[發明專利]一種基于可重構電磁表面陣列的三維成像系統

有效

• 申請號: 202011069875.9
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112558064B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 李世勇;趙國強;王碩光;敬漢丹;孫厚軍
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S13/88;G01V8/00;G01V8/20
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;付雷杰

本公開的可重構電磁表面陣列的三維成像系統，通過毫米波信號產生單元用于產生毫米波激勵信號；可重構電磁表面發射陣列用于發射和調制毫米波激勵信號，經調制的毫米波激勵信號聚焦到目標區域相應位置；可重構電磁表面接收陣列用于接收目標區域的毫米波回波信號；波束掃描控制單元用于向可重構電磁表面發射陣列和接收陣列發送毫米波的動態指令和掃描同步指令，同步調整可重構電磁表面發射陣列和接收陣列的動態相位；數據處理單元用于存儲和處理所述毫米波回波得到所述目標區域的三維成像。能夠使空間掃描次數降低數個量級，綜合稀疏陣列與實波束成像優勢，能夠實現人流量大時的通過式快速安檢，對人體進行快速掃描成像。

技術領域

本公開屬于安檢技術領域，特別涉及一種基于可重構電磁表面陣列的三維成像系統。

背景技術

公共安全問題是國際社會的廣泛關注的焦點。機場、地鐵、車站、廣場等人 員密集的場所是襲擊事件發生的主要地點，那么對安檢系統的準確性、實時性、 智能性和環境適用性也提出了更高的要求。

近幾年毫米波安檢成像技術是新型安檢技術，具有安全性高、穿透性好、不同材料的電磁散射特性具有差異性等優點，已成為人體安檢技術的主流發展方向。

毫米波安檢成像主要分為主動與被動兩種模式。主動成像方式對環境的依賴性較低，獲取的信息量更豐富，圖像信噪比及對比度較高，可實現目標三維成像主要有美國JPL實驗室研制的毫米波單通道二維機械掃描成像系統；美國L3公司研制的電掃描與機械掃描相結合的ProVision毫米波人體成像安檢系統；德國 RohdeSchwarz公司基于MIMO面陣的QPS毫米波成像系統、英國Smith Detection公司基于兩維反射陣的Eqo成像系統。而英美等國家開展太赫茲頻段人體安檢成像技術研究，多采用被動體制。

可重構數字電磁表面引起了廣泛的關注和研究。在可重構數字電磁表面單元設計中集成半導體電子器件或微機電系統(MEMS)，使陣列輻射和調相器件合二為一，可重構天線具備傳統反射面天線和相控陣天線的優勢，輕薄易共形、易形成大口面，易于向高頻發展，且毫米波頻段可以采用較成熟的半導體工藝實現高精度、低成本的批量生產。

可重構電磁表面利用壓控二極管控制反射單元，不需要多路射頻通道即可實現波束空間掃描，可以將可重構電磁表面壓控二極管替代傳統天線陣元用于收發陣列的子陣設計，可以在電磁表面子陣寬波束掃描的基礎上，結合數字波束掃描完成三維高分辨成像，提高了波束掃描效率。

但是，現有的上述毫米波成像系統在處理算法及系統成本方面難以同時滿足人員密集區域的快速通過式人體安檢需求。因此，亟需一種新的成像系統探究滿足人員密集區域的快速通過式人體安檢需求。

發明內容

有鑒于此，本公開提出了一種基于可重構電磁表面陣列的三維成像系統，能夠使空間掃描次數降低數個量級，綜合稀疏陣列與實波束成像優勢，能夠實現人流量大時的通過式快速安檢，對人體進行快速掃描成像。

根據本公開的一方面，提出了一種基于可重構電磁表面陣列的三維成像系統，所述系統包括：

毫米波信號產生單元，用于產生毫米波激勵信號；

可重構電磁表面發射陣列，用于發射和調制所述毫米波激勵信號，經調制的所述毫米波激勵信號聚焦到目標相應位置；

可重構電磁表面接收陣列，用于接收所述目標區域反射的毫米波回波信號、調制和處理所述毫米波回波信號；

波束掃描控制單元，用于向所述可重構電磁表面發射陣列和/或接收陣列發送毫米波的動態指令和掃描同步指令，同步調整所述可重構電磁表面發射陣列和接收陣列的動態相位；

數據處理單元，用于存儲和處理所述毫米波回波得到所述目標區域的三維成像。

在一種可能的實現方式中，所述可重構電磁表面發射陣列包括N個相同的可重構電磁表面發射子陣列，且相鄰的可重構電磁表面發射子陣列部分重疊，N為正整數。