[發明專利]一種太赫茲頻段旋轉陣列掃描成像系統

有效

• 申請號: 201710310169.0
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107102325B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 秦玉亮;蔣彥雯;鄧彬;王宏強;范波;羅成高
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S13/89
• 代理公司: 11429 北京中濟緯天專利代理有限公司
• 代理人: 陸薇薇<國際申請>=<國際公布>=<進入

一種太赫茲頻段旋轉陣列掃描成像系統，包括太赫茲天線陣列、旋轉電機、太赫茲信號產生裝置、太赫茲信號采集裝置和主控計算機。太赫茲天線陣列、旋轉電機、太赫茲信號產生裝置以及太赫茲信號采集裝置均與主控計算機連接。主控計算機通過旋轉連通裝置負責整個成像系統的協調控制和目標散射信息的成像處理，旋轉連通裝置安裝在旋轉平臺的旋轉圓心。本發明成像系統采用的旋轉掃描方式，具有掃描速度穩定、掃描速度快、系統成本較低的優點，且避免了現有線性掃描方式加減速的過程，有利于實現實時成像。

技術領域

本發明屬于雷達成像技術領域，更具體地說，本發明涉及一種毫米波/太赫茲安檢成像系統。

背景技術

近年來，國際國內的反恐維穩形式呈現出襲擊領域多、危害程度大、影響范圍廣的復雜態勢，各國安全部門面臨嚴峻考驗。在公共安全場所對人員及物品進行安全檢查是預防公共安全事件最有效手段之一。然而，目前通用的人體安檢方式是金屬安檢門和手持式金屬探測器，該方式僅能探測金屬物品，無法準確辨明違禁物品，且漏檢率高、效率低。

太赫茲波處在毫米波向紅外可見光過渡的波段，兼具微波和紅外的優勢，具有成像分辨率高、幀率高、穿透能力強、對人體無傷害等特點。因此，太赫茲成像是一項新的可靠的站開式(非接觸)安檢技術。目前，該頻段現有的成像系統主要有準光掃描、合成孔徑、陣列實孔徑、編碼孔徑等方式，其中準光掃描成像方法掃描時間長，成像速度緩慢，同時所需的快速掃描平面反射鏡部件價格昂貴，若提高成像速度，需要復雜的機械結構。合成孔徑成像方法下的線性掃描存在重復的往返掃描，且每次掃描均為同一起點和終點，會導致成像速度變慢。陣列實孔徑成像方法雖然成像速度快，但需要大量的天線陣元，成本高昂，并且陣元的相位一致性難以保證。因此，探索太赫茲安檢新體制新方法，提高安檢效率，達到實時安檢成像的效果，是一項亟待研究的問題。

發明內容

針對上述已有技術的不足，本發明提供了一種太赫茲頻段旋轉陣列掃描成像系統，其通過太赫茲天線陣列的快速旋轉掃描實現對人體的高精度實時成像，兼顧了太赫茲頻段現有器件水平、成像速率、成像分辨率和系統成本。

本發明的技術方案是：

一種太赫茲頻段旋轉陣列掃描成像系統，包括太赫茲天線陣列、旋轉電機、太赫茲信號產生裝置、太赫茲信號采集裝置和主控計算機。

太赫茲天線陣列是由呈線性排布的N個太赫茲發射天線和M個太赫茲接收天線組成，等效為N×M個等效相位中心；太赫茲天線陣列采用多發多收體制，負責向待測人體發射太赫茲信號和接收待測人體的散射回波。

太赫茲天線陣列固定安裝在旋轉平臺上，旋轉平臺由旋轉電機驅動實現旋轉平臺上的太赫茲天線陣列的勻速旋轉掃描運動。

所述旋轉平臺上安裝有太赫茲信號產生裝置和太赫茲信號采集裝置。太赫茲信號產生裝置用于產生成像系統所需的太赫茲信號，采用線性調頻連續波體制，所產生的太赫茲信號由信號傳輸線輸出到太赫茲天線陣列中的N個太赫茲發射天線，實現太赫茲信號的發射。受限于現有太赫茲器件水平，無法發射正交信號，僅能采用N個發射天線順序發射太赫茲信號的方式。

太赫茲信號采集裝置用于采集太赫茲天線陣列中的M個太赫茲接收天線接收到的散射回波，并通過旋轉連通裝置(旋轉連通裝置也即機械工程領域中廣泛應用的滑環)向主控計算機實時傳輸。

太赫茲天線陣列、旋轉電機、太赫茲信號產生裝置以及太赫茲信號采集裝置均與主控計算機連接。主控計算機通過旋轉連通裝置負責整個成像系統的協調控制和目標散射信息的成像處理，旋轉連通裝置(旋轉連通裝置也即機械工程領域中廣泛應用的滑環)安裝在旋轉平臺的旋轉圓心，其中整個成像系統的協調控制包括旋轉電機的速度控制以及太赫茲天線陣列的收發時序控制；目標散射信息的成像處理是利用后向投影算法或波數域成像算法對目標區域進行成像。

值得說明的是，在實際系統中太赫茲信號產生裝置和太赫茲信號采集裝置可根據旋轉的平衡性穩定性調整所在位置。