CN112558064B - 一种基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统 - Google Patents

一种基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112558064B
CN112558064B CN202011069875.9A CN202011069875A CN112558064B CN 112558064 B CN112558064 B CN 112558064B CN 202011069875 A CN202011069875 A CN 202011069875A CN 112558064 B CN112558064 B CN 112558064B
Authority
CN
China
Prior art keywords
millimeter wave
electromagnetic surface
array
receiving
transmitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011069875.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112558064A (zh
Inventor
李世勇
赵国强
王硕光
敬汉丹
孙厚军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN202011069875.9A priority Critical patent/CN112558064B/zh
Publication of CN112558064A publication Critical patent/CN112558064A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112558064B publication Critical patent/CN112558064B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/887—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for detection of concealed objects, e.g. contraband or weapons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/005—Prospecting or detecting by optical means operating with millimetre waves, e.g. measuring the black losey radiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/20—Detecting, e.g. by using light barriers using multiple transmitters or receivers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本公开的可重构电磁表面阵列的三维成像系统，通过毫米波信号产生单元用于产生毫米波激励信号；可重构电磁表面发射阵列用于发射和调制毫米波激励信号，经调制的毫米波激励信号聚焦到目标区域相应位置；可重构电磁表面接收阵列用于接收目标区域的毫米波回波信号；波束扫描控制单元用于向可重构电磁表面发射阵列和接收阵列发送毫米波的动态指令和扫描同步指令，同步调整可重构电磁表面发射阵列和接收阵列的动态相位；数据处理单元用于存储和处理所述毫米波回波得到所述目标区域的三维成像。能够使空间扫描次数降低数个量级，综合稀疏阵列与实波束成像优势，能够实现人流量大时的通过式快速安检，对人体进行快速扫描成像。

Description

一种基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统
技术领域
本公开属于安检技术领域，特别涉及一种基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统。
背景技术
公共安全问题是国际社会的广泛关注的焦点。机场、地铁、车站、广场等人 员密集的场所是袭击事件发生的主要地点，那么对安检系统的准确性、实时性、 智能性和环境适用性也提出了更高的要求。
近几年毫米波安检成像技术是新型安检技术，具有安全性高、穿透性好、不同材料的电磁散射特性具有差异性等优点，已成为人体安检技术的主流发展方向。
