够沿着所述第一导轨装置移动以对人体进行第一扫描；第二框架上设置第二导轨装置，所述第二稀疏多发多收阵列布置以能够滑移的方式连接至所述第二导轨装置从而能够沿着所述第二导轨装置移动以对人体进行第二扫描。在一个实施例中，人体安检设备还包括：驱动装置，用于驱动所述第一稀疏多发多收阵列布置沿着所述第一导轨装置移动和/或驱动所述第二稀疏多发多收阵列布置沿着所述第二导轨装置移动；和约束装置，所述约束装置用于约束所述第一稀疏多发多收阵列布置和所述第二稀疏多发多收阵列布置的运动关系以使所述第一稀疏多发多收阵列布置和所述第二稀疏多发多收阵列布置只能沿相反的方向移动。在一个实施例中，所述约束装置是连接所述第一稀疏多发多收阵列布置和所述第二稀疏多发多收阵列布置的刚性的连接线带；其中，所述第一导轨装置设有第一定滑轮，所述第二导轨装置设有第二定滑轮，所述连接线带从所述第一稀疏多发多收阵列布置依次经过第一定滑轮和第二定滑轮连接至所述第二稀疏多发多收阵列布置。在一个实施例中，人体安检设备包括：第一驱动装置，直接驱动所述第一稀疏多发多收阵列布置，所述第一稀疏多发多收阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于主动式毫米波安检成像的稀疏多发多收阵列布置，包括用于发射毫米波的一组发射天线和用于接收由所述一组发射天线发射的被人体反射的毫米波的一组接收天线；其中，所述一组发射天线包括在弧面内沿第一弧排列的多个发射天线，所述一组接收天线包括在弧面内沿第二弧排列的多个接收天线，所述一组发射天线的沿第一弧排列的多个发射天线平行于所述一组接收天线的沿第二弧排列的多个接收天线排列，且沿第一弧排列所述一组发射天线与沿第二弧排列所述一组接收天线间隔开，且位于同一弧面；其中，与沿第一弧排列的两个相邻的发射天线之间的间隔弧长对应的第二弧的相等弧长范围内布置至少一个接收天线。

【技术特征摘要】
1.一种用于主动式毫米波安检成像的稀疏多发多收阵列布置，包括用于发射毫米波的一组发射天线和用于接收由所述一组发射天线发射的被人体反射的毫米波的一组接收天线；其中，所述一组发射天线包括在弧面内沿第一弧排列的多个发射天线，所述一组接收天线包括在弧面内沿第二弧排列的多个接收天线，所述一组发射天线的沿第一弧排列的多个发射天线平行于所述一组接收天线的沿第二弧排列的多个接收天线排列，且沿第一弧排列所述一组发射天线与沿第二弧排列所述一组接收天线间隔开，且位于同一弧面；其中，与沿第一弧排列的两个相邻的发射天线之间的间隔弧长对应的第二弧的相等弧长范围内布置至少一个接收天线。2.根据权利要求1所述的稀疏多发多收阵列布置，其中，至少一个发射天线与至少一个接收天线对齐使得两者之间的连线垂直于所述一组发射天线的第一弧或所述一组接收天线的第二弧；或者，任意一个发射天线与任意一个接收天线的连线不垂直所述一组发射天线的第一弧或所述一组接收天线的第二弧。3.根据权利要求1所述的稀疏多发多收阵列布置，其中，所述一组发射天线的排在首个的发射天线与所述一组接收天线的排在首个的接收天线之间的连线垂直于所述一组发射天线的第一弧或所述一组接收天线的第二弧；或所述一组发射天线的排在首个的发射天线与所述一组接收天线的排在首个的接收天线之间的连线不垂直于所述一组发射天线的第一弧或所述一组接收天线的第二弧。4.根据权利要求1所述的稀疏多发多收阵列布置，其中，所述一组发射天线的一个发射天线和所述一组接收天线的最靠近的对应的多个接收天线中一个的连线的中点被看作这一对发射天线-接收天线的虚拟的等效相位中心，相邻的等效相位中心之间的距离为辐射波的波长的0.3至0.7倍。5.根据权利要求4所述的稀疏多发多收阵列布置，其中，相邻的等效相位中心之间的距离为辐射波的波长的一半。6.根据权利要求4所述的稀疏多发多收阵列布置，其中沿第一弧排列的两个相邻的发射天线之间的间隔范围在第二弧中对应范围内布置至少一个接收天线。7.根据权利要求6所述的稀疏多发多收阵列布置，其中所述多个发射天线以辐射波的波长的不小于2的整数倍的距离间隔开，所述多个接收天线以一倍的辐射波的波长的距离间隔开。8.根据权利要求6所述的稀疏多发多收阵列布置，其中多个发射天线以2倍、3倍、4倍、5倍或6倍的辐射波的波长的距离间隔开。9.根据权利要求4所述的稀疏多发多收阵列布置，其中所述多个发射天线分成多个发射天线组，同一发射天线组内的发射天线之间间隔一倍或多倍的辐射波的波长，相邻的发射天线组之间间隔的距离是辐射波的波长的不小于2的整数倍。10.根据权利要求4所述的稀疏多发多收阵列布置，其中所述多个发射天线之间的间隔距离大于一倍的辐射波的波长，所述多个接收天线以大于一倍的辐射波的波长的距离间隔开；并且，所述多个发射天线的总的数量与所述多个接收天线的总数量不相同且互质。11.根据权利要求4所述的稀疏多发多收阵列布置，其中相邻的发射天线与各自对应的接收天线确定的多个等效相位中心不重叠；并且发射天线-接收天线对的多个等效相位中心顺次排列成一排，或者多对相邻的发射天线-接收天线对的多个等效相位中心的至少部分交替地排列在一排上。12.根据权利要求1所述的稀疏多发多收阵列布置，其中第一弧所述一组发射天线与第二弧所述一组接收天线间隔开的距离小于成像距离的10％。13.根据权利要求1所述的稀疏多发多收阵列布置，还包括控制开关，用于控制所述一组发射天线依次发射毫米波。14.根据权利要求1所述的稀疏多发多收阵列布置，其中第一弧所述一组发射天线的首个发射天线和第二弧所述一组接收天线的首个接收天线错位布置。15.根据权利要求4所述的稀疏多发多收阵列布置，配置成：所述一组发射天线能够沿第一弧排列的多个发射天线依次发射辐射波完成一组发射天线的扫描，多发多收阵列布置能够沿与所述一组发射天线的第一弧的方向的正交方向位移逐步完成人体二维扫描，以及能够基于傅里叶变换的合成孔径全息算法完成成像。16.根据权利要求15所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵自然，游燕，金颖康，马旭明，武剑，乔灵博，
申请(专利权)人：清华大学，同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11