CN110045367A - 柱面阵列天线目标体三维成像的装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了柱面阵列天线目标体三维成像的装置，所述阵列天线模组采用一发N收模式，与现有的人体三维成像雷达装置相比，提高了数据采集效率和获取目标信息的全面性。通过柱面阵列天线电子扫描的方式，实现高效数据采集的。同时保证了方位向孔径位置的精确性，有利于提高成像质量，并且能够获取被观测目标的全方位信息，进一步提高了安检系统的有效性。同时，使用的阵元数目更少，阵列天线硬件成本更低。

Description

柱面阵列天线目标体三维成像的装置

技术领域

本申请涉及三维成像领域，具体涉及柱面阵列天线目标体三维成像的装置。

背景技术

近年来，对于机场、海关等大流客量公共场所的安全检查受到世界各国的 广泛关注。

传统的X光机和金属探测器均无法胜任安全、快速的人体安检工作。人体 表面微波三维成像雷达通过脉冲压缩实现波传播方向的距离分辨，在高度向和 方位向则通过二维合成孔径得到二维分辨率，能够实现对人体随身携带的隐匿 武器进行有效探测，并且对于人体的辐射可近似忽略不计，故而成为近些年来 反恐与公共安检领域的研究热点。

目前人体表面微波三维成像系统主要可以分为两大类：一类是基于线型阵 列沿圆形轨迹运动形成柱面二维孔径的人体表面三维成像系统，该系统能够实 现对人体各角度的全方位检测，但其系统工作效率及定位精度受线性阵列机械 运动的影响较大。另一类则是基于两个平面阵列人体表面三维成像系统，平面 阵列结构能够实现对人体正面和背面的快速有效检测，但无法对人体两侧区域 进行全面成像，存在安检盲区。

发明内容

本申请提供柱面阵列天线目标体三维成像的装置；以解决现有技术中成像 效率低或成像效果不佳的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了如下的技术方案：

本申请提供了柱面阵列天线目标体三维成像的装置，包括：阵列天线模组 和处理器模组；

所述阵列天线模组，包括数个以阵列方式围成柱面的阵元模块；

所述阵元模块，包括一个发射阵元和数个接收阵元；

所述发射阵元，用于发射射频信号；

所述接收阵元，用于接收由本阵元模块的所述射频信号照射目标体产生的 回波信号；其中，所述目标体，设置在所述柱面阵列天线装置内；

所述处理器模组，用于根据预设参数信息获取柱面阵列天线模组的阵元工 作参数，根据所述预设参数信息和所述阵元工作参数依次控制每个阵元模块的 所述发射阵元发射所述射频信号，并通过所述接收单元接收所述回波信号，根 据所述预设参数信息和所述回波信号获取所述目标体的三维图像信息。

优选的，所述阵元模块在高度向和方位向均采用稀疏优化布局方式；

所述阵元模块中的所述发射阵元和所述接收阵元在高度向和方位向均采用 稀疏优化布局方式。

优选的，所述处理器模组，至少包括：

获取参数一模块，用于根据所述预设参数信息获取属于所述阵元工作参数 的所述发射阵元或所述接收阵元的波束信息；

获取参数二模块，用于根据所述预设参数信息及所述阵元工作参数获取属 于所述阵元工作参数的所述发射阵元或所述接收阵元的尺寸信息；

获取参数三模块，用于根据所述预设参数信息及所述阵元工作参数获取属 于所述阵元工作参数的所述发射阵元或所述接收阵元的高度向角度采样间隔信 息和方位向角度采样间隔信息；