毫米波安检成像主要分为主动与被动两种模式。主动成像方式对环境的依赖性较低，获取的信息量更丰富，图像信噪比及对比度较高，可实现目标三维成像主要有美国JPL实验室研制的毫米波单通道二维机械扫描成像系统；美国L3公司研制的电扫描与机械扫描相结合的ProVision毫米波人体成像安检系统；德国 Rohde&Schwarz公司基于MIMO面阵的QPS毫米波成像系统、英国Smith Detection公司基于两维反射阵的Eqo成像系统。而英美等国家开展太赫兹频段人体安检成像技术研究，多采用被动体制。
可重构数字电磁表面引起了广泛的关注和研究。在可重构数字电磁表面单元设计中集成半导体电子器件或微机电系统(MEMS)，使阵列辐射和调相器件合二为一，可重构天线具备传统反射面天线和相控阵天线的优势，轻薄易共形、易形成大口面，易于向高频发展，且毫米波频段可以采用较成熟的半导体工艺实现高精度、低成本的批量生产。
可重构电磁表面利用压控二极管控制反射单元，不需要多路射频通道即可实现波束空间扫描，可以将可重构电磁表面压控二极管替代传统天线阵元用于收发阵列的子阵设计，可以在电磁表面子阵宽波束扫描的基础上，结合数字波束扫描完成三维高分辨成像，提高了波束扫描效率。
但是，现有的上述毫米波成像系统在处理算法及系统成本方面难以同时满足人员密集区域的快速通过式人体安检需求。因此，亟需一种新的成像系统探究满足人员密集区域的快速通过式人体安检需求。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统，能够使空间扫描次数降低数个量级，综合稀疏阵列与实波束成像优势，能够实现人流量大时的通过式快速安检，对人体进行快速扫描成像。
根据本公开的一方面，提出了一种基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统，所述系统包括：
毫米波信号产生单元，用于产生毫米波激励信号；
可重构电磁表面发射阵列，用于发射和调制所述毫米波激励信号，经调制的所述毫米波激励信号聚焦到目标相应位置；
可重构电磁表面接收阵列，用于接收所述目标区域反射的毫米波回波信号、调制和处理所述毫米波回波信号；
波束扫描控制单元，用于向所述可重构电磁表面发射阵列和/或接收阵列发送毫米波的动态指令和扫描同步指令，同步调整所述可重构电磁表面发射阵列和接收阵列的动态相位；
数据处理单元，用于存储和处理所述毫米波回波得到所述目标区域的三维成像。
在一种可能的实现方式中，所述可重构电磁表面发射阵列包括N个相同的可重构电磁表面发射子阵列，且相邻的可重构电磁表面发射子阵列部分重叠，N为正整数。
在一种可能的实现方式中，所述可重构电磁表面发射子阵列包括：毫米波发射链路、发射馈源、电磁表面发射天线子阵、发射子阵配相控制单元；
其中，所述毫米波发射链路，用于处理和发射所述毫米波激励信号；
所述发射馈源，用于将经过处理的所述毫米波激励信号照射到所述电磁表面发射天线子阵；
所述发射子阵配相控制单元，用于调制照射到所述电磁表面发射天线子阵的所述毫米波激励信号的相位；
所述电磁表面发射天线子阵，用于将经过调制的所述毫米波激励信号聚焦到所述目标区域某处。
在一种可能的实现方式中，所述发射子阵配相控制单元由二极管构成，根据所述动态指令控制二极管的通断状态，调制照射到所述电磁表面发射天线子阵的所述毫米波激励信号的相位聚焦于目标区域的相应位置。
在一种可能的实现方式中，所述可重构电磁表面接收阵列包括N个相同的可重构电磁表面接收子阵列，且相邻的可重构电磁表面接收子阵列部分重叠，N为正整数。
在一种可能的实现方式中，所述可重构电磁表面接收子阵列包括：毫米波接收链路、接收馈源、电磁表面接收天线子阵、接收子阵配相控制单元；
所述电磁表面接收天线子阵，用于接收所述目标区域反射的毫米波的回波信号；
所述接收子阵配相控制单元，用于调制所述毫米波的回波信号的相位；
所述接收馈源，用于接收所述电磁表面接收天线子阵反射的经过相位改变的所述毫米波的回波信号；
所述毫米波接收链路，用于将接收的所述毫米波的回波信号进行信号处理。
在一种可能的实现方式中，所述接收子阵配相控制单元由二极管构成，根据所述动态指令控制二极管的通断状态，调制所述毫米波的回波信号的相位。
在一种可能的实现方式中，所述数据处理单元包括：混频器、数据采集记录仪和人机交互单元；
其中，混频器，用于将接收的经处理的所述毫米波信号和所述毫米波信号产生单元产生的下变频信号混和为中频信号；
所述数据采集记录仪，用于采集和存储所述中频信号；
所述人机交互单元，用于处理所述中频信号得到所述目标区域的三维成像。
本公开的可重构电磁表面阵列的三维成像系统，通过包括：毫米波信号产生单元，用于产生毫米波激励信号；可重构电磁表面发射阵列，用于发射所述毫米波激励信号，经调制的所述毫米波激励信号聚焦到目标区域的相应位置；可重构电磁表面接收阵列，用于接收所述目标区域反射的毫米波回波信号、调制和处理所述毫米波回波信号；波束扫描控制单元，用于向所述可重构电磁表面发射阵列和接收阵列发送毫米波的动态指令和扫描同步指令，同步调整所述可重构电磁表面发射阵列和接收阵列的动态相位；数据处理单元，用于存储和处理所述毫米波回波得到所述目标区域的三维成像。能够使空间扫描次数降低数个量级，综合稀疏阵列与实波束成像优势，能够实现人流量大时的通过式快速安检，对人体进行快速扫描成像。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明公开的其它特征及方面将进行详细阐述。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出根据本公开一实施例的基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统原理图；
