CN106896359A - 主动式毫米波三维全息成像系统及安检系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动式毫米波三维全息成像系统及安检系统，其中成像系统包括：信号收发机用于发射源信号以及将毫米波收发天线阵列回传的接收信号转换为采集信号；数据采集装置用于采集采集信号并获得采集数据；图像处理装置用于根据采集数据和采集数据的空间位置信息合成三维全息图像；平面扫描驱动装置用于驱动毫米波收发天线阵列直线移动；控制装置用于控制信号收发机、数据采集装置、毫米波收发天线阵列和平面扫描驱动装置，以使得所述毫米波收发天线阵列进行平面扫描。本发明弥补了现有的主动式毫米波人体安检系统体积庞大的不足，并且改变了扫描探测方式和系统结构，具有体积小、结构简单、系统损耗低，灵敏度高，结构配置灵活等优点。

Description

主动式毫米波三维全息成像系统及安检系统

技术领域

本发明涉及三维全息成像领域，尤其涉及一种主动式毫米波三维全息成像系统及安检系统。

背景技术

当前国内外反恐反暴意识的提升和形式的严峻，对人体安检方面提出更多要求：第一，需要能够对人体衣物掩盖下的物品实现非脱衣式三维成像检测，提高识别可疑物品的效率；第二，需要拓展检测能力，能够对金属以及非金属实现检测，包括枪支、刀具、炸药、毒品、光盘、现金、液体、胶体、陶瓷、芯片等；第三，需要在保障以上需求的基础上，降低安检系统探测手段对人体健康的危害。

目前，国内外对人体安检的手段主要包括：金属探测、X射线成像、被动毫米波探测、主动毫米波探测。

传统的人员安检，基本是采用金属探测门和手持式金属探测器对人体进行金属违禁品探测，这种方式无法探测出隐匿携带的非金属违禁品，如毒品、炸药等，给安防带来隐患。

基于X射线成像的人体安检仪，可以实现对金属及非金属目标的探测。但由于X线其对人员身体存在辐射危害，不被公众所接受，难以在日常安检中推广使用。

毫米波探测技术具有能够穿透人体衣物，对人体安全，且能够成像，能够识别各类金属及非金属违禁品等诸多优点。近年来随着毫米波技术的发展和器件成本的降低，毫米波探测在人体安检领域逐步引起重视。毫米波探测技术可分为被动式探测和主动式探测。被动式探测技术是通过检测物体自发辐射的微波实现成像，目前这种方式存在精度不高、系统观测实时性差等问题。

主动式探测技术，是设备首先向人体发射毫米波，而后通过接收器检测和人体进行相互作用后的毫米波电磁场，从而对人体成像。该检测技术对人体安全、可获得高分辨率的图像。

现有的主动式毫米波人体安检系统，主要利用平面合成孔径技术、柱面合成孔径技术。目前多使用柱面合成孔径技术，这种技术采取了天线阵列圆周方向机械带动旋转扫描的探测方式。但是，利用柱面合成孔径技术的主动式毫米波人体安检系统，体积庞大，系统损耗大，灵敏度低，结构配置不灵活，且工艺实现难度大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有使用柱面合成孔径技术的主动式毫米波人体安检系统体积庞大、系统损耗大、灵敏度低、结构配置不灵活且工艺实现难度大的缺陷，提供一种体积小、系统损耗低，灵敏度高，结构配置灵活，工艺实现简单，并实现对被检测人员的快速检测的主动式毫米波三维全息成像系统及安检系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供一种主动式毫米波三维全息成像系统，其特点是，包括：

信号收发机，与所述信号收发机连接的毫米波收发天线阵列；

所述信号收发机，用于发射源信号以及将所述毫米波收发天线阵列回传的接收信号转换为采集信号；

数据采集装置，用于采集所述采集信号并获得采集数据，所述采集数据包括在各空间位置和频点的探测波幅度和相位信息；

图像处理装置，用于根据所述采集数据和所述采集数据的空间位置信息合成三维全息图像；

平面扫描驱动装置，用于驱动所述毫米波收发天线阵列直线移动；

控制装置，用于控制所述信号收发机、所述数据采集装置、所述毫米波收发天线阵列和所述平面扫描驱动装置，以使得所述毫米波收发天线阵列进行平面扫描。

其中，所述直线移动包括水平方向上的移动或者竖直方向上移动。

本技术方案将现有的天线阵列圆周方向机械带动旋转扫描的探测方式替换为毫米波收发天线阵列直线移动平面扫描的探测方式，以扫描同样的面积为例，本技术方案的探测方式扫描的区域更小、扫描的效率更高，同时本技术方案的主动式毫米波三维全息成像系统的体积更小，系统损耗更低，灵敏度更高，结构配置更灵活，工艺实现更简单。

