一种实波束电扫描快速成像人体安检方法及安检系统技术方案

本发明专利技术公开了一种实波束电扫描快速成像人体安检方法及安检系统，系统包括：多个宽波束发射天线、实波束电扫描接收阵列天线、位置传感器，多通道毫米波收发组件，数据处理模块及显示装置。本发明专利技术提出利用多个所述发射天线发射毫米波信号覆盖被检人体，借助采集的位置信息，通过控制所述接收阵列天线各单元相位，使各所述接收阵列天线以较低分辨率的近场聚焦波束快速完成对相应区域的三维接收扫描，再通过多通道接收数字波束合成信号处理实现高分辨率成像，从而完成快速高分辨率安检成像。本发明专利技术提出的安检成像系统，无机械扫描装置，成像算法简洁，并解决了高分辨率实波束成像与波束扫描时间的矛盾，安检系统易于布置，可实现快速通过式人体安检。

A Real Beam Electric Scanning Fast Imaging Human Security Inspection Method and System

【技术实现步骤摘要】
一种实波束电扫描快速成像人体安检方法及安检系统
本专利技术属于安检
，具体涉及一种实波束电扫描快速成像人体安检方法及安检系统。
技术介绍
近年来，国内外暴力犯罪活动和恐怖主义事件频频发生，公共安全问题已引起国际社会的广泛关注。现阶段的袭击事件主要发生在机场、地铁、车站、广场等人员密集的公共场所。因此，公共场所的安检问题也逐渐成为社会关注的焦点，对安检系统的准确性、实时性、智能化和环境适用性也提出了更高的要求。人体安检一直都面临着一些技术难题，传统的安全检测设备如金属探测器、X光成像设备等均存在一些问题。金属探测器能够检测出人体携带的金属违禁物品，但不能检测如陶瓷刀、塑胶炸弹等非金属违禁物品，且对违禁物品无法实现精确定位；X光成像设备可以对携带隐匿物品的人体进行高分辨率成像，但由于X光具有电离性，并不适用于人体安检成像。利用毫米波进行安检成像是近几年出现的新型安检技术，其具有如安全性高、穿透性好、不同材料的电磁散射特性具有差异性等优点，已成为目前人体安检技术的主流发展方向。目前，世界上主流的毫米波安检成像系统仍存在不同程度的问题：如美国L3公司的Provision系列，需要机械扫描，成像速度较慢；德国Rohde&Schwarz公司的QPS系统，成本较高，信号处理负荷大、时间长；Smith公司的Eqo，需要被检人员在成像系统前旋转一周，成像速度较慢。目前这些问题使得已有安检成像系统无法满足国内的高通量安检需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种实波束电扫描成像人体安检方法及安检系统，可以对人体进行快速扫描成像。一种人体安检方法，包括：采用发射天线向待检人体发射毫米波；采用至少四个接收阵列天线接收待检人体散射的毫米波信号；通过调整接收阵列天线中各个天线单元的相位，使得在同一时刻所有接收阵列天线中所有天线单元接收来自待检人体同一个区域的毫米波信号；针对该区域的每个像素点，采用数字波束合成信号处理方法，对该像素点对应的每个接收阵列天线接收通道内的毫米波信号的基带信号进行同相叠加，继而得到该像素点处的目标强度值；遍历该区域内所有像素点，完成该区域的三维成像。一种人体安检系统，其特征在于，包括发射天线、接收阵列天线以及信号处理模块；所述发射天线向待检人体发射毫米波；所述接收阵列天线包括至少为四个；接收阵列天线中各个天线单元根据被配置的相位，同一时刻接收来自待检人体同一个区域散射的毫米波信号；所述信号处理模块根据接收阵列天线接收的同一区域散射的毫米波信号，针对该区域的每个像素点，采用数字波束合成信号处理方法，对该像素点对应的每个接收阵列天线接收通道内的毫米波信号的基带信号进行同相叠加，继而得到该像素点处的目标强度值；遍历该区域内所有像素点后，完成该区域的三维成像。较佳的，所述接收阵列天线分为四组，分别负责接收待检人体右前侧、左前侧、右后侧和左后侧四个部分的散射信号。较佳的，针对每组接收阵列天线，接收阵列天线中各个天线单元根据不同时刻被配置的不同相位，分时接收来自待检人体对应部分的不同区域散射的毫米波信号；遍历待检人体该部分所有区域，由此完成待检人体对应部分的三维成像。较佳的，各组内的接收阵列天线位于同一平面内；待检人体两侧各分布两组接收阵列天线；一侧的两组接收阵列天线沿待检人体行进方向排列；待检人体一侧的两组接收阵列天线之间成一个设定角度，四组接收阵列天线呈蝶型。较佳的，每组接收阵列天线均对应一组所述发射天线。较佳的，所述每组发射天线至少为两个，沿竖直方向布置。较佳的，所述接收阵列天线为接收相控阵式天线或者为反射阵式天线。较佳的，当所述接收阵列天线为反射阵列式天线时，每个反射阵列对应一个接收馈源；所述反射阵列接收散射的毫米波信号，并将其反射至对应的接收馈源；接收馈元将信号送至信号处理模块。较佳的，所述接收馈源位于反射阵列对侧或者本侧的反射阵列中心上。进一步的，还包括位置传感器；当待检人体开始进入所述人体安检系统并进入可检测范围后，发射天线、接收阵列天线以及信号处理模块开始工作，完成待检人体前面及侧面的扫描成像；当待检人体开始离开所述人体安检系统并进入可检测范围后，发射天线、接收阵列天线以及信号处理模块开始工作，完成待检人体后面及侧面的扫描成像。较佳的，所述每组接收阵列天线中的各阵列沿竖直方向排列；或者沿水平方向排列或者沿水平和竖直方向均有排列。进一步的，还包括图像显示装置，用于显示待检人体图像，并识别可疑物品。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提出的实波束电扫描快速成像方法，通过所述接收阵列天线的较低分辨率的近场聚焦接收波束实现了快速扫描接收，而多个所述接收阵列天线对应的基带信号通过数字波束合成信号处理实现了高分辨率成像，解决了高分辨率实波束成像与波束扫描时间之间的矛盾，实现了快速高分辨率成像。本专利技术提出的实波束电扫描快速成像系统，无机械扫描装置，其实波束扫描成像方式与基于合成孔径技术的成像方式具有显著差异，成像处理算法简洁，避免了以往基于合成孔径技术的安检成像中的复杂运算，安检系统兼具高通过率和高分辨率的优点，易于布置，应用环境适用性强，可以实现不停留的人体安检，可应用于机场和高通量的地铁、火车站等环境下的人体安检。附图说明图1是根据本专利技术的实波束电扫描快速成像人体安检方法的原理框图；图2(a)为本专利技术的一个实施例1中人体安检系统的整体结构示意图；图2(b)为本专利技术的一个实施例2中人体安检系统的整体结构示意图；图3(a)为本专利技术的一个实施例1中人体安检系统的单个阵列工作模式的示意性俯视图；图3(b)为本专利技术的一个实施例2中人体安检系统的单个阵列工作模式的示意性俯视图；图3(c)为本专利技术的一个实施例3中人体安检系统的单个阵列工作模式的示意性俯视图；图4(a)-图4(c)为本专利技术的几种接收阵列天线阵型和布阵方式示意图。其中，100、101、200、201、300—宽波束发射天线；102、103、104、105—接收相控阵天线；106、210—位置传感器；202、203、204、205、302—反射阵列；206、207、208、209、301—接收馈源。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术的一种基于实波束电扫描成像的人体安检系统，如图1所示，该系统包括：多个宽波束发射天线、多个实波束电扫描接收阵列天线、多个位置传感器、多通道毫米波收发组件、数据处理与控制装置、图像显示装置。其中，多通道毫米波收发组件与多个宽波束发射天线以及多个实波束电扫描接收阵列天线相连，其主要实现基带信号与毫米波信号间的上下变频等功能。其中，数据处理与控制装置，其分别与多个实波束电扫描接收阵列天线、多个位置传感器和多通道毫米波收发组件相连，主要实现对各个模块进行控制以及数据综合处理等功能。安检系统通过以下工作方式实现对人体的快速高分辨率成像：利用多个位置传感器检测被检人体位置，当检测到被检人体进入可检测范围后，安检系统其余部分开始工作。多个宽波束发射天线用于向被检人体发射毫米波，并确保当被检人体进入可检测范围1时，多个宽波束发射天线波束可覆盖被检人体正面和侧面，当被检人体进入可检测范围2时，多个宽波束发射天线波束可覆盖被检人体背面和侧面，可检测区域如图2(a)-图3(c)所示。将被检人体分为多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人体安检方法，其特征在于，包括：采用发射天线向待检人体发射毫米波；采用至少四个接收阵列天线接收待检人体散射的毫米波信号；通过调整接收阵列天线中各个天线单元的相位，使得在同一时刻所有接收阵列天线中所有天线单元接收来自待检人体同一个区域的毫米波信号；针对该区域的每个像素点，采用数字波束合成信号处理方法，对该像素点对应的每个接收阵列天线接收通道内的毫米波信号的基带信号进行同相叠加，继而得到该像素点处的目标强度值；遍历该区域内所有像素点，完成该区域的三维成像。