图2示出根据本公开另一实施例的基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统框图；
图3a-3d示出根据本公开一实施例的可重构电磁表面阵列的子阵列重叠复用示意图；
图4示出根据本公开一实施例的基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统的结构示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
图1示出根据本公开一实施例的基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统原理框图。该系统易于布置，应用环境适用性强，可以实现不停留的人体安检，可以应用于机场和高通量的地铁、火车站等环境下的人体安检。如图1所示，该系统可以包括：
毫米波信号产生单元，用于产生毫米波激励信号；
可重构电磁表面发射阵列，用于发射和调制所述毫米波激励信号，反射经调制的所述毫米波激励信号聚焦到目标区域的相应位置；
可重构电磁表面接收阵列，用于接收所述目标区域反射的毫米波回波信号、调制和处理所述毫米波回波信号；
波束扫描控制单元，用于向所述可重构电磁表面发射阵列和/或接收阵列发送毫米波的动态指令和扫描同步指令，同步调整所述可重构电磁表面发射阵列和接收阵列的动态相位；
数据处理单元，用于存储和处理所述毫米波回波得到所述目标区域的三维成像。
图2示出根据本公开另一实施例的基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统框图。
在一示例中，如图2所示，毫米波信号产生单元可以N路发射阵列的毫米波激励信号，与基带信号混频调制后传输N路发射信号到可重构电磁表面发射阵列。毫米波信号产生单元还可以产生N路接收阵列的下变频本振信号，用于对可重构电磁表面接收阵列输出的毫米波回波信号进行混频，将毫米波回波信号下变频到基带信号再处理。
发射一维线阵(可重构电磁表面发射阵列)可以包括N个相同的可重构电磁表面发射子阵列，且相邻的可重构电磁表面发射子阵列部分重叠，N为正整数。这样可以通过对所述可重构电磁表面发射子阵列的重叠阵元进行相位补偿，调整所述可重构电磁表面发射子阵列的多通道发射数字波束的相位使不同收发子阵的多通道数字合成波束聚焦到目标区域的不同位置。
接收一维线阵(可重构电磁表面接收阵列)可以包括N个相同的可重构电磁表面接收子阵列，且相邻的可重构电磁表面接收子阵列部分重叠，其中，N个相同的可重构电磁表面接收子阵列与N个相同的可重构电磁表面发射子阵列一一相对应，N为正整数。
图3a-3d示出根据本公开一实施例的可重构电磁表面阵列的子阵列重叠复用示意图。
可重构电磁表面发射子阵列和可重构电磁表面接收子阵列的重叠复用原理相同，下面以可重构电磁表面接收阵列为例进行说明，如图3a-3d所示，可重构电磁表面接收阵列可以包括4个接收馈源，从左至右分别为第一接收馈源、第二接收馈源、第三接收馈源、第四接收馈源。如图3a所示，第一接收馈源对应第一个6*6的电磁表面接收天线单元及其二极管相位控制阵列(第一可重构电磁表面接收子阵列)，如图3b所示，第二接收馈源对应第二个6*6的电磁表面接收天线单元及其二极管相位控制阵列(第二可重构电磁表面接收子阵列)，第一子阵列与第二子阵列重叠复用从左至右第4-6列的3*6的电磁表面接收天线单元及其二极管相位控制阵列，如图3c所示，第三接收馈源对应第三个6*6的电磁表面接收天线单元及其二极管相位控制阵元阵列(第三可重构电磁表面接收子阵列)，第二子阵列与第三子阵列重叠复用从左至右第7-9列的3*6的电磁表面接收天线单元及其二极管相位控制阵列，如图3d所示，第四接收馈源对应第四个6*6的电磁表面接收天线单元及其二极管相位控制阵列(第四可重构电磁表面接收子阵列)，第三子阵列与第四子阵列重叠复用从左至右第10-12列的3*6的天线单元及其二极管相位控制阵列。这样可以通过调整二极管相位控制单元的相位，进而调整电磁表面接收天线单元的相位对所述可重构电磁表面接收子阵的重叠阵元进行相位补偿，调整所述可重构电磁表面接收子阵的多通道接收数字波束的相位，使不同收发子阵的所述多通道数字合成波束聚焦到目标区域的不同位置，且分别与可重构电磁表面发射子阵列的多通道发射数字波束聚焦到目标区域的不同位置相对应。
