CN211123307U - 安检设备 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种安检设备,所述安检设备包括:底板,用于承载被检对象;一维多发多收阵列面板,设置在所述底板上,所述一维多发多收阵列面板包括一维多发多收天线阵列以及控制电路;平移装置,设置在所述底板上,用于使所述一维多发多收阵列面板相对于所述底板可移动;信号处理装置,与所述一维多发多收阵列面板相连,用于根据所述一维多发多收阵列面板接收到的回波信号来重建被检对象的图像;以及显示装置,与所述信号处理装置相连,用于向用户呈现所重建的被检对象的图像。本公开的实施例能够提高检测准确性和检测效率。
Description
技术领域
本公开涉及安全检测技术领域,具体涉及一种安检设备。
背景技术
当前国内外反恐形式日益严峻,恐怖分子利用隐匿方式随身携带枪支、刀具以及爆炸物、毒品等危险品对公共安全构成了极大的威胁。机场、火车站、酒店、校园、银行等特殊场合时有暴力袭击或者抢劫等案件发生。这些特殊场所的安全措施尚不能满足日益增长的安全需求。
鞋底藏诸如毒品、爆炸物之类的危险品目前是毒贩们和恐怖分子常用的作案方式。对此通常采用的案件方式包括用金属探测器安检、人工安检和X射线安检。然而金属探测器只能探测金属、不能探测毒品、爆炸物等非金属物质。人工安检通常情况下要求被检对象配合,例如脱鞋或保持特定姿势,一方面给被检测对象和安检人员均造成不便,另一方面安检的速度和准确性较差。X射线安检存在电离辐射,影响人体健康。
可见,传统安检设备不适于在公共场合方便、高效的安全检查。
发明内容
根据本公开的一个方面,提供了一种安检设备,包括:
底板,用于承载被检对象;
一维多发多收阵列面板,设置在所述底板上,所述一维多发多收阵列面板包括:
一维多发多收天线阵列,包括排列成第一行的多个发射天线和排列成第二行的多个接收天线,所述多个发射天线和所述多个接收天线形成的等效相位中心排列成第三行并且以检测信号的多个频率之一对应的波长的二分之一等间距隔开,其中所述第一行、第二行和第三行彼此平行;以及
控制电路,用于控制所述多个发射天线按照预设顺序发射所述检测信号,以及控制所述多个接收天线接收回波信号;
平移装置,设置在所述底板上,用于使所述一维多发多收阵列面板相对于所述底板可移动;
信号处理装置,与所述一维多发多收阵列面板相连,用于根据所述一维多发多收阵列面板接收到的回波信号来重建被检对象的图像;以及
显示装置,与所述信号处理装置相连,用于向用户呈现所重建的被检对象的图像。
优选地,所述安检设备还包括垂直于所述底板的至少一个侧板,所述一维多发多收阵列面板的数量为多个,其中一个一维多发多收阵列面板安装在所述底板上,其他一维多发多收阵列面板分别安装在所述至少一个侧板上,所述平移装置用于使安装在底板上的一维多发多收阵列面板平行于所述底板可移动。
优选地,所述至少一个侧板包括第一侧板、第二侧板和第三侧板,所述第一侧板与第二侧板之间形成第一检测空间,所述第二侧板和第三侧板之间形成第二检测空间。
优选地,所述平移装置还用于使安装在所述至少个侧板上的一维多发多收阵列面板平行于相应的侧板可移动。
优选地,所述多个发射天线等间距隔开,所述多个接收天线等间距隔开,相邻两个发射天线之间的距离是相邻两个接收天线之间的距离的整数倍。
优选地,所述多个发射天线包括以等间距隔开的多个发射天线组,所述多个接收天线等间距隔开,相邻两个发射天线组之间的距离大于相邻两个接收天线之间的距离。
优选地,每个发射天线组包括两个发射天线,所述两个发射天线之间的距离是检测信号的波长的整数倍。
优选地,所述一维多发多收天线阵列为具有阵列周期的周期稀疏互质阵列,所述多个发射天线等间距隔开,所述多个接收天线等间距隔开,相邻两个发射天线之间的距离大于相邻两个接收天线之间的距离,并且在所述阵列周期内发射天线的数目与接收天线的数目互质。
