CN106772654A - 基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，包括：多个馈源天线，用于发射电磁波，并接收多个可重构反射阵列反馈的人体散射回波；多个可重构反射阵列，接收电磁波，并控制电磁波辐射至待检人体的区域，并将人体散射回波反馈至多个馈源天线；位置传感器，实时获取待检人体的位置信息；多通道毫米波收发组件，产生电磁波，将电磁波传输至多个馈源天线，并将人体散射回波下变频至基带信号；控制装置，根据位置信息对可重构反射阵列进行控制，以调整电磁波的辐射区域，并实时分析人体散射回波的基带信号，以据此对待检人体进行成像。本发明具有与相控阵雷达相似的波束电扫描能力，可在人行走过程中实现成像检测，具有高通过率的优点。

Description

基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统

技术领域

本发明涉及目标探测技术领域，特别涉及一种基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统。

背景技术

冷战结束后，非传统安全威胁(恐怖主义活动)因素日益成为全球性危机和地区性动乱的策源地，全球反恐已经成为国际社会普遍关注的焦点。然而在全球反恐的背景和重压下，恐怖活动仍十分猖獗，现阶段的恐怖活动主要针对平民，并且集中在机场、地铁、车站、广场等人员密集的公共场所。因此，公共场所的安全检查受到世界各国的广泛关注，对安检系统的准确性、实时性和智能化提出了更高的要求。

人体隐匿物体的探测一直都是一项技术难题，传统的安全检测设备(如：金属探测器、X光成像设备等)均存在不同程度的缺陷。金属探测器能够检测出人体携带的刀、枪等金属违禁物品，但不能检测陶瓷刀具、液体炸弹、塑料枪支、塑料炸弹等现代违禁危险品；X光成像设备可以很好地检测各种危险品，但由于X光具有电离性，并不适用于人体安检成像。

毫米波频段介于无线电波与红外之间，具有独特的物理属性，毫米波成像技术作为一种新型的安检手段，具有很多方面的优点，已经成为安检成像的主流技术。目前，世界上主流的毫米波安检成像系统几乎都需要借助一维或者二维机械扫描平台实现天线波束扫描，并且需要人静止，才能完成人体全身成像。机械扫描平台的使用增加了整个系统的复杂度、体积和重量，平台的转动精度和灵敏度还会对成像质量和速度带来影响，人静止检测则增加了检测时间、降低了通过率，这些缺点都不可忽视。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，该系统具有与相控阵雷达相似的波束电扫描能力，摒弃了传统的机械扫描平台，并可在人行走过程中实现成像检测，具有高通过率的优点。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，包括：多个馈源天线，所述多个馈源天线用于向多个可重构反射阵列发射电磁波，并接收所述多个可重构反射阵列反馈的人体散射回波；多个可重构反射阵列，所述多个可重构反射阵列用于接收所述多个馈源天线发送的电磁波，并控制所述电磁波辐射至待检人体的区域，并将接收到的所述人体散射回波反馈至所述多个馈源天线；位置传感器，所述位置传感器用于实时获取待检人体的位置信息；多通道毫米波收发组件，所述多通道毫米波收发组件与所述多个馈源天线相连，用于产生所述电磁波，并将所述电磁波传输至所述多个馈源天线，并将所述人体散射回波下变频至基带信号；控制装置，所述控制装置分别与所述位置传感器、所述多个可重构反射阵列和多通道毫米波收发组件相连，用于获取所述待检人体的位置信息，并根据所述位置信息对所述可重构反射阵列进行控制，以调整所述电磁波的辐射区域，并实时分析所述人体散射回波的基带信号，并根据所述基带信号对所述待检人体进行成像。

另外，根据本发明上述实施例的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述控制装置用于在所述待检人体到达预设位置时，控制与所述预设位置对应的预设馈源天线工作，并控制所述预设馈源天线发射的电磁波进行自适应扫描，并实时分析所述人体散射回波信号的基带信号，并根据所述基带信号得到所述待检人体对应的图像，并根据所述图像判断所述待检人体是否存在嫌疑物品。

在一些示例中，所述待检人体的区域至少包括待检人体的前面、侧面和背面。

在一些示例中，所述多个馈源天线至少包括第一至第八馈源天线，所述多个可重构反射阵列至少包括第一和第二可重构反射阵列。

在一些示例中，所述预设位置包括第一至第三预设位置，所述控制装置用于：当所述待检人体达到第一预设位置时，控制所述第二馈源天线和第四馈源天线工作，并控制所述第一和第二可重构反射阵列自适应扫描所述被测人体的前面，并实时处理对应的人体散射回波的基带信号；当所述待检人体达到所述第二预设位置时，控制所述第五至第八馈源天线工作，并控制所述第一和第二可重构反射阵列自适应扫描所述待检人体的侧面，并实时处理对应的人体散射回波的基带信号；当所述待检人体达到所述第三预设位置时，控制所述第一馈源天线和第三馈源天线工作，并控制所述第一和第二可重构反射阵列自适应扫描所述待检人体的背面，并实时处理对应的人体散射回波的基带信号。