本公开的可重构电磁表面阵列的三维成像系统，通过包括：毫米波信号产生单元，用于产生毫米波激励信号；可重构电磁表面发射阵列，用于发射和调制所述毫米波激励信号，经调制的毫米波信号聚焦到目标区域相应位置；可重构电磁表面接收阵列，用于接收所述目标区域反射的毫米波回波信号；波束扫描控制单元，用于向所述可重构电磁表面发射阵列和接收阵列发送毫米波的动态指令和扫描同步指令，同步调整所述可重构电磁表面发射阵列和接收阵列的动态相位；数据处理单元，用于存储和处理所述毫米波回波得到所述目标区域的三维成像。能够使空间扫描次数降低数个量级，综合稀疏阵列与实波束成像优势，能够实现人流量大时的通过式快速安检，对人体进行快速扫描成像。
在一种可能的实现方式中，可重构电磁表面发射子阵列可以包括毫米波发射链路、发射馈源、电磁表面发射天线子阵、发射子阵配相控制单元。
毫米波发射链路中信号处理部分，用于接收和处理(倍频、滤波和放大)毫米波激励信号，然后将经过倍频、滤波和放大的毫米波激励信号输出到发射馈源。
发射馈源，可以接收经过处理的所述毫米波激励信号，并将接收的经处理的毫米波激励信号照射到电磁表面发射天线子阵。
发射子阵配相控制单元，用于调制照射到所述电磁表面发射天线子阵的所述毫米波激励信号的相位。
电磁表面发射天线子阵，用于将经过调制的所述毫米波激励信号反射到所述目标区域并聚焦。
在一示例中，发射子阵配相控制单元可以为由二极管构成，根据波束扫描单元(图2中的波束扫描控制板卡)发送给可重构电磁表面发射阵列的动态指令控制二极管的通断状态，以调制照射到电磁表面发射天线子阵(二极管子阵)的毫米波激励信号的相位，使可重构电磁表面发射阵列的毫米波信号聚焦到特定位置。
在一种可能的实现方式中，可重构电磁表面接收子阵列可以包括毫米波接收链路、接收馈源、电磁表面接收天线子阵、接收子阵配相控制单元。
电磁表面接收天线子阵可以用于接收目标区域反射的毫米波的回波信号。
接收子阵配相控制单元可以用于调制所述毫米波的回波信号的相位。
接收馈源可以用于接收电磁表面接收天线子阵反射的经过相位改变的毫米波的回波信号。
毫米波接收链路可以用于将接收的所述毫米波的回波信号进行信号处理，其中，信号处理可以为低噪声放大、下变频、滤波和中频放大等处理。
在一示例中，接收子阵配相控制单元可以由二极管构成，根据波束扫描单元发送给可重构电磁表面接收阵列的动态指令控制二极管通断的状态调制毫米波的回波信号的相位，使毫米波回波信号聚焦到目标区域的特定位置，使可重构电磁表面发射阵列发射的毫米波信号和重构电磁表面接收阵列反射的回波信号在目标区域正交且聚焦到特定位置进行宽波束粗扫描和数字合成波束的窄波束扫描。
图4示出根据本公开一实施例的基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统的结构示意图。
其中，发射馈源可以为宽波束发射天线馈源，宽波束发射天线馈源发射宽带射频信号。由于三维成像距离属于近场范围，可重构电磁表面接收馈源5同时接收由可重构数字电磁表面发射或接收阵列3反射或透射的射频信号，经过信号处理系统处理后获得基带复信号。
可重构电磁表面发射或接收阵列3上的可重构电磁表面发射或接收阵列的子阵单元1的通断状态可以通过计算可重构数字电磁表面发射天线到三维成像系统目标平面聚焦点、再到可重构电磁表面发射或接收阵列的子阵单元1、最后到可重构数字电磁表面接收天线产生的波程差来获得可重构电表面发射或接收阵列的子阵单元所需要补偿的相位，并用1bit量化离散的方式获取可重构发射或接收阵列的子阵单元1的通断状态。
以可重构电磁表面接收阵列为例进行说明，可重构电磁表面接收天线阵列包括：宽波束接收馈源5，其波束方向指向可重构电磁表面发射或接收阵列3的中心位置4；可重构电磁表面发射或接收阵列3上沿着x轴与z轴(分别对应方位向与高度向)布满了可重构电磁表面发射或接收阵列的子阵单元1，每一个可重构电磁表面发射或接收阵列的子阵单元1产生的相位调制由其相应的二极管的通断状态控制。成像系统通过调整二极管的通断来调控可重构电磁表面发射或接收阵列的子阵单元1的相位，使可重构电磁表面发射或接收阵列3的波束聚焦于三维成像目标平面6上的某聚焦点，如2所示。如图4所示，沿着x或z 轴方向上分布着与可重构电磁表面发射或接收阵列3相同的可重构电磁表面发射或接收阵列2。
波束扫描控制板卡可以根据三维扫描策略，向发射一维线阵和接收一维线阵发送毫米波的动态指令和扫描同步指令，同步调整发射一维线阵和接收一维线阵的动态相位。
如图2所示，数据处理单元可以包括：混频器(图中未示出)、多通道高速数据采集记录仪(数据采集记录仪)和主控计算机(人机交互单元)。其中，混频器可以将回波信号和毫米波信号产生单元产生的本振信号混频为中频信号。
多通道高速数据采集记录仪，根据波速扫描控制板卡的采集触发指令，采集和存储中频信号和相应的回波数据记录；
主控计算机，用于处理所述中频信号得到所述目标区域的三维成像。另外，主控计算机还用于完成人机交互，设定三维成像模式和参数，进行系统初始化以及发送工作指令。
应用示例：