较佳地，所述主动式毫米波三维全息成像系统包括两个所述毫米波收发天线阵列；所述平面扫描驱动装置包括驱动结构和两个扫描臂，该些毫米波收发天线阵列分别设置于所述扫描臂上；

所述控制装置，还用于控制所述驱动结构，所述驱动结构驱动该些扫描臂同步或异步直线移动以使得该些毫米波收发天线阵列进行同步或异步平面扫描。

其中，每个扫描臂上分别设置一个毫米波收发天线阵列；控制装置通过控制驱动结构来控制扫描臂，进而控制毫米波收发天线阵列的移动线路；同步直线移动即指两个扫描臂的移动方向和移动速率均相同，同步平面扫描是基于两个扫描臂同步直线移动的前提下的扫描；异步直线移动即指两个扫描臂的移动方向不同但是移动速率相同，异步平面扫描是基于两个扫描臂异步直线移动的前提下的扫描。本技术方案通过两个毫米波收发天线阵列并行工作的方式，大大缩短了扫描时间，避免了待检物体(如人体)在过长的扫描探测期间出现晃动影响成像质量。

较佳地，该些扫描臂通过扫描臂固定件固定在一起，所述驱动结构通过驱动所述扫描臂固定件以带动该些扫描臂同步直线移动；

或者，该些扫描臂相互独立，所述驱动结构分别驱动该些扫描臂以使得该些扫描臂同步直线移动或异步直线移动。

将两个扫描臂固定的形式可以保证两个扫描臂同步移动，进而保证两个毫米波收发天线阵列同步移动；将两个扫描臂独立的形式可以使得两个扫描臂单独控制，可以使它们同步直线移动或异步直线移动，移动方式更灵活。

其中，在该些扫描臂通过扫描臂固定在一起时，驱动结构可以包括一个伺服电机和一个与扫描臂固定件连接的驱动轴，通过伺服电机和驱动轴之间的传动关系带动扫描臂固定件移动，进而带动该些扫描臂同步直线移动；

在该些扫描臂相互独立时，驱动结构可以包括一个伺服电机和若干个与该些扫描臂连接的驱动轴，通过伺服电机和该些驱动轴之间的传动关系带动该些扫描臂同步直线移动，或带动该些扫描臂进行移动方向不同但移动速率相同的异步直线移动；

在该些扫描臂相互独立时，驱动结构还可以包括两个伺服电机和若干个与该些扫描臂连接的驱动轴，两个伺服电机分别连接不同的驱动轴带动两个扫描臂进行移动。

较佳地，所述主动式毫米波三维全息成像系统包括一个所述信号收发机，所述信号收发机固定不移动或随着该些毫米波收发天线阵列移动而同步移动；

所述控制装置，还用于控制两个所述毫米波收发天线阵列依次进行扫描。

本技术方案的两个毫米波收发天线阵列与同一个信号收发机连接，达到了节约系统成本的效果。由于信号收发机与毫米波收发天线阵列连接，所以，在信号收发机固定不移动时，信号收发机与毫米波收发天线阵列之间的连接线应该足够长，以避免因为连接线不够长而限制了毫米波收发天线阵列的移动范围，本技术方案的优点是扫描臂结构简单、体积小、负载小、移动灵活；在信号收发机随着毫米波收发天线阵列的移动而同步移动时，信号收发机与毫米波收发天线阵列之间的连接线则不会在扫描时摆动，本技术方案的优点是信号收发机与毫米波收发天线阵列固定在一起，信号收发机与毫米波收发天线阵列之间的信号传递不容易受到干扰，此技术方案尤其适用于两个扫描臂同步直线移动的情况。

较佳地，所述主动式毫米波三维全息成像系统包括两个所述信号收发机，分别连接不同的毫米波收发天线阵列，该些信号收发机均固定不移动或随着相连的毫米波收发天线阵列的移动而同步移动；

所述控制装置，还用于控制所述毫米波收发天线阵列采用频分扫描方式和/或空分扫描方式进行扫描。

本技术方案的两个毫米波收发天线阵列与不同的信号收发机连接，使得两个毫米波收发天线阵列同时分别独立工作，扫描更为快捷。由于信号收发机与毫米波收发天线阵列连接，所以，在信号收发机固定不移动时，信号收发机与毫米波收发天线阵列之间的连接线应该足够长，以避免因为连接线不够长而限制了毫米波收发天线阵列的移动范围，本技术方案的优点是扫描臂结构简单、体积小、负载小、移动灵活；在信号收发机分别随着对应的毫米波收发天线阵列的移动而同步移动时，信号收发机与毫米波收发天线阵列之间的连接线则不会在扫描时摆动，本技术方案的优点是信号收发机与毫米波收发天线阵列固定在一起，信号收发机与毫米波收发天线阵列之间的信号传递不容易受到干扰。