在一些示例中，所述可重构反射阵列通过集成在其内部的电子开关控制所述电磁波的扫描方向。

在一些示例中，所述多通道毫米波收发组件通过射频电缆分别与所述多个馈源天线和控制装置相连。

在一些示例中，所述控制装置通过数据线分别与所述位置传感器和所述多个可重构反射阵列相连。

在一些示例中，所述多通道毫米波收发组件为八通道毫米波收发组件。

在一些示例中，在安检过程中，所述待检人体的姿势保持双臂张开。

根据本发明实施例的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，具有与相控阵雷达相似的波束电扫描能力，摒弃了复杂笨重的机械扫描平台，极大地提高了人体安检设备的自动化和智能化程度，并且可在人行走过程中实现成像检测，具有通过率高、检测结果准确度高的优点，且适用范围广，如可用在人流量较大的场所。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统的结构框图；

图2是根据本发明一个具体实施例的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统的整体结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统。

图1是根据本发明一个实施例的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统的结构框图。在具体示例中，该基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统例如被设置在普通的安检通道上，即与安检通道集成设置，从而对待测人体具有一定的隐蔽性。如图1所示，该系统100包括：多个馈源天线110、多个可重构反射阵列120、位置传感器130、多通道毫米波收发组件140及控制装置150。

其中，多个馈源天线110用于向多个可重构反射阵列120发射电磁波，并接收多个可重构反射阵列反馈的人体散射回波。

多个可重构反射阵列120用于接收多个馈源天线110发送的电磁波，并控制电磁波辐射至待检人体的区域，并将接收到的人体散射回波反馈至多个馈源天线110。

其中，在本发明的一个实施例中，可重构反射阵列120例如通过集成在其内部的电子开关控制所述电磁波的扫描方向。换言之，即多个可重构阵列120可独立工作，接收来自多个馈源天线110的电磁波并辐射至人体区域，然后接收人体散射的电磁波并辐射至多个馈源天线110，利用集成在反射阵列单元中的电子开关控制电磁波波束指向，具备与相控阵雷达系统类似的波束电扫描能力。其中，可重构反射阵列120以宽波束扫描人体区域，窄波束扫描人体携带嫌疑物区域。

其中，在本发明的一个实施例中，待检人体的区域至少包括待检人体的前面、侧面和背面。

位置传感器130用于实时获取待检人体的位置信息。

多通道毫米波收发组件140与多个馈源天线110相连，用于产生电磁波，并将该电磁波传输至多个馈源天线110，并将人体散射回波下变频至基带信号。具体地说，多通道毫米波收发组件140产生并发射预设功率的多通道毫米波信号(电磁波)至馈源天线110，并接收来自馈源天线110的人体散射回波信号并下变频至基带信号。

控制装置150分别与位置传感器130、多个可重构反射阵列120和多通道毫米波收发组件140相连，用于获取待检人体的位置信息，并根据位置信息对可重构反射阵列120进行控制，以调整电磁波波束的辐射区域，并实时分析人体散射回波的基带信号，并根据基带信号对待检人体进行成像。

具体地说，控制装置150用于在待检人体到达预设位置时，控制与预设位置对应的预设馈源天线110工作，并控制预设馈源天线110发射的电磁波进行自适应扫描，并实时分析人体散射回波信号的基带信号，并根据基带信号得到待检人体对应的图像，并根据图像判断待检人体是否存在嫌疑物品。需要说明的是，在安检过程中，待检测人体的姿势保持双臂张开。

在具体示例中，本发明实施例的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统在进行人体安检时的过程可概述如下：待检人体张开双臂走入安检通道；位置传感器130获取被待检人体的实时位置，并将位置信息传送到控制装置150；控制装置150和馈源天线110、可重构反射阵列120通信，以控制特定馈源工作和电磁波波束自适应扫描，并实时分析待检人体的回波信号；待检人体在安检通道内行走过程中，重复执行上述过程，以获取人体的前、侧和背面对应的散射回波信号；待检人体走出安检通道时，控制装置150显示待检人体的成像信息，并自动识别嫌疑物。因此，待检人体步行通过安检通道的过程中，不需停留即可得到全身成像。

其中，在本发明的一个实施例中，多通道毫米波收发组件140例如通过射频电缆分别与多个馈源天线110和控制装置150相连。

在本发明的一个实施例中，控制装置150例如通过数据线分别与位置传感器130和多个可重构反射阵列120相连。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，多个馈源天线110至少包括第一至第八馈源天线(即图2中的馈源1至馈源8)，多个可重构反射阵列120至少包括第一和第二可重构反射阵列(即图2中的可重构阵列1和可重构阵列2)。进一步地，多通道毫米波收发组件140例如为八通道毫米波收发组件。