如图2所示，当十字型可重构电磁表面阵列的三维成像系统集成后，首先采用标准件进行三维成像前校准，然后，波束扫描控制板卡根据三维扫描策略向每个发射子阵和接收子阵的配相控制板卡发送毫米波束的动态指向命令和三维扫描同步信号。发射子阵配相控制板卡和接收子阵配相控制板卡根据毫米波波束的动态指向指令调整发射子阵配相控制板卡和接收子阵配相控制板卡的相位，进而根据动态指向指令和三维扫描同步信号同步调整发射子阵和接收子阵的电磁表面天线子阵的相位，使发射子阵发射的毫米波激励信号和接收子阵接收的毫米波接收信号能够在目标成像特定区域完成毫米波数字波束合成以聚焦到目标成像区域的预定位置为扫描波束，同理，可以将不同发射子阵和接收子阵的毫米波波束聚焦到目标成像区域的不同位置完成目标区域的三维扫描。
毫米波信号产生单元产生N路的发射一维线阵的毫米波激励信号，毫米波激励信号经过完毫米波发射链路的倍频、滤波和放大处理后，输出到发射馈源，发射馈源照射到发射子阵的电磁表面天线上，毫米波发射子阵配相控制板卡根据成像区域的聚焦位置调整可重构电磁表面发射子阵列中二极管的通断状态，以控制波束在成像区域的聚焦位置。电磁表面天线子阵将经过相位调整后的毫米波信号反射到目标区域的被测人体相应区域上。
接收子阵的电磁表面天线子阵接收被测人体反射的毫米波回波信号，可重构电磁表面接收子阵列的配相控制板卡根据成像区域的聚焦位置调整可重构电磁表面接收子阵列中二极管的通断状态，以控制波束在成像区域的聚焦位置。此时，发射波束与接收波束在成像区域满足物理正交关系，并聚焦为收发子阵的扫描波束。子阵扫描波束在成像区域内进行宽波束扫描，数字合成波束在上述收发子阵扫描波束的主瓣内进行窄波束扫描，结合宽波束扫描和数字合成波束的窄波束扫描能够对被测人体相应区域的进行扫描。然后再将毫米波回波信号传输到接收馈源，接收馈源将毫米波回波信号输出到毫米波接收链路，经毫米波接收链路进行低噪声放大、下变频、滤波和中频放大后变为中频信号。多通道高速数据采集记录仪根据波束扫描控制板卡发射的采集出发指令，对中频信号进行采集、编号标记和打包，存储成若干文件，导入到主控计算机进行三维成像算法处理和成像结果显示。基于成像系统，可进一步建立典型目标特征数据库，为人体携带隐匿危险品的快速检测提供理论与技术指导，实现快速通过式人体安检目标。
本公开的可重构电磁表面阵列的三维成像系统，能够使空间扫描次数降低数个量级，综合稀疏阵列与实波束成像优势，能够实现人流量大时的通过式快速安检，对人体进行快速扫描成像。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统，其特征在于，所述系统包括：
毫米波信号产生单元，用于产生毫米波激励信号；
可重构电磁表面发射阵列，用于发射和调制所述毫米波激励信号，经调制的所述毫米波激励信号聚焦到目标区域相应位置；
可重构电磁表面接收阵列，用于接收所述目标区域反射的毫米波回波信号、调制和处理所述毫米波回波信号；
波束扫描控制单元，用于向所述可重构电磁表面发射阵列和/或接收阵列发送毫米波的动态指令和扫描同步指令，同步调整所述可重构电磁表面发射阵列和接收阵列的动态相位；
数据处理单元，用于存储和处理所述毫米波回波信号得到所述目标区域的三维成像。
2.根据权利要求1所述的三维成像系统，其特征在于，所述可重构电磁表面发射阵列包括N个相同的可重构电磁表面发射子阵列，且相邻的可重构电磁表面发射子阵列部分重叠，N为正整数。
3.根据权利要求2所述的三维成像系统，其特征在于，所述可重构电磁表面发射子阵列包括：毫米波发射链路、发射馈源、电磁表面发射天线子阵、发射子阵配相控制单元；
其中，所述毫米波发射链路，用于处理并发射所述毫米波激励信号；
所述发射馈源，用于将经处理的所述毫米波激励信号照射到所述电磁表面发射天线子阵；
所述发射子阵配相控制单元，用于调制照射到所述电磁表面发射天线子阵的所述毫米波激励信号的相位；
所述电磁表面发射天线子阵，用于将经过调制的所述毫米波激励信号聚焦到所述目标区域相应位置。
4.根据权利要求3所述的三维成像系统，其特征在于，所述发射子阵配相控制单元由二极管构成，根据所述动态指令控制二极管的通断状态，调制所述毫米波激励信号的相位聚焦于目标区域的相应位置。
5.根据权利要求1所述的三维成像系统，其特征在于，所述可重构电磁表面接收阵列包括N个相同的可重构电磁表面接收子阵列，且相邻的可重构电磁表面接收子阵列部分重叠，N为正整数。
6.根据权利要求5所述的三维成像系统，其特征在于，所述可重构电磁表面接收子阵列包括：毫米波接收链路、接收馈源、电磁表面接收天线子阵、接收子阵配相控制单元；
所述电磁表面接收天线子阵，用于接收所述目标区域反射的毫米波的回波信号；
所述接收子阵配相控制单元，用于调制所述毫米波的回波信号的相位；
所述接收馈源，用于接收所述电磁表面接收天线子阵反射的经过相位改变的所述毫米波的回波信号；
所述毫米波接收链路，用于将接收的所述毫米波的回波信号进行信号处理。
7.根据权利要求6所述的三维成像系统，其特征在于，所述接收子阵配相控制单元由二极管构成，根据所述动态指令控制二极管的通断状态，调制所述毫米波的回波信号的相位。
8.根据权利要求1所述的三维成像系统，其特征在于，所述数据处理单元包括：混频器、数据采集记录仪和人机交互单元；