本技术方案还通过采用频分扫描方式和/或空分扫描方式避免了两个毫米波收发天线阵列扫描时的对向辐射干扰，提高了成像清晰度水平。

较佳地，所述毫米波收发天线阵列包括收发阵列和开关；

所述收发阵列包括具有多个发射天线单元的阵列和具有多个接收天线单元的阵列，发射天线单元的数量与接收天线单元的数量相同，每个发射天线单元对应一个接收天线单元；

所述发射天线单元包括发射单元和发射天线，所述接收天线单元包括接收单元及接收天线；

所述开关包括发射开关和接收开关，所述发射开关、所述发射单元和所述发射天线的数目相同，所述接收开关、所述接收单元和所述接收天线的数目相同；

所述信号收发机依次通过所述发射开关、所述发射单元与所述发射天线连接；

所述接收天线依次通过所述接收单元、所述接收开关与所述信号收发机连接。

其中，具有多个发射天线单元的阵列与具有多个接收天线单元的阵列并排排列，发射天线单元与接收天线单元分列交错或并行分布，该些发射天线单元等间隔排布，该些接收天线单元等间隔排布，该些发射天线单元与接收天线单元等间隔排布。

本技术方案中所述发射天线单元和所述接收天线单元的配置结构具有损耗低，灵敏度高，结构配置灵活，工艺实现简单的优点。为了实现高密度探测波束扫描，所述发射天线单元与所述接收天线单元还可以交错发射和接收。

较佳地，所述信号收发机包括：信号源和接收机；

信号源，用于发射源信号；

所述源信号被传送至发射开关导通的发射单元，发射单元将所述源信号转换为指定工作频率的发射信号，所述发射天线发射所述发射信号，所述发射信号经待检物体反射，由接收天线接收并作为探测信号传送给相连的接收单元，接收单元将探测信号转换为接收信号，所述接收信号经接收开关传送至所述接收机；

接收机，用于接收所述接收信号以及将所述接收信号转换为采集信号，并且将所述采集信号发送至所述数据采集装置。

较佳地，所述平面扫描驱动装置包括：位置信息输出单元，用于输出所述毫米波收发天线阵列的平面扫描位置信息。

本技术方案能够精确地获得毫米波收发天线阵列在水平扫描方向或竖直扫描方向的平面扫描位置，以提高水平扫描方向或竖直扫描方向的平面扫描探测精度。

较佳地，所述控制装置包括时序控制单元，所述毫米波收发天线阵列通过所述位置信息输出单元确定扫描方向上的扫描位置，通过所述时序控制单元实现在不同毫米波收发天线阵列的扫描切换并确定同毫米波收发天线阵列移动方向相垂直方向的扫描位置。

其中，若毫米波收发天线阵列的直线移动为水平扫描方向上的移动，那么，位置信息输出单元可以确定水平扫描方向上的列扫描位置，通过所述时序控制单元实现在竖直扫描方向上的扫描切换并确定竖直方向的扫描位置；若毫米波收发天线阵列的直线移动为竖直扫描方向上的移动，那么，位置信息输出单元可以确定竖直扫描方向上的行扫描位置，通过所述时序控制单元实现在水平扫描方向上的扫描切换并确定水平方向的扫描位置。

本发明还提供一种安检系统，其特点是，包括上述各优选条件任意组合的一种主动式毫米波三维全息成像系统，

以及具有出入口的主体框架，形成扫描区域和待扫描区域；

所述主动式毫米波三维全息成像系统的平面扫描驱动装置，用于驱动毫米波收发天线阵列在所述扫描区域内直线移动；

所述毫米波收发天线阵列的扫描范围在所述待扫描区域内或为整个所述待扫描区域。

其中，所述主体框架可以为长方体，所述扫描区域与所述出入口可以位于所述主体框架的不同侧。

在使用本技术方案的安检系统时，待检物体(如被检人员)通过所述出入口进入和离开待扫描区域，毫米波收发天线阵列对待检物体进行扫描，其中，所述出入口可以为一个门也可以为单独的入口和出口。本技术方案的安检系统具有体积小，节省空间，检测准确等优点。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：本发明采用了毫米波收发天线阵列直线移动平面扫描的探测方式，提高了扫描效率，同时具有体积更小、系统损耗低，灵敏度更高，结构配置灵活，工艺实现简单等优点。

附图说明

图1为本发明实施例1的安检系统的结构示意图。

图2为本发明实施例1的三维全息成像系统的系统示意图。

图3为本发明实施例1的第一信号收发机与第一毫米波收发天线阵列的连接结构示意图。

图4为现有技术中信号收发机与毫米波收发天线阵列的连接结构示意图。

图5为本发明实施例1的安检系统的扫描示意图。

图6为本发明实施例2的安检系统的结构示意图。

图7为本发明实施例2的安检系统的扫描示意图。

图8为本发明实施例3的安检系统的结构示意图。

图9为本发明实施例5的安检系统的结构示意图。

图10为本发明实施例8的安检系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

一种安检系统，包括：主动式毫米波三维全息成像系统，以及具有出入口的主体框架。

如图1所示，所述主体框架1的形状为长方体，设有入口11a和出口11b，所述主体框架1的内部形成待扫描区域12，在入口11a和出口11b之间形成有对称分布的第一扫描区域13a和第二扫描区域13b。