获取参数四模块，用于根据所述预设参数信息及所述阵元工作参数获取属 于所述阵元工作参数的所述装置中所述发射阵元总数和所述接收阵元总数。

优选的，所述获取参数一模块，具体用于：

其中，

θ_A，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的沿圆周Y轴方 向的波束宽度；

θ_Z，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的沿Z轴方向 的波束宽度；

λ_c＝c/f_c，表示所述阵元工作参数中所述射频信号或所述回波信号的工作 波长；

c，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的电磁波传播速 度；

f，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的工作频率；

ρ_θ，表示所述预设参数信息中所述装置的方位角度向分辨率；

ρ_Z，表示所述预设参数信息中所述装置的高度向分辨率。

优选的，所述获取参数二模块，具体用于：

其中，

θ_A，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的沿圆周Y轴 方向的波束宽度；

θ_Z，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的沿Z轴方向 的波束宽度；

λ_c＝c/f_c，表示所述阵元工作参数中所述射频信号或所述回波信号的工作 波长；

c，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的电磁波传播速 度；

f，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的工作频率；

l_a，l_z，分别表示所述阵元工作参数中沿Y轴方向和Z轴方向的所述发射 阵元或所述接收阵元的天线尺寸；

K_b，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的波束宽度系 数，其与所述发射阵元或所述接收阵元的天线口径上的电流分布相关连；通常 K_b＝0.886，所述发射阵元的天线和所述接收阵元的天线的尺寸相同。

优选的，所述获取参数三模块，具体用于：

其中，

δ_θ，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的高度向角度 采样间隔信息；

δ_z，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的方位向角度 采样间隔信息；

λ_c＝c/f_c，表示所述阵元工作参数中所述射频信号或所述回波信号的工作 波长；

c，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的电磁波传播速 度；

f，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的工作频率；

R_max，表示所述预设参数信息中观测区域的最大半径，所述观测区域的半 径，是根据所述目标体所占区域的常规值设定的。

优选的，所述获取参数四模块，具体用于：

其中，

N_T，表示所述阵元工作参数中所述装置中所述发射阵元总数；

N_R，表示所述阵元工作参数中所述装置中所述接收阵元总数；

θ_sum，表示所述发射阵元或所述接收阵元的天线的方位角度总和；

H，表示所述预设参数信息中所述发射阵元或所述接收阵元的天线的高度， 根据所述目标体的常规高度设定；

δ_θ，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的高度向角度 采样间隔信息；

δ_z，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的方位向角度 采样间隔信息；

N，表示所述预设参数信息中所述阵元模块中所述接收阵元的数量。

优选的，所述阵列天线模组还包括：微波开关网络，用于接收所述处理器 模组根据所述预设参数信息发送的控制信息依次导通每个阵元模块，使导通的 所述阵元模块的所述发射阵元发射所述射频信号，并使导通的所述阵元模块的 所述接收单元接收所述回波信号。

优选的，所述阵列天线模组还包括：频率源模块，用于接收所述处理器模 组根据所述预设参数信息发送的控制信息生成基带信号，并对所述基带信号进 行倍频处理，生成射频信号。

基于上述实施例的公开可以获知，本申请实施例具备如下的有益效果：

本申请提供了柱面阵列天线目标体三维成像的装置，包括：阵列天线模组 和处理器模组；所述阵列天线模组，包括数个以阵列方式围成柱面的阵元模块； 所述阵元模块，包括一个发射阵元和数个接收阵元；所述发射阵元，用于发射 射频信号；所述接收阵元，用于接收由本阵元模块的所述射频信号照射目标体 产生的回波信号；其中，所述目标体，设置在所述柱面阵列天线装置内；所述 处理器模组，用于根据预设参数信息获取柱面阵列天线模组的阵元工作参数， 根据所述预设参数信息和所述阵元工作参数依次控制每个阵元模块的所述发射 阵元发射所述射频信号，并通过所述接收单元接收所述回波信号，根据所述预 设参数信息和所述回波信号获取所述目标体的三维图像信息。

本申请提供了柱面阵列天线目标体三维成像的装置，所述阵列天线模组采 用一发N收模式，与现有的人体三维成像雷达装置相比，提高了数据采集效率 和获取目标信息的全面性。通过柱面阵列天线电子扫描的方式，实现高效数据 采集的。同时保证了方位向孔径位置的精确性，有利于提高成像质量，并且能 够获取被观测目标的全方位信息，进一步提高了安检系统的有效性。同时，使 用的阵元数目更少，阵列天线硬件成本更低。