优选地,所述第一行与第二行之间的距离小于所述一维多发多收天线阵列的成像距离的10%。
优选地,所述安检设备还包括报警装置,所述信号处理装置还用于根据所重建的被检对象的图像基于预设的标准来判断被检对象是否可能含有危险品,如果是,则控制所述报警装置进行报警。
优选地,所述检测信号为毫米波。
优选地,所述一维多发多收天线阵列的长度在30cm-50cm范围内,所述一维多发多收天线阵列的最大可移动距离在30cm-50cm范围内。
根据本公开的另一方面,提供了一种上述安检设备的控制方法,包括:
利用所述一维多发多收阵列面板向被检对象发送检测信号,并接收来自被检对象的回波信号;以及
根据接收到的回波信号来重建被检对象的图像。
优选地,所述重建被检对象的图像包括基于全息重建算法或后向投影算法来重建被检对象的图像。
附图说明
图1A示出了根据本公开一实施例的安检设备的结构示意图。
图1B示出了图1A的安检设备的示意电路图。
图2A示出了根据本公开另一实施例的安检设备的结构示意图。
图2B示出了图2A的安检设备的示意电路图。
图3示出了1D MIMO天线阵列工作原理图。
图4A、4B示出了根据本公开实施例的1D MIMO天线阵列的结构示意图。
图5A、5B示出了根据本公开另一实施例的1D MIMO天线阵列的结构示意图。
图6A、6B示出了根据本公开另一实施例的1D MIMO天线阵列的结构示意图。
图7A、7B示出了根据本公开另一实施例的1D MIMO天线阵列的结构示意图。
图8A、8B示出了根据本公开另一实施例的1D MIMO天线阵列的结构示意图。
图9示出了根据本公开另一实施例的1D MIMO天线阵列的结构示意图。
图10示出了根据本公开一实施例的安检设备的控制方法的示意流程图。
图11示出了根据本公开另一实施例的安检设备的控制方法的示意流程图。
具体实施方式
虽然将参照含有本公开的较佳实施例的附图充分描述本公开,但在此描述之前应了解本领域的普通技术人员可修改本文中所描述的公开,同时获得本公开的技术效果。因此,须了解以上的描述对本领域的普通技术人员而言为一广泛的揭示,且其内容不在于限制本公开所描述的示例性实施例。
另外,在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地,一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下,公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
图1A示出了根据本公开一实施例的安检设备的结构示意图。图1B 示出了图1A的安检设备的示意电路图。如图1A和1B(以下简称图1) 所示,安检设备100包括设备本体10、一维多发多收(1D MIMO, 1-Demensional Multiple-Input Multiple-Output)阵列面板20和号处理装置 30。
底板10用于承载被检对象40。在图1A的示例中,被检对象40是人脚。底板10可以由各种适合电磁波穿透的材料制成,包括但不限于木、橡胶、玻璃等等。
1D MIMO阵列面板20设置在底板10上并且与底板10平行。在图 1A中,2D MIMO阵列面板20安装在底板10下方,尺寸设置成与被检对象的尺寸相匹配,例如与人类双脚的尺寸相匹配。
1D MIMO阵列面板20包括1D MIMO天线阵列21和控制电路22。1D MIMO天线阵列21包括排列成第一行的多个发射天线和排列成第二行的多个接收天线,所述多个发射天线和所述多个接收天线形成的等效相位中心(phase center)排列成第三行并且以检测信号的多个频率之一对应的波长的二分之一等间距隔开,其中所述第一行、第二行和第三行彼此平行,下文将对此进行详细描述。控制电路22可以位于检测设备10内部,也可以根据需要设置在其他合适的位置,控制电路22与1D MIMO天线阵列21相连,控制1D MIMO天线阵列21中的多个发射天线按照预设顺序发射所述检测信号,以及控制所述多个接收天线接收所述回波信号。检测信号可以是电磁波,例如毫米波,具体地毫米波太赫兹波。在一些实施例中,1DMIMO阵列面板20可以由10-40GHz芯片来实现,具有阵列集成程度高、成本低等优点。