所述三维全息成像系统，如图2所示，包括：两个信号收发机(即第一信号收发机21a和第二信号收发机21b)、两个毫米波收发天线阵列(即第一毫米波收发天线阵列22a和第二毫米波收发天线阵列22b)、平面扫描驱动装置23、控制装置24、数据采集装置25、图像处理装置26和显示器27。

其中，第一信号收发机21a与第一毫米波收发天线阵列22a连接，第二信号收发机21b与第二毫米波收发天线阵列22b连接；控制装置24分别与第一信号收发机21a、第一毫米波收发天线阵列22a、第二信号收发机21b、第二毫米波收发天线阵列22b、平面扫描驱动装置23、数据采集装置25和图像处理装置26连接；数据采集装置25分别与第一信号收发机21a、第二信号收发机21b和图像处理装置26连接；图像处理装置26还与显示器27连接。

第一信号收发机21a，用于发射源信号以及将第一毫米波收发天线阵列22a回传的接收信号转换为采集信号。

第二信号收发机21b，用于发射源信号以及将第二毫米波收发天线阵列22b回传的接收信号转换为采集信号。

数据采集装置25，用于采集所述采集信号并获得采集数据。所述采集数据包括在各空间位置和频点的探测波幅度和相位信息。

图像处理装置26，用于根据所述采集数据和所述采集数据的空间位置信息合成三维全息图像。具体地，所述图像处理装置26可以采用计算机实现。

平面扫描驱动装置23，用于驱动第一毫米波收发天线阵列22a在第一扫描区域13a内直线移动，以及驱动第二毫米波收发天线阵列22b在第二扫描区域13b内直线移动。第一毫米波收发天线阵列22a和第二毫米波收发天线阵列22b所构成的扫描范围在所述待扫描区域12内或为整个所述待扫描区域12。

控制装置24，用于控制第一信号收发机21a、第二信号收发机21b、第一毫米波收发天线阵列22a、第二毫米波收发天线阵列22b、平面扫描驱动装置23和数据采集装置25，以使得第一毫米波收发天线阵列22a和第二毫米波收发天线阵列22b进行平面扫描。

显示器27，用于显示所述三维全息图像。

下面结合图3具体说明一下本实施例中第一信号收发机21a和第一毫米波收发天线阵列22a的结构以及连接关系：

第一信号收发机21a包括：信号源和接收机。信号源，用于发射源信号。接收机，用于接收第一毫米波收发天线阵列22a回传的接收信号以及将所述接收信号转换为采集信号，并且将所述采集信号发送至数据采集装置25。

第一毫米波收发天线阵列22a包括收发阵列和开关。

所述收发阵列包括：具有多个发射天线单元2211的阵列221和具有多个接收天线单元2221的阵列222。发射天线单元2211的数量与接收天线单元2221的数量相同，每个发射天线单元2211对应一个接收天线单元2221。所述发射天线单元2211包括发射单元22111和发射天线22112，所述接收天线单元2221包括接收单元22211及接收天线22212。其中，具有多个发射天线单元的阵列221与具有多个接收天线单元的阵列222并排排列，发射天线单元2211与接收天线单元2221分列交错或并行分布(图中示出的为并行分布)，该些发射天线单元2211等间隔排布，该些接收天线单元2221等间隔排布，发射天线单元2211和接收天线单元2221等间隔排布。所述发射天线单元2211与所述接收天线单元2221交错发射和接收。所述发射天线22112可以为喇叭天线和/或介质杆天线，和/或，所述接收天线22212也可以为喇叭天线和/或介质杆天线。

所述开关包括：包括多个发射开关2231的发射开关阵列223和包括多个接收开关2241的接收开关阵列224。其中，所述发射开关2231、所述发射单元22111和所述发射天线22112的数目相同，所述接收开关2241、所述接收单元22211和所述接收天线22212的数目相同。所述发射开关2231用于对发射单元切换，所述接收开关2241用于对接收单元切换。

每一个发射开关2231分别对应一个发射单元22111和一个发射天线22112，每一个接收开关2241分别对应一个接收单元22211和一个接收天线22212；第一信号收发机21a依次通过一个发射开关2231、一个发射单元22111与一个发射天线22112连接，一个接收天线22212依次通过一个接收单元22211、一个接收开关2241与第一信号收发机21a连接。

