CN108152821A - 一种主动毫米波成像安全检测***及安全检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种主动毫米波成像安全检测***及安全检测方法。其中安全检测***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。本发明的主动毫米波成像安全检测***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。
Description
技术领域
本发明涉及安检***领域，尤其涉及一种主动毫米波成像安全检测***及安全检测方法。
背景技术
“毫米波”是指波长从10mm到1mm，对应频率为30GHz到300GHz的毫米波。本发明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***中可以利用毫米波成像***探测隐藏于衣物里的***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***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***，***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***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***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***大都设计成被动成像。被动毫米波成像***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***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***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(Pacific Northwest National Laboratory)。此实验室中的McMakin等人，开发了一套三维全息成像扫描***，此套成像***的扫描机制是基于圆柱扫描，并且这套***已经实现了毫米波成像***的商业化。该成像***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Save View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***中和试选服装之中。但是由于这种***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。
发明内容
本发明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***及安全检测方法，该***成本低、便携性强，提高了成像速度及成像分辨率。
本发明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***，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，用于生成并发送被检对象所需要的毫米波信号，接收并处理被检对象返回的回波信号，得到数字中频信号；
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。
本发明的有益效果是：本发明的安全检测***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***相比，提高了成像扫描速度；***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，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述毫米波信号收发一体机包括：
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。
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；
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的二次谐波进行正交混频输出。
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，所述服务器包括控制模块，与所述控制模块连接的人机交互模块、第二通信模块和图像处理模块，以及与所述图像处理模块连接的图像显示模块。
进一步，还包括报警模块，所述报警模块连接控制模块，用于存在可疑物的被检对象时进行报警。
采用上述进一步方案的有益效果是：提醒安检员，提高安检效率。
进一步，所述一维扫描平台包括：
可折叠支撑底座、两根沿Z轴方向布置的平行滑轨、电机、伺服驱动器、可编程逻辑控制器、第三通信模块，以及用于安装所述毫米波信号收发一体机的安装座；所述可折叠支撑底座用于安装所述平行滑轨，所述安装座安装于所述平行滑轨上，所述可编程逻辑控制器、伺服驱动器及电机依次连接，用于驱动所述安装座在所述平行滑轨上滑动，所述第三通信模块连接可编程逻辑控制器，用于接收服务器设置的距离参数和移动方向参数。
采用上述进一步方案的有益效果是：扫描速度快、扫描位置实时可测精度高、扫描平台重量轻、便携性强。
另外，本发明还提供了一种主动毫米波成像安全检测方法，包括以下步骤：
(1)一维扫描平台移动毫米波信号收发一体机在被检对象区域内沿Z轴上下移动；
(2)毫米波信号收发一体机向被检对象发送毫米波信号，接收并处理被检对象返回的回波信号，得到数字中频信号，并发送给服务器；
(3)服务器接收数字中频信号并进行成像处理、可疑物识别及显示。
采用上述方案的有益效果是：给被检对象和安检人员提供了极大地便利，提高了安检效率，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。采用主动毫米波合成孔径雷达成像方法，提高了成像分辨率，极大地降低了误检率。
进一步，所述步骤(2)的具体过程为：
毫米波收发模块生成毫米波发射信号；
开关控制单元根据预设的时序控制阵列开关:
阵列开关根据预设的时序控制阵列天线的发射和接收，以使各对应设置的发射天线和接收天线依次进行毫米波的发射和接收:
发射天线将所述毫米波收发模块生成的毫米波发射信号发射给所述被检对象，接收天线接收被检对象返回的回波信号并将回波信号发送给毫米波收发模块:
毫米波收发模块对接收被检对象返回的回波信号与发射信号进行混频，得到模拟中频信号，
信号处理模块对模拟中频信号进行处理，得到数字中频信号；
第一通信模块将数字中频信号发送给服务器。
附图说明
图1为本发明***原理图；
图2为本发明收发天线模块原理图；
图3为本发明毫米波收发模块原理图；
图4为本发明一维扫描平台结构图。