具体地，位置传感器130实时获取待检人体的位置信息，控制装置150根据位置信息控制特定馈源工作和电磁波波束自适应电扫描，并且实时处理待检人体的回波信号，待检人体走出安检通道时，其三维成像结果出现在显示屏中，并且自动识别被检测人携带的嫌疑物品。整个安检过程中，被检测人不需停留，步行通过安检通道。

更为具体地，在本发明的一个实施例中，上述的预设位置例如包括第一至第三预设位置(即图2中的位置1至位置3)。基于此，控制装置150用于：当待检人体达到第一预设位置(即位置1)时，控制第二馈源天线2和第四馈源天线4工作，并控制第一和重构反射阵列1第二可重构反射阵列2自适应扫描被测人体的前面，并实时处理对应的人体散射回波的基带信号；当待检人体达到第二预设位置(即位置2)时，控制第五至第八馈源天线(即图2中的馈源5、馈源6、馈源7、馈源8)工作，并控制第一可重构反射阵列1和第二可重构反射阵列2自适应扫描待检人体的侧面，并实时处理对应的人体散射回波的基带信号；当待检人体达到第三预设位置(即位置3)时，控制第一馈源天线1和第三馈源天线3工作，并控制第一可重构反射阵列1和第二可重构反射阵列2自适应扫描待检人体的背面，并实时处理对应的人体散射回波的基带信号。进一步地，当待检人体步行出安检通道时，人体三维成像结果出现在显示屏中，并且自动识别待检人体携带的嫌疑物。

综上，根据本发明实施例的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，具有与相控阵雷达相似的波束电扫描能力，摒弃了复杂笨重的机械扫描平台，极大地提高了人体安检设备的自动化和智能化程度，并且可在人行走过程中实现成像检测，具有通过率高、检测结果准确度高的优点，且适用范围广，如可用在人流量较大的场所。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，其特征在于，包括：

多个馈源天线，所述多个馈源天线用于向多个可重构反射阵列发射电磁波，并接收所述多个可重构反射阵列反馈的人体散射回波；

多个可重构反射阵列，所述多个可重构反射阵列用于接收所述多个馈源天线发送的电磁波，并控制所述电磁波辐射至待检人体的区域，并将接收到的所述人体散射回波反馈至所述多个馈源天线；

位置传感器，所述位置传感器用于实时获取待检人体的位置信息；

多通道毫米波收发组件，所述多通道毫米波收发组件与所述多个馈源天线相连，用于产生所述电磁波，并将所述电磁波传输至所述多个馈源天线，并将所述人体散射回波下变频至基带信号；

控制装置，所述控制装置分别与所述位置传感器、所述多个可重构反射阵列和多通道毫米波收发组件相连，用于获取所述待检人体的位置信息，并根据所述位置信息对所述可重构反射阵列进行控制，以调整所述电磁波的辐射区域，并实时分析所述人体散射回波的基带信号，并根据所述基带信号对所述待检人体进行成像。

2.根据权利要求1所述的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，其特征在于，所述控制装置用于在所述待检人体到达预设位置时，控制与所述预设位置对应的预设馈源天线工作，并控制所述预设馈源天线发射的电磁波进行自适应扫描，并实时分析所述人体散射回波信号的基带信号，并根据所述基带信号得到所述待检人体对应的图像，并根据所述图像判断所述待检人体是否存在嫌疑物品。

3.根据权利要求2所述的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，其特征在于，所述待检人体的区域至少包括待检人体的前面、侧面和背面。

4.根据权利要求3所述的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，其特征在于，所述多个馈源天线至少包括第一至第八馈源天线，所述多个可重构反射阵列至少包括第一和第二可重构反射阵列。

5.根据权利要求4所述的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，其特征在于，所述预设位置包括第一至第三预设位置，所述控制装置用于：

当所述待检人体达到第一预设位置时，控制所述第二馈源天线和第四馈源天线工作，并控制所述第一和第二可重构反射阵列自适应扫描所述被测人体的前面，并实时处理对应的人体散射回波的基带信号；

当所述待检人体达到所述第二预设位置时，控制所述第五至第八馈源天线工作，并控制所述第一和第二可重构反射阵列自适应扫描所述待检人体的侧面，并实时处理对应的人体散射回波的基带信号；

当所述待检人体达到所述第三预设位置时，控制所述第一馈源天线和第三馈源天线工作，并控制所述第一和第二可重构反射阵列自适应扫描所述待检人体的背面，并实时处理对应的人体散射回波的基带信号。

6.根据权利要求1所述的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，其特征在于，所述可重构反射阵列通过集成在其内部的电子开关控制所述电磁波的扫描方向。

7.根据权利要求1所述的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，其特征在于，所述多通道毫米波收发组件通过射频电缆分别与所述多个馈源天线和控制装置相连。

8.根据权利要求1所述的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，其特征在于，所述控制装置通过数据线分别与所述位置传感器和所述多个可重构反射阵列相连。

9.根据权利要求1所述的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，其特征在于，所述多通道毫米波收发组件为八通道毫米波收发组件。

10.根据权利要求1所述的基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统，其特征在于，在安检过程中，所述待检人体的姿势保持双臂张开。