信号源发射的源信号被传送至发射开关导通的发射单元，发射单元将所述源信号转换为指定工作频率的发射信号，发射天线发射所述发射信号，所述发射信号经待检物体反射，由接收天线接收并作为探测信号传送给相连的接收单元，接收单元将探测信号转换为接收信号，所述接收信号经接收开关传送至接收机，接收机接收所述接收信号以及将所述接收信号转换为采集信号，并且将所述采集信号发送至所述数据采集装置25。其中，所述源信号可以为步进频率连续波，这里的步进频率连续波是连续的且频率步进的波。典型的工作频率范围为10GHz到400GHz，或者其范围内的一个频段或几个频段，频率点之间的间隔即步长值根据目标范围确定，比如50MHz、100MHz或200MHz等，在每个频点信号收发机输出数十纳秒时间长度的连续波。所述指定工作频率可以介于10GHz到400GHz之间的一个频带或多个频带。

现有技术中，在将信号收发机与毫米波收发天线阵列连接时通常采用图4示出的结构，多个发射天线22112共用一个发射单元22111，每一个发射天线22112分别通过一个发射开关2231与发射单元22111连接；多个接收天线22214共用一个接收单元22211，每一个接收天线22212分别通过一个接收开关2241与接收单元22211连接，发射单元22111和接收单元22211分别与信号收发机连接。

图3示出的本实施例的结构相比于图4示出的现有结构，具有更高的灵敏度，并且工艺更简单，结构配置灵活。另外，本实施例中第二信号收发机21b和第二毫米波收发天线阵列22b的结构以及连接关系与上述的第一信号收发机21a和第一毫米波收发天线阵列22a的结构以及连接关系相同，故不再赘述。

下面结合图1进一步说明本实施例中平面扫描驱动装置23的结构：

如图1所示，所述平面扫描驱动装置用于驱动第一毫米波收发天线阵列22a和第二毫米波收发天线阵列22b异步直线移动，异步直线移动即指两个所述毫米波收发天线阵列的移动方向不同但是移动速率相同。

所述平面扫描驱动装置包括驱动结构231和两个扫描臂(即设置有第一毫米波收发天线阵列22a的第一扫描臂232a和设置有第二毫米波收发天线阵列22b的第二扫描臂232b)。第一扫描臂232a和第二扫描臂232b分别位于出口11b和入口11a的两侧。第一扫描臂232a和第二扫描臂232b相互独立，所述驱动结构231通过分别驱动第一扫描臂232a和第二扫描臂232b，以使得第一毫米波收发天线阵列22a和第二毫米波收发天线阵列22b分别在第一扫描区域13a和第二扫描区域13b内异步直线移动。

为了实现以上异步直线移动，驱动结构231采用以下四种结构中任意一种：

第一种、如图1所示，驱动结构231包括：伺服电机2311、与第一扫描臂232a连接第一驱动轴2312a、与第二扫描臂232b连接的第二驱动轴2312b、第三驱动轴2312c、第四驱动轴2312d、第一导轨2313a和第二导轨2313b。伺服电机2311、第一驱动轴2312a、第二驱动轴2312b、第三驱动轴2312c和第四驱动轴2312d固定于主体框架1的上方(也可以在下方)，第一信号收发机21a和第二信号收发机21b也固定于主体框架1的上方(也可以在下方)且分别靠近第一驱动轴2312a和第二驱动轴2312b，并通过连接线分别与第一毫米波收发天线阵列22a和第二毫米波收发天线阵列22b连接。第一驱动轴2312a、第二驱动轴2312b和第三驱动轴2312c相互平行，第四驱动轴2312d与第三驱动轴2312c垂直。其中，所述第一驱动轴2312a和所述第二驱动轴2312b均为丝杆，所述第三驱动轴2312c和所述第四驱动轴2312d之间、所述第四驱动轴2312d和所述第一驱动轴2312a之间以及所述第四驱动轴2312d和所述第二驱动轴2312b之间分别通过斜齿轮连接。第一导轨2313a和第二导轨2313b固定于主体框架1的下方，并且第一导轨2313a和第一驱动轴2312a平行且在同一竖直平面，第二导轨2313b和第二驱动轴2312b平行且在同一竖直平面。所述第一驱动轴2312a和所述第二驱动轴2312b通过第三驱动轴2312c和第四驱动轴2312d之间的连接关系分别与伺服电机2311相连，在伺服电机2311启动时带动相连的扫描臂移动，同时利用第一导轨2313a与第一驱动轴2312a之间配合引导第一扫描臂232a运动轨迹为直线且不超出第一扫描区域13a，利用第二导轨2313b与第二驱动轴2312b之间配合引导第二扫描臂232b运动轨迹为直线且不超出第二扫描区域13b。另外，第一扫描区域13a和第二扫描区域13b还可采用封闭式防护结构分别将第一扫描臂232a和第二扫描臂232b封闭其中。

