[發(fā)明專利]用于主動式毫米波安檢成像的多發(fā)多收天線陣列布置、人體安檢設備和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911425093.1
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN113126175A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 趙自然;游燕;劉文國
• 申請（專利權）人: 清華大學;同方威視技術股份有限公司
• 主分類號: G01V8/00
• 分類號: G01V8/00;G01V8/20;G01S13/88;G01S13/90;G01S13/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫紀泉

本公開的實施例公開了一種用于主動式毫米波安檢成像的稀疏多發(fā)多收陣列布置、人體安檢設備以及人體安檢方法。稀疏多發(fā)多收陣列布置包括兩組發(fā)射天線和一組接收天線；兩組發(fā)射發(fā)射天線包括第一和第二組發(fā)射天線，它們分別包括沿第一方向排列的多個發(fā)射天線；一組接收天線包括也沿第一方向排列的多個接收天線且與第一和第二組發(fā)射天線共面，其在垂直于第一方向的第二方向上位于第一和第二組發(fā)射天線的中部。

技術領域

本公開的實施例涉及人體安檢領域，特別涉及用于毫米波安檢成像的多發(fā)多收天線陣列布置，包括該多發(fā)多收天線陣列布置的人體安檢設備和使用該設備執(zhí)行的人體安檢方法。

背景技術

目前，國內外對公眾人體成像安檢的主要有以下兩種方式。

第一種人體成像安檢技術是基于被動式毫米波太赫茲人體成像技術【L.Yujiri.“Passive millimeter wave imaing”，IEEE MII-S Int.Microw.Sym.Dig，pp.98-101，2006】。這種方式最大的優(yōu)點是檢測目標自身的毫米波太赫茲波輻射實現(xiàn)成像，無主動輻射，但是其最大的缺點是成像質量差，易受環(huán)境的影響。

第二種人體成像安檢技術是基于主動式毫米波太赫茲人體成像技術。該技術工作原理是設備首先向人體輻射毫米波，然后通過探測器接收經過人體或可疑物散射后的毫米波，通過重建算法對人體進行成像。其典型代表是L3公司的Provision產品【SecurityDetection Systems，“Advanced personnel screening，”2016，[Online].Available：http：//www.sds.1-3com.com/products/advanced imagingtech.htm】。

目前一般采用一維單發(fā)單收或者準單發(fā)單收線陣列合成孔徑成像原理。利用快速開關切換的天線陣列技術，按照收發(fā)天線是否一體可分為圖1、圖2所示兩種形式，其基本原理相同，在成像需要孔徑長度上按照半波長間距原則，等間隔布置實際的收發(fā)天線單元，收發(fā)天線后端通過高速開關與收發(fā)設備相連，第一組收發(fā)天線通過開關與收發(fā)設備組合完成一次數(shù)據(jù)采集，開關切換，控制第二組收發(fā)天線通過開關與收發(fā)設備組合，再完成一次數(shù)據(jù)采集，依次控制開關從通道1切換到通道N，可以完成N組數(shù)據(jù)采集，獲取成像所需N個等效單元的數(shù)據(jù)信息。

收發(fā)一體(收發(fā)分置/準單站)天線一維陣列成像方式缺點是需要數(shù)量龐大的天線資源，為了實現(xiàn)N個等效單元的采樣，收發(fā)一體天線陣列需要N個天線單元，收發(fā)分置天線陣列需要2N個天線單元，收發(fā)天線利用率很低；另外，由于天線陣列實現(xiàn)需要天線單元數(shù)較多，且天線單元間距需要滿足半波長間距要求，當工作頻率較低時，物理實現(xiàn)難度不大，但隨著工作頻率的提高，實現(xiàn)難度將逐步增加。

為了解決上述問題，文獻【IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTESENSING，VOL.49，NO.10，OCTOBER 2011】提出了稀疏分布多輸入多輸出的天線布局方式，如圖3所示。這種天線布局方式雖然可以降低天線的數(shù)目，但是由于等效相位中心與收發(fā)天線距離較大，只能采用后向投影算法，而后向投影算法計算速度慢，圖像重建時間長。

發(fā)明內容

根據(jù)本公開的一方面，提供一種用于主動式毫米波安檢成像的稀疏多發(fā)多收陣列布置，包括用于發(fā)射波長為毫米量級的毫米波的兩組發(fā)射天線和用于接收由兩組發(fā)射天線發(fā)射的被人體反射的波長為毫米量級的毫米波的一組接收天線；其中，兩組發(fā)射發(fā)射天線包括第一組發(fā)射天線和第二組發(fā)射天線，第一組發(fā)射天線和第二組發(fā)射天線分別包括沿第一方向排列的多個發(fā)射天線；一組接收天線包括沿第一方向排列的多個接收天線，從而其排列方向與第一組發(fā)射天線的排列方向和第二組發(fā)射天線的排列方向平行；一組接收天線與第一組發(fā)射天線和第二組發(fā)射天線位于同一平面中，其在垂直于第一方向的第二方向上位于第一組發(fā)射天線和第二組發(fā)射天線的中部，從而第一組發(fā)射天線和一組接收天線之間的在第二方向上的間隔等于第二組發(fā)射天線和一組接收天線之間的在第二方向上的間隔。