图中：1-可折叠支撑底座、2-毫米波信号收发一体机、3-平行滑轨、4-安装座。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种主动毫米波成像安全检测***，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，用于生成并发送被检对象所需要的毫米波信号，接收并处理被检对象返回的回波信号，得到数字中频信号；
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。
所述毫米波信号收发一体机包括：
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。
主动毫米波成像安全检测***包括两种工作模式：自动探测模式和人工判图模式，可通过软件设置工作模式。在自动探测模式下，设备对人体图像进行自动探测，在图像显示模块上以人偶图像显示报警结果；在人工判图模式下，设备将人体图像传送到人工判图工作站，安检人员目视检查此人体图像并手动标记违禁物品位置，在图像显示模块上以人偶图像显示报警结果。
主动毫米波成像安全检测***有隐私保护功能。人体图像中对被检对象脸部进行模糊处理，具有男性和女性不同的扫描按钮，在人工判图模式下，将男性和女性的毫米波人体图像分别分配至指定的同性操作员的人工判图工作站。
如图2所示，所述收发天线模块包括：
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；本发明中，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；本发明采用的是一发两收的多基地布局。具体来说有160个天线单元，其中上排有80个发射天线以及下排有80个接收天线。发射和接收天线工作逻辑是当一个天线发射时，两个相邻的天线接收。这样采样点相位等效在每对发射和接收天线连线的中间。同时发射天线阵和接收天线之间有半天线间距的偏移，所以有效采样点间隔是单排天线间距的二分之一。由于发射阵列天线的第一个天线单元无法做到两个相邻的天线接收，因此，实际采样点的有效数量是159。发射天线的单元间隔为10毫米，接收天线的单元间隔为10毫米，有效采样点的间距为5毫米。天线为圆锥喇叭天线，工作频段为27GHz～34GHz，波束宽度65°。
阵列开关，包括发射阵列开关和接收阵列开关，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；发射阵列开关工作原理为：发射信道将信号送入发射阵列开关的输入端后，信号通过一个单刀多置阵列开关将信号切换到80路中的一路，并输出给稀疏阵列天线中的某个天线。发射阵列开关由1个5路功分器和5个单刀16掷开关构成。
接收阵列开关工作原理为：天线将信号送入接收阵列开关的输入端后，信号通过一个单刀多置阵列开关将信号从80路的任意一路切换到一路，并输出给接收变频信道。接收阵列开关由1个5路功分器和5个单刀16掷开关构成。
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电连接，所述接收开关控制单元与所述接收阵列开关电连接，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。开关控制方式灵活简便、切换速度快(≤100ns)可靠性强。
如图3所示，所述毫米波收发模块包括：
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；
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的二次谐波进行正交混频输出。
如图4所示，所述一维扫描平台包括：可折叠支撑底座1、两根沿Z轴方向布置的平行滑轨3、电机、伺服驱动器、可编程逻辑控制器、第三通信模块，以及用于安装所述毫米波信号收发一体机2的安装座4；所述可折叠支撑底座1用于安装所述平行滑轨3，所述安装座4安装于所述平行滑轨3上，所述可编程逻辑控制器、伺服驱动器及电机依次连接，用于驱动所述安装座4在所述平行滑轨3上滑动，所述第三通信模块连接可编程逻辑控制器，用于接收服务器设置的距离参数和移动方向参数。
一维扫描平台采用可折叠设计，具有便携性强、体积小、重量轻、成本低等优点。
另外，本发明提供了一种主动毫米波成像安全检测方法，包括以下步骤：
(1)一维扫描平台移动毫米波信号收发一体机在被检对象区域内沿Z轴上下移动；
(2)毫米波信号收发一体机向被检对象发送毫米波信号，接收并处理被检对象返回的回波信号，得到数字中频信号，并发送给服务器；
其具体过程为：
毫米波收发模块生成毫米波发射信号；
开关控制单元根据预设的时序控制阵列开关:
阵列开关根据预设的时序控制阵列天线的发射和接收，以使各对应设置的发射天线和接收天线依次进行毫米波的发射和接收:
发射天线将所述毫米波收发模块生成的毫米波发射信号发射给所述被检对象，接收天线接收被检对象返回的回波信号并将回波信号发送给毫米波收发模块:
毫米波收发模块对接收被检对象返回的回波信号与发射信号进行混频，得到模拟中频信号，
信号处理模块对模拟中频信号进行处理，得到数字中频信号；
第一通信模块将数字中频信号发送给服务器。
(3)服务器接收数字中频信号并进行成像处理、可疑物识别及显示。
本发明通过采用上述主动毫米波成像安全检测***，与现有的毫米波成像仪器相比，具有以下突出的优点：
(1)价格低廉、成像时间快：本发明将X轴方向排列的阵列天线装载在一个以Z轴方向运动的一维扫描平台上，在一维扫描平台的运动下，完成对整个场景的扫描，极大地降低了成本。大大提高了扫描速度。同时保证阵列开关的高切换速度及伺服电机的高运动速度，更大地节约了用户时间，提高检测通过率。
(2)结构简单，易集成：本发明采用阵列开关控制毫米波收发天线的工作顺序，并且采用调频信号源及毫米波器件进行***的搭建，大大降低了***的复杂度，同时也提高了***的集成度。
(3)分辨率高：本发明采用合成孔径技术，提高了分辨率，可达5mm；并采用宽带调频连续波技术，调频带宽至7G,提高了距离维分辨率，不超过30mm。
(4)信噪比高：***采用主动式毫米波成像，通过控制各个毫米波器件的输出功率范围来提高天线的发射功率，当然，发射功率在安全辐射范围之内，使得回波信号信噪比远远高于被动式毫米波成像***接收信号的信噪比，进而获得更高的成像质量。
(5)检测效率高：扫描时间不超过2秒，成像时间不超过3秒，检测率可达500人/小时。
(6)使用简便：安检***给被检对象和安检人员提供了极大地便利，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。
主动式毫米波成像安全检查***具有以上优点，因此，该项目的机遇和前景也是巨大的，可广泛应用于机场、车站、边检站、政府大楼、大使馆、军事基地、保密会议、制造、零售和仓储设施以及其它设施的安检站，对受检人员藏匿的由金属和非金属材料制作物品进行快速检查。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种主动毫米波成像安全检测***，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，用于生成并发送被检对象所需要的毫米波信号，接收并处理被检对象返回的回波信号，得到数字中频信号；
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***，其特征在于，所述毫米波信号收发一体机包括：
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。
3.根据权利要求2所述的主动毫米波成像安全检测***，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，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。
4.根据权利要求3所述的主动毫米波成像安全检测***，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。
5.根据权利要求2所述的主动毫米波成像安全检测***，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3.2GHz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；
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的二次谐波进行正交混频输出。
6.根据权利要求1所述的主动毫米波成像安全检测***，其特征在于，所述服务器包括控制模块，与所述控制模块连接的人机交互模块、第二通信模块和图像处理模块，以及与所述图像处理模块连接的图像显示模块。
7.根据权利要求6所述的主动毫米波成像安全检测***，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块连接控制模块，用于存在可疑物的被检对象时进行报警。
8.根据权利要求1所述的主动毫米波成像安全检测***，其特征在于，所述一维扫描平台包括：
可折叠支撑底座、两根沿Z轴方向布置的平行滑轨、电机、伺服驱动器、可编程逻辑控制器、第三通信模块，以及用于安装所述毫米波信号收发一体机的安装座；所述可折叠支撑底座用于安装所述平行滑轨，所述安装座安装于所述平行滑轨上，所述可编程逻辑控制器、伺服驱动器及电机依次连接，用于驱动所述安装座在所述平行滑轨上滑动，所述第三通信模块连接可编程逻辑控制器，用于接收服务器设置的距离参数和移动方向参数。
9.一种主动毫米波成像安全检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)一维扫描平台移动毫米波信号收发一体机在被检对象区域内沿Z轴上下移动；
(2)毫米波信号收发一体机向被检对象发送毫米波信号，接收并处理被检对象返回的回波信号，得到数字中频信号，并发送给服务器；
(3)服务器接收数字中频信号并进行成像处理、可疑物识别及显示。
10.根据权利要求9所述的主动毫米波成像安全检测方法，其特征在于，所述步骤(2)的具体过程为：
毫米波收发模块生成毫米波发射信号；
开关控制单元根据预设的时序控制阵列开关:
阵列开关根据预设的时序控制阵列天线的发射和接收，以使各对应设置的发射天线和接收天线依次进行毫米波的发射和接收:
发射天线将所述毫米波收发模块生成的毫米波发射信号发射给所述被检对象，接收天线接收被检对象返回的回波信号并将回波信号发送给毫米波收发模块:
毫米波收发模块对接收被检对象返回的回波信号与发射信号进行混频，得到模拟中频信号，
信号处理模块对模拟中频信号进行处理，得到数字中频信号；
第一通信模块将数字中频信号发送给服务器。
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|---|---|
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109194724A (zh) * | 2018-08-16 | 2019-01-11 | 深圳市华讯方舟太赫兹科技有限公司 | 一种通信方法、通信设备以及通信*** |
| CN109298459A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-02-01 | 山东科技大学 | 四象限扫描毫米波人体安检*** |
| CN109298458A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-02-01 | 山东科技大学 | 三幅式扫描毫米波人体安检*** |
| CN109597140A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-09 | 齐鲁工业大学 | 双平板扫描毫米波人体安检*** |
| CN110118966A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-13 | 长沙莫之比智能科技有限公司 | 基于毫米波雷达的人员检测与计数*** |
| CN110908002A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-03-24 | 欧必翼太赫兹科技(北京)有限公司 | 毫米波天线阵列的控制方法及*** |
| WO2020087656A1 (zh) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | 上海无线电设备研究所 | 一种e波段毫米波成像安检雷达*** |
| CN111458756A (zh) * | 2019-02-28 | 2020-07-28 | 杭州芯影科技有限公司 | 毫米波安全检测*** |
| CN111766576A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-13 | 京东方科技集团股份有限公司 | 基于毫米波雷达检测的会议***方法及相关设备 |
| CN112068126A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-11 | 电子科技大学 | 用于人体全身安检的主动毫米波成像*** |
| CN112415624A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-02-26 | 成都菲斯洛克电子技术有限公司 | 一种安防检测***及检测方法 |
| CN112634566A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-09 | 路晟悠拜(重庆)科技有限公司 | 基于毫米波的智能电子围栏构建方法及*** |
| WO2022142915A1 (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-07 | 上海工物高技术产业发展有限公司 | 成像探测***和成像探测方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102135629A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-07-27 | 中国科学院上海微***与信息技术研究所 | 一种用于全息成像安检***的毫米波收发模块 |
| CN102914766A (zh) * | 2012-10-16 | 2013-02-06 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 应用于毫米波成像***的天线装置 |
| WO2017113465A1 (zh) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 深圳市太赫兹科技创新研究院 | 毫米波全息三维成像检测***和方法 |
| CN107238868A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-10-10 | 深圳市无牙太赫兹科技有限公司 | 毫米波实时成像安全检测***及安全检测方法 |
| CN107340269A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-11-10 | 吉林大学 | 近距离无损探测的超宽带太赫兹三维成像***及方法 |
-
2018
- 2018-01-23 CN CN201810064948.1A patent/CN108152821A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102135629A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-07-27 | 中国科学院上海微***与信息技术研究所 | 一种用于全息成像安检***的毫米波收发模块 |
| CN102914766A (zh) * | 2012-10-16 | 2013-02-06 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 应用于毫米波成像***的天线装置 |
| WO2017113465A1 (zh) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 深圳市太赫兹科技创新研究院 | 毫米波全息三维成像检测***和方法 |
| CN107340269A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-11-10 | 吉林大学 | 近距离无损探测的超宽带太赫兹三维成像***及方法 |
| CN107238868A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-10-10 | 深圳市无牙太赫兹科技有限公司 | 毫米波实时成像安全检测***及安全检测方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 桑伟;岳胜利;: "毫米波成像技术在人体安全检查领域的应用", 中国安防, no. 04 * |
| 蔡永俊;张祥坤;姜景山;: "毫米波FMCWSAR***设计与成像研究", 现代雷达, no. 02 * |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109194724A (zh) * | 2018-08-16 | 2019-01-11 | 深圳市华讯方舟太赫兹科技有限公司 | 一种通信方法、通信设备以及通信*** |
| WO2020087656A1 (zh) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | 上海无线电设备研究所 | 一种e波段毫米波成像安检雷达*** |
| CN109298459A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-02-01 | 山东科技大学 | 四象限扫描毫米波人体安检*** |
| CN109298458A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-02-01 | 山东科技大学 | 三幅式扫描毫米波人体安检*** |
| CN109597140A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-09 | 齐鲁工业大学 | 双平板扫描毫米波人体安检*** |
| CN111458756A (zh) * | 2019-02-28 | 2020-07-28 | 杭州芯影科技有限公司 | 毫米波安全检测*** |
| CN110118966A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-13 | 长沙莫之比智能科技有限公司 | 基于毫米波雷达的人员检测与计数*** |
| CN110908002A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-03-24 | 欧必翼太赫兹科技(北京)有限公司 | 毫米波天线阵列的控制方法及*** |
| CN111766576A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-13 | 京东方科技集团股份有限公司 | 基于毫米波雷达检测的会议***方法及相关设备 |
| CN111766576B (zh) * | 2020-06-29 | 2023-12-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 基于毫米波雷达检测的会议***方法及相关设备 |
| CN112068126A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-11 | 电子科技大学 | 用于人体全身安检的主动毫米波成像*** |
| CN112415624A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-02-26 | 成都菲斯洛克电子技术有限公司 | 一种安防检测***及检测方法 |
| CN112415624B (zh) * | 2020-11-25 | 2023-08-25 | 成都菲斯洛克电子技术有限公司 | 一种安防检测***及检测方法 |
| CN112634566A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-09 | 路晟悠拜(重庆)科技有限公司 | 基于毫米波的智能电子围栏构建方法及*** |
| CN112634566B (zh) * | 2020-12-16 | 2022-08-16 | 路晟悠拜(重庆)科技有限公司 | 基于毫米波的智能电子围栏构建方法及*** |
| WO2022142915A1 (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-07 | 上海工物高技术产业发展有限公司 | 成像探测***和成像探测方法 |
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