第二种、该结构与图1中示出结构基本相同，不同之处在于，所述驱动结构没有第三驱动轴2312c，所述第四驱动轴2312d和所述第一驱动轴2312a之间以及所述第四驱动轴2312d和所述第二驱动轴2312b之间分别通过斜齿轮连接，所述伺服电机直接驱动第四驱动轴2312d，带动相连的扫描臂移动。

第三种、该结构与图1中示出结构基本相同，不同之处在于，该驱动结构中包括的驱动轴只有第一驱动轴2312a、第二驱动轴2312b以及第五驱动轴2312e，第五驱动轴2312e与第一驱动轴2312a平行，所述第五驱动轴2312e通过传送带带动所述第一驱动轴2312a和所述第二驱动轴2312b，进而带动相连的扫描臂移动。

第四种、驱动结构与图1中的驱动结构近似，只不过包括两个伺服电机，两个伺服电机分别连接不同的驱动轴带动第一扫描臂232a和第二扫描臂232b进行移动。也就是说，第一扫描臂232a和第二扫描臂232b分别由不同的伺服电机独立控制。

在所述驱动结构231驱动第一毫米波收发天线阵列22a和第二毫米波收发天线阵列22b分别在第一扫描区域13a和第二扫描区域13b内异步直线移动的前提下，控制装置24进一步采用频分扫描方式和/或空分扫描方式进行异步平面扫描：

所述频分扫描方式为在扫描期间同一时刻两个发射天线阵列提供的发射信号的工作频率不同，所述发射信号为所述源信号经发射单元转换为指定工作频率的信号。为了达到较好的探测效果，所述频分扫描方式中在扫描期间同一时刻两个发射天线阵列提供的发射信号的工作频率具有相等的频率差，优选为50MHz。

所述空分扫描方式为在扫描期间任一时刻两个毫米波收发天线阵列的探测高度不同。为了达到较好的探测效果，所述空分扫描方式中在整个扫描期间，两个毫米波收发天线阵列的探测高度的差值保持不变，例如，将第一毫米波收发天线阵列22a平均分为第一上半部分和第一下半部分，将第二毫米波收发天线阵列22b平均分为第二上半部分和第二下半部分；第一毫米波收发天线阵列22a从所述第一上半部分的第一个天线单元向下扫描至所述第一上半部分最后一个天线单元，同时，第二毫米波收发天线阵列22b从所述第二下半部分的第一个天线单元向下扫描至所述第二下半部分的最后一个天线单元；或者，第一毫米波收发天线阵列22a从所述第一下半部分的第一个天线单元向下扫描至所述第一下半部分的最后一个天线单元，同时，第二毫米波收发天线阵列22b从所述第二上半部分的第一个天线单元向下扫描至所述第二上半部分的最后一个天线单元。

此外，为了精确地获得毫米波收发天线阵列在水平扫描方向的平面扫描位置，提高水平扫描方向的平面扫描探测精度，所述平面扫描驱动装置23还包括：位置信息输出单元，用于输出毫米波收发天线阵列的平面扫描位置信息。

所述控制装置还包括时序控制单元，所述毫米波收发天线阵列通过位置信息输出单元确定水平扫描方向上的列扫描位置，通过所述时序控制单元实现在竖直扫描方向上的扫描切换并确定竖直方向的扫描位置。

本实施例的安检系统可以用于飞机场、火车站等场所的安检，具体的使用方式为：系统加电；系统进入安检扫描工作状态，待检人员3由入口11a进入后，在待扫描区域12的中心位置静止站立，安检人员启动扫描，平面扫描驱动装置23在控制装置24的控制下驱动安装在扫描臂上的信号收发机、毫米波收发天线阵列，如图5所示，分置于主体框架1的两个扫描区域内的毫米波收发天线阵列对待扫描区域12进行并行平面扫描(图中箭头表示扫描臂的移动方向)。通过平面扫描驱动装置23的扫描位置信息输出单元确定水平方向上的列扫描位置，通过控制装置的时序控制单元实现在竖直扫描方向上的扫描切换并确定竖直方向的扫描位置。数据采集装置25采集的各天线单元的扫描数据即在各空间位置和频点的探测波幅度和相位信息，送入图像处理装置26。图像处理装置26对采集到的待检人员的扫描数据进行处理，合成三维全息图像，识别和标示危险可疑物品，再由显示器27进行显示。完成扫描后，待检人员3由出口11b离开。

实施例2

本实施例的安检系统与实施例1的安检系统基本相同，不同之处在于，本实施例的安检系统的主动式毫米波三维全息成像系统的平面扫描驱动装置用于驱动第一毫米波收发天线阵列22a和第二毫米波收发天线阵列22b同步直线移动，所述同步直线移动是指两个毫米波收发天线阵列同向移动且移动速率相同。