其中，混频器，用于将接收的经处理的所述毫米波回波信号和所述毫米波信号产生单元产生的下变频信号混和为中频信号；所述数据采集记录仪，用于采集和存储所述中频信号；
所述人机交互单元，用于处理所述中频信号得到所述目标区域的三维成像。
CN202011069875.9A 2020-09-30 2020-09-30 一种基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统 Active CN112558064B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011069875.9A CN112558064B (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011069875.9A CN112558064B (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112558064A CN112558064A (zh) 2021-03-26
CN112558064B true CN112558064B (zh) 2022-04-12

Family

ID=75042779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011069875.9A Active CN112558064B (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112558064B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113848528B (zh) * 2021-09-18 2022-05-10 广东科学技术职业学院 一种微波相干三维经络探测方法、装置及终端设备
WO2024000212A1 (zh) * 2022-06-29 2024-01-04 华为技术有限公司 一种天线架构和提高天线增益的方法
WO2024166356A1 (ja) * 2023-02-10 2024-08-15 三菱電機株式会社 センシングシステム、送信装置、受信装置、制御回路、記憶媒体、センシング方法、送信方法および受信方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7283085B2 (en) * 2005-03-24 2007-10-16 Agilent Technologies, Inc. System and method for efficient, high-resolution microwave imaging using complementary transmit and receive beam patterns
JP4988845B2 (ja) * 2007-07-20 2012-08-01 アストリウム・リミテッド 遠距離通信衛星用位相アレイ・アンテナ内で再設定可能ビーム形成ネットワーク処理を単純化するためのシステム
US7782251B2 (en) * 2007-10-06 2010-08-24 Trex Enterprises Corp. Mobile millimeter wave imaging radar system
US8456351B2 (en) * 2010-04-20 2013-06-04 International Business Machines Corporation Phased array millimeter wave imaging techniques
CN102540186B (zh) * 2011-12-30 2013-07-03 北京华航无线电测量研究所 一种阵列天线弧形扫描的毫米波成像系统
CN102540185B (zh) * 2011-12-30 2013-07-03 北京华航无线电测量研究所 一种阵列天线弧形扫描的毫米波成像系统成像的方法
CN202421499U (zh) * 2011-12-30 2012-09-05 北京华航无线电测量研究所 一种单天线阵列全方位扫描的毫米波成像装置
CN104035097B (zh) * 2014-07-01 2016-09-28 清华大学 一种阵列发射单元接收的无扫描三维激光探测装置及方法
CN105699494B (zh) * 2015-12-28 2018-08-17 深圳市太赫兹科技创新研究院 毫米波全息三维成像检测系统和方法
CN106093937B (zh) * 2016-05-18 2019-03-08 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种微波毫米波人体安检系统及安检方法
CN206223985U (zh) * 2016-11-08 2017-06-06 华讯方舟科技有限公司 公共安全检查系统