附图说明

图1为本申请实施例提供的柱面阵列天线目标体三维成像的装置中阵列天 线模组的几何示意图；

图2为本申请实施例提供的柱面阵列天线目标体三维成像的装置中阵列天 线模组沿方位向展开示意图；

图3为本申请实施例提供柱面阵列天线目标体三维成像的装置中阵列天线 模组的微波开关网络示意图；

图4为本申请实施例提供的柱面阵列天线目标体三维成像的装置的结构图；

图5为本申请实施例提供的柱面阵列天线目标体三维成像的方法的流程图。

具体实施方式

下面，结合附图对本申请的具体实施例进行详细的描述，但不作为本申请 的限定。

应理解的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改。因此，上述说明书 不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本申 请的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并 且与上面给出的对本申请的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起 用于解释本申请的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本 申请的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本申请进行了描述，但本领域 技术人员能够确定地实现本申请的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所 述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本申请的上述和其他方面、特征和优 势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本申请的具体实施例；然而，应当理解，所公开的实施 例仅仅是本申请的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构 并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本申请模糊不清。因此，本文所 公开的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基 础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地 使用本申请。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一 实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本申请的相同或不同实施例 中的一个或多个。

本申请提供柱面阵列天线目标体三维成像的装置；本申请还提供柱面阵列 天线目标体三维成像的方法。在下面的实施例中逐一进行详细说明。其中，图1 为本申请实施例提供的柱面阵列天线目标体三维成像的装置中阵列天线模组的 几何示意图；图2为本申请实施例提供的柱面阵列天线目标体三维成像的装置 中阵列天线模组沿方位向展开示意图；图3为本申请实施例提供柱面阵列天线 目标体三维成像的装置的微波开关网络示意图；图4为本申请实施例提供的柱 面阵列天线目标体三维成像的装置的结构图；图5为本申请实施例提供的柱面 阵列天线目标体三维成像的方法的流程图。

对本申请提供的第一实施例，即柱面阵列天线目标体三维成像的装置的实 施例。

下面结合图1、图2、图3和图4对本实施例进行详细说明。。

请参见图4所示，本实施例提供了柱面阵列天线目标体三维成像的装置， 包括：阵列天线模组和处理器模组。

所述阵列天线模组，包括数个以阵列方式围成柱面的阵元模块。

所述阵元模块，包括一个发射阵元和数个接收阵元。

请参见图1所示，每个虚线表示一个所述阵元模块。本实施例所述阵列天 线模组采用一发N收模式，也就是所述阵列天线模组中每个所述阵元模块中所 述发射阵元发射的射频信号，该射频信号的回拨信号也是由该阵元模块中的所 述接收阵元接收。

本实施例的所述装置采用柱面阵列天线结构，提高了数据采集效率和获取 目标信息的全面性。通过柱面阵列天线电子扫描的方式，实现高效数据采集的。 同时保证了方位向孔径位置的精确性，有利于提高成像质量，并且能够获取被 观测目标的全方位信息，进一步提高了安检系统的有效性。

所述发射阵元，用于发射射频信号。

所述接收阵元，用于接收由本阵元模块的所述射频信号照射目标体产生的 回波信号；其中，所述目标体，设置在所述柱面阵列天线装置内。

所述处理器模组，用于根据预设参数信息获取柱面阵列天线模组的阵元工 作参数，根据所述预设参数信息和所述阵元工作参数依次控制每个阵元模块的 所述发射阵元发射所述射频信号，并通过所述接收单元接收所述回波信号，根 据所述预设参数信息和所述回波信号获取所述目标体的三维图像信息。

所述预设参数信息，在使用阵列天线模组前，为了提高所述阵列天线模组 采集信息的有效性和精度而预设的信息，该信息将数据采集信息与图像生成算 法结合在一起，从而使所述处理器模组获得所述三维图像信息。

所述阵元工作参数，在使用阵列天线模组前，根据所述预设参数信息生成 的与所述阵元模块工作的参数信息，从而提高了所述处理器模组获得所述三维 图像信息的效率。

请参见图2所示，所述阵元模块在高度向和方位向均采用稀疏优化布局方 式。

所述阵元模块中的所述发射阵元和所述接收阵元在高度向和方位向均采用 稀疏优化布局方式。

本实施例所述装置相比于常规单发单收模式，可实现更高效的数据采集， 且所使用的阵元数目更少，阵列天线硬件成本更低。

根据柱面阵列天线目标体三维成像的装置的高度向和方位向的分辨率、采 样准则、观测目标区域半径及系统参数，可计算圆柱阵列在高度向和方位向收 发天线阵元波束宽度、尺寸、采样间隔及数目。

所述处理器模组，至少包括：获取参数一模块、获取参数二模块、获取参 数三模块和获取参数四模块。

所述获取参数一模块，具体用于：

其中，

θ_A，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的沿圆周Y轴 方向的波束宽度；

θ_Z，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的沿Z轴方向 的波束宽度；

λ_c＝c/f_c，表示所述阵元工作参数中所述射频信号或所述回波信号的工作 波长；

c，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的电磁波传播速 度；

f，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的工作频率；

ρ_θ，表示所述预设参数信息中所述装置的方位角度向分辨率；

ρ_Z，表示所述预设参数信息中所述装置的高度向分辨率。

所述获取参数二模块，具体用于：

其中，

θ_A，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的沿圆周Y轴 方向的波束宽度；

θ_Z，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的沿Z轴方向 的波束宽度；

λ_c＝c/f_c，表示所述阵元工作参数中所述射频信号或所述回波信号的工作 波长；

c，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的电磁波传播速 度；

f，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的工作频率；

l_a，l_z，分别表示所述阵元工作参数中沿Y轴方向和Z轴方向的所述发射 阵元或所述接收阵元的天线尺寸；

K_b，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的波束宽度系数， 其与所述发射阵元或所述接收阵元的天线口径上的电流分布相关连；通常 K_b＝0.886，所述发射阵元的天线和所述接收阵元的天线的尺寸相同。

所述获取参数三模块，具体用于：

其中，

δ_θ，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的高度向角度 采样间隔信息；

δ_z，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的方位向角度 采样间隔信息；

λ_c＝c/f_c，表示所述阵元工作参数中所述射频信号或所述回波信号的工作 波长；

c，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的电磁波传播速 度；

f，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的工作频率；

R_max，表示所述预设参数信息中观测区域的最大半径，所述观测区域的半 径，是根据所述目标体所占区域的常规值设定的，通常为0.5米。

所述获取参数四模块，具体用于：

其中，

N_T，表示所述阵元工作参数中所述装置中所述发射阵元总数；

N_R，表示所述阵元工作参数中所述装置中所述接收阵元总数；

θ_sum，表示所述发射阵元或所述接收阵元的天线的方位角度总和；例如，所述目 标体是人体，则可取值范围为240°-360°，是全方位角度360°减去人体进出安 检设备所占用的角度；

H，表示所述预设参数信息中所述发射阵元或所述接收阵元的天线的高度， 根据所述目标体的常规高度设定；例如，所述目标体是人体，则通常H设为2 米；

δ_θ，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的高度向角度 采样间隔信息；

δ_z，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的方位向角度 采样间隔信息；

N，表示所述预设参数信息中所述阵元模块中所述接收阵元的数量。

由于所述阵列天线模组中的所述阵元模块的数目远大于信息传送的通道数 目(单通道发射，N个通道接收)，故需要依次导通所述阵元模块。

本实施例采用微波开关网络解救而上述问题，所述阵列天线模组还包括： 微波开关网络，用于接收所述处理器模组根据所述预设参数信息发送的控制信 息依次导通每个阵元模块，使导通的所述阵元模块的所述发射阵元发射所述射 频信号，并使导通的所述阵元模块的所述接收单元接收所述回波信号。

请参见图3所示，采用的发射开关分为两级，每次导通一个所述阵元模块 的所述发射阵元，接收开关则每次导通同一所述阵元模块对应的N个所述接收 阵元，从而实现一发N收模式。

由于开关阵列依次导通所述阵元模块，分为两级可达到更好的信号隔离效 果；并且分为两级多个模块单元，便于微波开关网络的实施与维护。

所述阵列天线模组还包括：频率源模块，用于接收所述处理器模组根据所 述预设参数信息发送的控制信息生成基带信号，并对所述基带信号进行倍频处 理，生成射频信号。

本申请提供了柱面阵列天线目标体三维成像的装置，所述阵列天线模组采 用一发N收模式，与现有的人体三维成像雷达装置相比，提高了数据采集效率 和获取目标信息的全面性。通过柱面阵列天线电子扫描的方式，实现高效数据 采集的。同时保证了方位向孔径位置的精确性，有利于提高成像质量，并且能 够获取被观测目标的全方位信息，进一步提高了安检系统的有效性。同时，使 用的阵元数目更少，阵列天线硬件成本更低。