【技术特征摘要】
1.一种人体安检方法，其特征在于，包括：采用发射天线向待检人体发射毫米波；采用至少四个接收阵列天线接收待检人体散射的毫米波信号；通过调整接收阵列天线中各个天线单元的相位，使得在同一时刻所有接收阵列天线中所有天线单元接收来自待检人体同一个区域的毫米波信号；针对该区域的每个像素点，采用数字波束合成信号处理方法，对该像素点对应的每个接收阵列天线接收通道内的毫米波信号的基带信号进行同相叠加，继而得到该像素点处的目标强度值；遍历该区域内所有像素点，完成该区域的三维成像。2.一种人体安检系统，其特征在于，包括发射天线、接收阵列天线以及信号处理模块；所述发射天线向待检人体发射毫米波；所述接收阵列天线包括至少为四个；接收阵列天线中各个天线单元根据被配置的相位，同一时刻接收来自待检人体同一个区域散射的毫米波信号；所述信号处理模块根据接收阵列天线接收的同一区域散射的毫米波信号，针对该区域的每个像素点，采用数字波束合成信号处理方法，对该像素点对应的每个接收阵列天线接收通道内的毫米波信号的基带信号进行同相叠加，继而得到该像素点处的目标强度值；遍历该区域内所有像素点后，完成该区域的三维成像。3.如权利要求2所述的一种人体安检系统，其特征在于，所述接收阵列天线分为四组，分别负责接收待检人体右前侧、左前侧、右后侧和左后侧四个部分的散射信号。4.如权利要求3所述的一种人体安检系统，其特征在于，针对每组接收阵列天线，接收阵列天线中各个天线单元根据不同时刻被配置的不同相位，分时接收来自待检人体对应部分的不同区域散射的毫米波信号；遍历待检人体该部分所有区域，由此完成待检人体对应部分的三维成像。5.如权利要求3或4所述的一种人体安检系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙厚军，敬汉丹，杨帆，郑海涛，王硕光，李世勇，
申请(专利权)人：北京理工大学，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11