本实施例的平面扫描驱动装置包括实施例1中的驱动结构231和两个扫描臂(即设置有第一毫米波收发天线阵列22a的第一扫描臂232a和设置有第二毫米波收发天线阵列22b的第二扫描臂232b)，第一扫描臂232a和第二扫描臂232b可以相互独立(如实施例1给出的结构)，通过对第一扫描臂232a和第二扫描臂232b采用相同的控制以使得两个扫描臂同步移动，可以如图6示出的第一扫描臂232a和第二扫描臂232b不相互独立，而是通过扫描臂固定件233固定在一起。驱动结构直接驱动扫描臂固定件233移动就可以实现第一扫描臂232a和第二扫描臂232b的同步移动，即第一毫米波收发天线阵列22a和第二毫米波收发天线阵列22b分别在第一扫描区域13a和第二扫描区域13b内同步直线移动，进行同步平面扫描。

本实施例的安检系统的主动式毫米波三维全息成像系统的第一信号收发机21a固定于第一扫描臂232a上随着第一毫米波收发天线阵列的移动而同步移动。第二信号收发机21b固定于第二扫描臂232b上，随着第二毫米波收发天线阵列的移动而同步移动。

在使用本实施例的安检系统时，分置于主体框架1的两个扫描区域内的毫米波收发天线阵列对待扫描区域12进行如图7所示的并行平面扫描(图中箭头表示扫描臂的移动方向)。

实施例3

本实施例的安检系统与实施例1的安检系统基本相同，不同之处在于，本实施例的安检系统的毫米波主动式三维全息成像系统的第一信号收发机随着第一毫米波收发天线阵列的移动而同步移动，第二信号收发机随着第二毫米波收发天线阵列的移动而同步移动。具体如图8所示，第一信号收发机21a固定于第一扫描臂232a上，第二信号收发机21b固定于第二扫描臂232b上。

实施例4

本实施例的安检系统与实施例2的安检系统基本相同，不同之处在于，本实施例的安检系统的第一信号收发机和第二信号收发机固定于主体框架上，主动式毫米波三维全息成像系统的第一信号收发机不随着第一毫米波收发天线阵列的移动而同步移动，第二信号收发机不随着第二毫米波收发天线阵列的移动而同步移动。

实施例5

本实施例的安检系统与实施例2的安检系统基本相同，不同之处在于，如图9所示，本实施例的安检系统的主动式毫米波三维全息成像系统包括一个信号收发机21，信号收发机21固定与主体框架1上。信号收发机21还分别与第一毫米波收发天线阵列232a和第二毫米波收发天线阵列232b连接。所述控制装置还用于控制两个所述毫米波收发天线阵列依次进行扫描。具体可以采用以下方式进行扫描：

第一毫米波开关天线阵列和第二毫米波开关天线阵列，选定某个天线单元为起始扫描单元，并从起始扫描天线单元依次扫描完所有天线单元。如，第一毫米波开关天线阵列从一端的第一个天线单元向另一端扫描至最后一个天线单元，随后，第二毫米波开关天线阵列从一端的第一个天线单元向另一端扫描至最后一个天线单元。

实施例6

本实施例的安检系统与实施例5的安检系统基本相同，不同之处在于，本实施例的安检系统的主动式毫米波三维全息成像系统的平面扫描驱动装置与实施例2相同，用于驱动第一毫米波收发天线阵列22a和第二毫米波收发天线阵列22b同步直线移动。

本实施例的平面扫描驱动装置包括实施例2中的驱动结构231和实施例2中通过扫描臂固定件233固定在一起的两个扫描臂(即设置有第一毫米波收发天线阵列22a的第一扫描臂232a和设置有第二毫米波收发天线阵列22b的第二扫描臂232b)，以实现第一扫描臂232a和第二扫描臂232b的同步移动，即第一毫米波收发天线阵列22a和第二毫米波收发天线阵列22b分别在第一扫描区域13a和第二扫描区域13b内同步直线移动。

实施例7

本实施例的安检系统与实施例5的安检系统基本相同，不同之处在于，本实施例的安检系统的主动式毫米波三维全息成像系统的信号收发机21随着第一毫米波收发天线阵列的移动而同步移动或者随着第二毫米波收发天线阵列的移动而同步移动。具体如，信号收发机21固定于第一扫描臂232a或第二扫描臂232b。

实施例8

本实施例的安检系统与实施例6的安检系统基本相同，不同之处在于，本实施例的安检系统的主动式毫米波三维全息成像系统的信号收发机21随着第一毫米波收发天线阵列和第二毫米波收发天线阵列的移动而同步移动。具体如图10所示，信号收发机21固定于扫描臂固定件233上。

在实施例1-8中，毫米波收发天线阵列都是在水平方向上直线移动，通过改变扫描臂的放置方向或移动方向、驱动轴的位置等方式，也可实现毫米波收发天线阵列在竖直方向上的直线移动或者其它方向上的直线移动，具体实施方式与上述方向类似，故不再赘述。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种主动式毫米波三维全息成像系统，其特征在于，包括：

信号收发机，与所述信号收发机连接的毫米波收发天线阵列；

所述信号收发机，用于发射源信号以及将所述毫米波收发天线阵列回传的接收信号转换为采集信号；

数据采集装置，用于采集所述采集信号并获得采集数据，所述采集数据包括在各空间位置和频点的探测波幅度和相位信息；

图像处理装置，用于根据所述采集数据和所述采集数据的空间位置信息合成三维全息图像；

平面扫描驱动装置，用于驱动所述毫米波收发天线阵列直线移动；

控制装置，用于控制所述信号收发机、所述数据采集装置、所述毫米波收发天线阵列和所述平面扫描驱动装置，以使得所述毫米波收发天线阵列进行平面扫描。

2.如权利要求1所述的主动式毫米波三维全息成像系统，其特征在于，所述主动式毫米波三维全息成像系统包括两个所述毫米波收发天线阵列；所述平面扫描驱动装置包括驱动结构和两个扫描臂，该些毫米波收发天线阵列分别设置于所述扫描臂上；

所述控制装置，还用于控制所述驱动结构，所述驱动结构驱动该些扫描臂同步或异步直线移动以使得该些毫米波收发天线阵列进行同步或异步平面扫描。

3.如权利要求2所述的主动式毫米波三维全息成像系统，其特征在于，该些扫描臂通过扫描臂固定件固定在一起，所述驱动结构通过驱动所述扫描臂固定件以带动该些扫描臂同步直线移动；

或者，该些扫描臂相互独立，所述驱动结构分别驱动该些扫描臂以使得该些扫描臂同步直线移动或异步直线移动。

4.如权利要求2或3所述的主动式毫米波三维全息成像系统，其特征在于，所述主动式毫米波三维全息成像系统包括一个所述信号收发机，所述信号收发机固定不移动或随着该些毫米波收发天线阵列移动而同步移动；

所述控制装置，还用于控制两个所述毫米波收发天线阵列依次进行扫描。

5.如权利要求2或3所述的主动式毫米波三维全息成像系统，其特征在于，所述主动式毫米波三维全息成像系统包括两个所述信号收发机，分别连接不同的毫米波收发天线阵列，该些信号收发机均固定不移动或分别随着相连的毫米波收发天线阵列的移动而同步移动；

所述控制装置，还用于控制所述毫米波收发天线阵列采用频分扫描方式和/或空分扫描方式进行扫描。

6.如权利要求1所述的主动式毫米波三维全息成像系统，其特征在于，所述毫米波收发天线阵列包括收发阵列和开关；

所述收发阵列包括具有多个发射天线单元的阵列和具有多个接收天线单元的阵列，发射天线单元的数量与接收天线单元的数量相同，每个发射天线单元对应一个接收天线单元；

所述发射天线单元包括发射单元和发射天线，所述接收天线单元包括接收单元及接收天线；

所述开关包括发射开关和接收开关，所述发射开关、所述发射单元和所述发射天线的数目相同，所述接收开关、所述接收单元和所述接收天线的数目相同；

所述信号收发机依次通过所述发射开关、所述发射单元与所述发射天线连接；

所述接收天线依次通过所述接收单元、所述接收开关与所述信号收发机连接。

7.如权利要求6所述的主动式毫米波三维全息成像系统，其特征在于，所述信号收发机包括：信号源和接收机；

信号源，用于发射源信号；

所述源信号被传送至发射开关导通的发射单元，发射单元将所述源信号转换为指定工作频率的发射信号，所述发射天线发射所述发射信号，所述发射信号经待检物体反射，由接收天线接收并作为探测信号传送给相连的接收单元，接收单元将探测信号转换为接收信号，所述接收信号经接收开关传送至所述接收机；

接收机，用于接收所述接收信号以及将所述接收信号转换为采集信号，并且将所述采集信号发送至所述数据采集装置。

8.如权利要求1所述的主动式毫米波三维全息成像系统，其特征在于，所述平面扫描驱动装置包括：位置信息输出单元，用于输出所述毫米波收发天线阵列的平面扫描位置信息。

9.如权利要求8所述的主动式毫米波三维全息成像系统，其特征在于，所述控制装置包括时序控制单元，所述毫米波收发天线阵列通过所述位置信息输出单元确定扫描方向上的扫描位置，通过所述时序控制单元实现在不同毫米波收发天线阵列的扫描切换并确定同毫米波收发天线阵列移动方向相垂直方向的扫描位置。

10.一种安检系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的主动式毫米波三维全息成像系统，

以及具有出入口的主体框架，形成扫描区域和待扫描区域；

所述主动式毫米波三维全息成像系统的平面扫描驱动装置，用于驱动毫米波收发天线阵列在所述扫描区域内直线移动；

所述毫米波收发天线阵列的扫描范围在所述待扫描区域内或为整个所述待扫描区域。