与本申请提供的第一实施例相对应，本申请还提供了第二实施例，即柱面 阵列天线目标体三维成像的方法。由于第二实施例基本相似于第一实施例，所 以描述得比较简单，相关的部分请参见第一实施例的对应说明即可。下述描述 的装置实施例仅仅是示意性的。

图5示出了本申请提供的柱面阵列天线目标体三维成像的方法的实施例。 图5为本申请实施例提供的柱面阵列天线目标体三维成像的方法的流程图。

请参见图5所示，本申请提供柱面阵列天线目标体三维成像的方法，包括：

步骤S201，根据预设参数信息获取柱面阵列天线模组的阵元工作参数；其 中，所述柱面阵列天线模组，包括数个以阵列方式围成柱面的阵元模块；所述 阵元模块，包括一个发射阵元和数个接收阵元。

本实施例提供了柱面阵列天线目标体三维成像的装置，所述阵列天线模组 采用一发N收模式，与现有的人体三维成像雷达装置相比，提高了数据采集效 率和获取目标信息的全面性。通过柱面阵列天线电子扫描的方式，实现高效数 据采集的。同时保证了方位向孔径位置的精确性，有利于提高成像质量，并且 能够获取被观测目标的全方位信息，进一步提高了安检系统的有效性。

步骤S202，根据所述预设参数信息和所述阵元工作参数依次控制每个阵元 模块的所述发射阵元发射所述射频信号。

步骤S203，根据所述预设参数信息和所述阵元工作参数通过所述接收阵元 接收由本阵元模块的所述射频信号照射目标体产生的回波信号；其中，所述目 标体，设置在所述柱面阵列天线模组内。

步骤S204，根据所述预设参数信息和所述回波信号获取所述目标体的三维 图像信息。

所述阵元模块在高度向和方位向均采用稀疏优化布局方式。

所述阵元模块中的所述发射阵元和所述接收阵元在高度向和方位向均采用 稀疏优化布局方式。

所述根据所述预设参数信息和所述回波信号获取所述目标体的三维图像信 息，包括：

步骤S204-1，根据所述预设参数信息及所述回波信号获取所述目标体的信 号发射距离历程。

步骤S204-2，根据所述预设参数信息及所述回波信号获取所述目标体的信 号接收距离历程。

步骤S204-3，根据所述信号发射距离历程、所述信号接收距离历程和所述 目标体的信息及所述预设参数信息获取所述目标体的回波信号的信息。

步骤S204-4，根据所述回波信号的信息及后向投影规则获取所述目标体的 三维图像信息。

所述根据所述预设参数信息及所述回波信号获取所述目标体的信号发射距 离历程，包括：

其中，

x_p，y_p，z_p，分别表示所述回波信号描述的所述目标体的空间坐标；

R₀，表示所述预设参数信息中所述柱面阵列天线模组的圆柱半径；

θ_u，表示所述预设参数信息中所述发射阵元的方位角度；

i，表示所述预设参数信息中所述发射阵元的高度向索引序号；

h_i，表示所述预设参数信息中所述发射阵元的高度。

所述根据所述预设参数信息及所述回波信号获取所述目标体的信号接收距 离历程，包括：

其中，

x_p，y_p，z_p，分别表示所述回波信号描述的所述目标体的空间坐标；

R₀，表示所述预设参数信息中所述柱面阵列天线模组的圆柱半径；

θ_v，表示所述预设参数信息中所述接收阵元的方位角度；

j，表示所述预设参数信息中所述接收阵元的高度向索引序号；

h_j，表示所述预设参数信息中所述接收阵元的高度。

对于步进频率连续波信号，所述根据所述信号发射距离历程、所述信号接 收距离历程和所述目标体的信息及所述预设参数信息获取所述目标体的回波信 号的信息，包括：

其中，

x_p，y_p，z_p，分别表示所述回波信号描述的所述目标体的空间坐标；

Ω_(x,y,z)，表示所述目标体的分布空间；

σ(x_p，y_p，z_p)，表示所述目标体的后向散射系数；

u，表示所述预设参数信息中所述发射阵元方位向的位置；

v，表示所述预设参数信息中所述接收阵元方位向的位置；

i，表示所述预设参数信息中所述发射阵元的高度向索引序号；

h_i，表示所述预设参数信息中所述发射阵元的高度；

j，表示所述预设参数信息中所述接收阵元的高度向索引序号；

h_j，表示所述预设参数信息中所述接收阵元的高度；

s(u，v，h_i，h_j，f)，表示所述目标体的回波信号的信息；

c，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的电磁波传播 速度；

f，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的工作频率；

R_t，表示所述信号发射距离历程；

R_r，表示所述信号接收距离历程。

在一发多收模式下，所述根据所述回波信号的信息及后向投影规则获取所 述目标体的三维图像信息，包括：

其中，

x_p，y_p，z_p，分别表示所述回波信号描述的所述目标体的空间坐标；

σ(x_p，y_p，z_p)，表示所述目标体的后向散射系数；

u，表示所述预设参数信息中所述发射阵元方位向的位置；

v，表示所述预设参数信息中所述接收阵元方位向的位置；

i，表示所述预设参数信息中所述发射阵元的高度向索引序号；

h_i，表示所述预设参数信息中所述发射阵元的高度；

j，表示所述预设参数信息中所述接收阵元的高度向索引序号；

h_j，表示所述预设参数信息中所述接收阵元的高度；

s(u，v，h_i，h_j，f)，表示所述目标体的回波信号的信息；

c，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的电磁波传播 速度；

f，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的工作频率。

由于所述阵列天线模组中的所述阵元模块的数目远大于信息传送的通道数 目(单通道发射，N个通道接收)，故需要依次导通所述阵元模块。

本实施例采用微波开关网络解救而上述问题，优选的，所述阵列天线模组 还包括：微波开关网络。

所述根据所述预设参数信息依次控制每个阵元模块的所述发射阵元发射所 述射频信号，包括：

根据所述预设参数信息通过所述微波开关网络依次导通每个阵元模块，使 导通的所述阵元模块的所述发射阵元发射所述射频信号；

所述通过所述接收阵元接收由本阵元模块的所述射频信号照射目标体产生 的回波信号，包括：

通过所述接收阵元接收通过所述微波开关网络导通的所述阵元模块的所述 射频信号照射目标体产生的回波信号。

请参见图3所示，采用的发射开关分为两级，每次导通一个所述阵元模块 的所述发射阵元，接收开关则每次导通同一所述阵元模块对应的N个所述接收 阵元，从而实现一发N收模式。

由于开关阵列依次导通所述阵元模块，分为两级可达到更好的信号隔离效 果；并且分为两级多个模块单元，便于微波开关网络的实施与维护。

所述阵列天线模组还包括：频率源模块。

所述在根据所述预设参数信息依次控制每个阵元模块的所述发射阵元发射 所述射频信号前，还包括：

根据预设参数信息控制所述频率源模块生成基带信号，并由所述频率源模 对所述基带信号进行倍频处理后生成射频信号，以便所述发射阵元发射所述射 频信号。

本申请提供了柱面阵列天线目标体三维成像的方法，所述阵列天线模组采 用一发N收模式，与现有的人体三维成像雷达装置相比，提高了数据采集效率 和获取目标信息的全面性。通过柱面阵列天线电子扫描的方式，实现高效数据 采集的。同时保证了方位向孔径位置的精确性，有利于提高成像质量，并且能 够获取被观测目标的全方位信息，进一步提高了安检系统的有效性。同时，使 用的阵元数目更少，阵列天线硬件成本更低。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保 护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内， 对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请 的保护范围内。

Claims (9)

1.柱面阵列天线目标体三维成像的装置，其特征在于，包括：阵列天线模组和处理器模组；

所述阵列天线模组，包括数个以阵列方式围成柱面的阵元模块；

所述阵元模块，包括一个发射阵元和数个接收阵元；

所述发射阵元，用于发射射频信号；

所述接收阵元，用于接收由本阵元模块的所述射频信号照射目标体产生的回波信号；其中，所述目标体，设置在所述柱面阵列天线装置内；

所述处理器模组，用于根据预设参数信息获取柱面阵列天线模组的阵元工作参数，根据所述预设参数信息和所述阵元工作参数依次控制每个阵元模块的所述发射阵元发射所述射频信号，并通过所述接收单元接收所述回波信号，根据所述预设参数信息和所述回波信号获取所述目标体的三维图像信息。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阵元模块在高度向和方位向均采用稀疏优化布局方式；

所述阵元模块中的所述发射阵元和所述接收阵元在高度向和方位向均采用稀疏优化布局方式。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器模组，至少包括：

获取参数一模块，用于根据所述预设参数信息获取属于所述阵元工作参数的所述发射阵元或所述接收阵元的波束信息；

获取参数二模块，用于根据所述预设参数信息及所述阵元工作参数获取属于所述阵元工作参数的所述发射阵元或所述接收阵元的尺寸信息；

获取参数三模块，用于根据所述预设参数信息及所述阵元工作参数获取属于所述阵元工作参数的所述发射阵元或所述接收阵元的高度向角度采样间隔信息和方位向角度采样间隔信息；

获取参数四模块，用于根据所述预设参数信息及所述阵元工作参数获取属于所述阵元工作参数的所述装置中所述发射阵元总数和所述接收阵元总数。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述获取参数一模块，具体用于：

其中，

θ_A，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的沿圆周Y轴方向的波束宽度；

θ_Z，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的沿Z轴方向的波束宽度；

λ_c＝c/f_c，表示所述阵元工作参数中所述射频信号或所述回波信号的工作波长；

c，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的电磁波传播速度；

f，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的工作频率；

ρ_θ，表示所述预设参数信息中所述装置的方位角度向分辨率；

ρ_Z，表示所述预设参数信息中所述装置的高度向分辨率。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述获取参数二模块，具体用于：

其中，

θ_A，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的沿圆周Y轴方向的波束宽度；

θ_Z，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的沿Z轴方向的波束宽度；

λ_c＝c/f_c，表示所述阵元工作参数中所述射频信号或所述回波信号的工作波长；

c，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的电磁波传播速度；

f，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的工作频率；

l_a，l_z，分别表示所述阵元工作参数中沿Y轴方向和Z轴方向的所述发射阵元或所述接收阵元的天线尺寸；

K_b，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的波束宽度系数，其与所述发射阵元或所述接收阵元的天线口径上的电流分布相关连；通常K_b＝0.886，所述发射阵元的天线和所述接收阵元的天线的尺寸相同。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述获取参数三模块，具体用于：

其中，

δ_θ，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的高度向角度采样间隔信息；

δ_z，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的方位向角度采样间隔信息；

λ_c＝c/f_c，表示所述阵元工作参数中所述射频信号或所述回波信号的工作波长；

c，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的电磁波传播速度；

f，表示所述预设参数信息中所述射频信号或所述回波信号的工作频率；

R_max，表示所述预设参数信息中观测区域的最大半径，所述观测区域的半径，是根据所述目标体所占区域的常规值设定的。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述获取参数四模块，具体用于：

其中，

N_T，表示所述阵元工作参数中所述装置中所述发射阵元总数；

N_R，表示所述阵元工作参数中所述装置中所述接收阵元总数；

θ_sum，表示所述发射阵元或所述接收阵元的天线的方位角度总和；

H，表示所述预设参数信息中所述发射阵元或所述接收阵元的天线的高度，根据所述目标体的常规高度设定；

δ_θ，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的高度向角度采样间隔信息；

δ_z，表示所述阵元工作参数中所述发射阵元或所述接收阵元的方位向角度采样间隔信息；

N，表示所述预设参数信息中所述阵元模块中所述接收阵元的数量。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阵列天线模组还包括：微波开关网络，用于接收所述处理器模组根据所述预设参数信息发送的控制信息依次导通每个阵元模块，使导通的所述阵元模块的所述发射阵元发射所述射频信号，并使导通的所述阵元模块的所述接收单元接收所述回波信号。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阵列天线模组还包括：频率源模块，用于接收所述处理器模组根据所述预设参数信息发送的控制信息生成基带信号，并对所述基带信号进行倍频处理，生成射频信号。