CN106772654B (zh) * 2016-12-02 2018-08-28 清华大学 基于可重构反射阵列的毫米波人体安检系统
CN108631056B (zh) * 2018-04-18 2020-06-16 中国科学院国家空间科学中心 一种双焦点可重构传输阵列天线及其制备方法
CN109088174B (zh) * 2018-07-12 2021-04-09 清华大学 单层反射、透射双向辐射波束扫描天线
CN110308443B (zh) * 2018-07-19 2021-07-30 北京理工大学 一种实波束电扫描快速成像人体安检方法及安检系统
CN109119755A (zh) * 2018-09-03 2019-01-01 苏州耶拿微电子有限公司 基于透射式相控电磁表面的可重构阵列天线
US11194031B2 (en) * 2018-11-27 2021-12-07 Qualcomm Incorporated Apparatus and techniques for 3D reconstruction with coordinated beam scan using millimeter wave radar
CN110609330B (zh) * 2019-09-06 2021-03-26 北京理工大学 一种稀疏阵列实波束电扫描快速成像系统
CN110632670B (zh) * 2019-09-06 2020-08-21 北京理工大学 一种多频点可重构电磁表面快速成像方法
CN111276823B (zh) * 2020-02-18 2020-10-16 电子科技大学 一种低成本四维透射阵列天线的低副瓣扫描方法
CN111478029A (zh) * 2020-04-07 2020-07-31 东南大学 一种辐射式阵列天线及电磁波辐射方向控制方法
CN111430898A (zh) * 2020-04-07 2020-07-17 成都环宇远景科技有限责任公司 用于低轨卫星通信的低成本平板相控阵天线及利用其实现相控阵扫描的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112558064A (zh) 2021-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112558064B (zh) 一种基于可重构电磁表面阵列的三维成像系统
CN105699494B (zh) 毫米波全息三维成像检测系统和方法
AU2011303658B2 (en) Improvements in or relating to millimeter and sub-millimeter wave radar-radiometric imaging
CN106872975B (zh) 一种毫米波主动式近场成像装置
CN110308443B (zh) 一种实波束电扫描快速成像人体安检方法及安检系统
US7714765B2 (en) Synthetic aperture perimeter array radar
CN110221131B (zh) 一种基于电扫天线的太赫兹紧缩场测试系统
CN105607056A (zh) 人体安检系统和方法
JP5080795B2 (ja) イメージング装置
CN105699493B (zh) 高铁无损检测系统和方法
CN104303073A (zh) 远距离毫米波表面成像雷达系统
CN106443666B (zh) 一种星载大视场远距离快速告警监视系统
CN105606630B (zh) 导弹外壳无损检测系统和方法
CN105629229B (zh) 飞机无损检测系统和方法
RU189079U1 (ru) Многофункциональная интегрированная малогабаритная двухдиапазонная радиолокационная система для летательных аппаратов
JP2000065923A (ja) レーダ装置及びその制御方法
CN111880178A (zh) 一种行进式毫米波主被动复合成像方法
CN105629230B (zh) 战地车无损检测系统和方法
CN105699968B (zh) 舰船无损检测系统和方法
CN112558065B (zh) 一种基于可重构电磁表面阵列的三维成像方法
CN115980781B (zh) 超宽带太赫兹调频连续波雷达成像系统
AU2006303877B2 (en) Synthetic aperture perimeter array radar
CN117554320A (zh) 一种基于太赫兹调频连续波合成孔径成像的无损检测系统及其使用方法
Esposito System applications of microwaves to radars: modern trends

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant