[發(fā)明專利]包裹安全檢測(cè)系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610046603.4
• 申請(qǐng)日: 2016-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN105572667B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祁春超;吳光勝;賈成艷;趙術(shù)開;丁慶;劉俊成;劉貝貝;張艷東;黃雄偉;劉艷麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市無牙太赫茲科技有限公司;深圳市太赫茲科技創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): G01S13/89
• 分類號(hào): G01S13/89
• 代理公司: 北京律和信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11446
• 代理人: 劉國偉;武玉琴

本發(fā)明提供了一種包裹安全檢測(cè)系統(tǒng)，包括：發(fā)射天線，用于向被測(cè)包裹發(fā)送毫米波發(fā)射信號(hào)；接收天線，用于接收從被測(cè)包裹返回的回波信號(hào)；毫米波收發(fā)模塊，用于生成發(fā)送給被測(cè)包裹的毫米波發(fā)射信號(hào)并接收和處理來自接收天線的回波信號(hào)；掃描裝置，用于固定并移動(dòng)毫米波收發(fā)模塊、發(fā)射天線和接收天線；數(shù)據(jù)采集和處理模塊，用于采集和處理從毫米波收發(fā)模塊輸出的回波信號(hào)以生成被測(cè)包裹的三維圖像；以及圖像顯示單元，用于顯示由數(shù)據(jù)采集和處理模塊生成的三維圖像。此外，本發(fā)明還提供了包裹安全檢測(cè)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分辨率高、成像時(shí)間短、視場(chǎng)較大等優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于線性調(diào)頻技術(shù)、超外差探測(cè)原理和全息成像原理的毫米波三維成像系統(tǒng)，具體地，涉及包裹安全檢測(cè)系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

毫米波的頻率為30GHz到300GHz(波長從1mm到10mm)，在實(shí)際工程應(yīng)用中，常把毫米波的低端頻率降到26GHz。在電磁波譜中，毫米波頻率的位置介于微波與紅外之間。與微波相比，毫米波的典型特點(diǎn)是波長短、頻帶寬(具有很廣闊的利用空間)以及在大氣中的傳播特性。與紅外相比，毫米波具有全天候工作的能力并且可用于煙塵，云霧等惡劣環(huán)境下。在微波頻段越來越擁擠的情況下，毫米波兼顧微波的優(yōu)點(diǎn)，并且還具備低頻段微波所不具備的一些優(yōu)點(diǎn)。

具體來說，毫米波主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1、精度高，毫米波雷達(dá)更容易獲得窄的波束和大的絕對(duì)帶寬，使得毫米波雷達(dá)系統(tǒng)抗電子干擾能力更強(qiáng)；2、在多普勒雷達(dá)中，毫米波的多普勒頻率分辨率高；3、在毫米波成像系統(tǒng)中，毫米波對(duì)目標(biāo)的形狀結(jié)構(gòu)敏感，區(qū)別金屬目標(biāo)和背景環(huán)境的能力強(qiáng)，獲得的圖像分辨率高，因此可提高對(duì)目標(biāo)識(shí)別與探測(cè)能力4、毫米波能夠穿透等離子體；5、與紅外激光相比，毫米波受惡劣自然環(huán)境的影響小；6、毫米波系統(tǒng)體積小、重量輕，因此與微波電路相比，毫米波電路尺寸要小很多，從而毫米波系統(tǒng)更易集成。正是這些獨(dú)特的性質(zhì)賦予了毫米波技術(shù)的廣泛應(yīng)用前景，尤其是在無損檢測(cè)和安檢領(lǐng)域。

在毫米波成像發(fā)展初期，毫米波成像系統(tǒng)都使用單通道的機(jī)械掃描體制，這種成像體制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但掃描時(shí)間比較長。為了縮短掃描時(shí)間，Millivision公司研制了Veta125成像儀，該成像儀除發(fā)射掃描系統(tǒng)外，還具有8×8的陣列接收機(jī)制，但這種成像儀更適合于室外大范圍的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，而且視場(chǎng)不到50厘米。Trex公司還研制了一套PMC-2成像系統(tǒng)，此成像系統(tǒng)中的天線單元采用了3mm相控陣天線的技術(shù)。PMC-2成像系統(tǒng)采用了中心頻率為84GHz的毫米波，這種成像系統(tǒng)的工作頻率由于接近太赫茲頻段，因而成本較高。LockheedMartin公司也研制了一套焦平面成像陣列成像系統(tǒng)，其采用的毫米波的中心頻率為94GHz。TRW公司研制了一套被動(dòng)的毫米波成像系統(tǒng)，此套系統(tǒng)采用的毫米波的中心頻率為89GHz。Lockheed Martin和TRW這兩家公司的成像系統(tǒng)的視場(chǎng)都較小，通常也不到50厘米。

現(xiàn)階段在毫米波成像領(lǐng)域，毫米波成像研究成果主要集中在西北太平洋實(shí)驗(yàn)室(Pacific Northwest National Laboratory)。此實(shí)驗(yàn)室中的McMakin等人，開發(fā)了一套三維全息成像掃描系統(tǒng)，此套成像系統(tǒng)的掃描機(jī)制是基于圓柱掃描，并且這套系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了毫米波成像系統(tǒng)的商業(yè)化。該成像系統(tǒng)采用的是主動(dòng)成像機(jī)制，通過全息算法反演得到目標(biāo)的三維毫米波圖像。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)授權(quán)L-3Communications和Save View有限公司，他們生產(chǎn)出的產(chǎn)品分別用于車站碼頭等場(chǎng)所的安檢系統(tǒng)中和試選服裝之中。但是由于這種系統(tǒng)采用了384個(gè)收發(fā)單元，因而成本始終沒法降下來。目前西北太平洋實(shí)驗(yàn)室正致力于更高頻率的毫米波成像系統(tǒng)的開發(fā)研制。

除上面介紹的實(shí)驗(yàn)室和公司外，在英國、美國等國家，也有很多的科研院所和企業(yè)參與了毫米波成像技術(shù)的研究，如美國的陸軍海軍空軍研究實(shí)驗(yàn)室和海軍沿海基地等公司以及Delaware，Arizona等大學(xué)、英國的Reading大學(xué)、Durham大學(xué)和Farran公司等。