信号处理装置30与1D MIMO阵列面板20相连,用于根据接收到的回波信号来重建被检对象的图像。1D MIMO天线阵列21中的发射天线向被检对象12发射的检测信号(例如毫米波)到达被检对象12后可以穿透被检对象12中的内容物,从而产生回波信号,回波信号被1D MIMO 天线阵列21中的接收天线接收。信号处理装置30通过对接收到的回波信号进行处理,可以重建被检对象的图像,图像中包含了与被检对象12中的内容物有关的信息。工作人员根据通过基于图像中对象的形状、密度等可以判定是否可能含有危险品,从而提高检测效率和检测准确度。例如,信号处理装置30可以包括模拟信号处理器,数模转换器(D/A转换器) 和数字信号处理器。2D MIMO阵列面板20向被检对象发送微波毫米波形式的检测信号,检测信号达到被检测对象后产生的回波信号被2D MIMO阵列面板20接收,其承载了与2DMIMO阵列面板20的等效相位中心相对应的回波数据。2D MIMO阵列面板20将回波信号发送至模拟信号处理器21。模拟信号处理器将接收到的功率信号形式的回波信号转换成模拟信号并发送至数模转换器。数模转换器将接收到的模拟信号转换成数字信号并发送至数字信号处理器。数字信号处理器基于接收到的数字信号进行图像重建。
在一些实施例中,安检设备100还可以包括显示装置50。如图1B所示,显示装置50与所述处理器30相连,用于向用户呈现所重建的被检对象的图像。显示装置50可以包括各种合适类型的显示器,从而使检验人员能够通过显示器观察重建的被检对象的图像来判断被检对象内是否可能含有危险品。
在一些实施例中,信号处理装置30还可以在重建图像之后,根据所重建的被检对象的图像基于预设的标准来判断被检对象是否可能含有危险品。例如可以预先存储诸如违禁种子、毒品、爆炸物、外来有害生物之类的危险品的特征模板,通过将重建的图像与模板比对来判断被检对象中是否可能含有危险品,还可以进一步判断可能含有的危险品的类型、数量以及可能含有该类危险品的概率等等。信号处理装置30在检测到被检对象12中含有危险品之后,可以控制显示装置50呈现提示信息,例如提示信息可以指示危险品的种类、含有该危险品的概率等等,以帮助工作人员做出进一步判断,必要时开包检验。
在一些实施例中,安检设备100还可以包括与信号处理装置2相连的报警装置60。在这种情况下,信号处理装置30还可以根据所重建的被检对象40的图像基于预设的标准来判断被检对象40是否可能含有危险品,如果是,则控制报警装置60进行报警。报警装置60可以采用各种形式来实现,包括但不限于诸如扬声器、振动器、警报器等通过音频、振动以及各种其他方式发出警报的装置。还可以设置报警级别,例如信号处理装置 30可以在含有危险品的概率较低时,控制报警装置60以较低音量的声音或者较弱的振动来报警,当含有危险品的概率较高时,控制报警装置60 以较高音量的声音或者较强的振动来报警。
在图1中,安检设备100还可以包括平移装置70,平移装置70可以安装在检测设备100上,用于使1D MIMO阵列面板20平行于底板10可移动。平移装置70可以按照预设的路径来平移1D MIMO天线阵列21,例如可以每当1D MIMO天线阵列21完成扫描任务时(即,每当1DMIMO 天线阵列21内的全部发射天线完成检测信号的发射,并且相应的接收天线完成回波信号的接收),将1D MIMO天线阵列21平移到下一个位置,使得1D MIMO天线阵列21重新开始下一轮扫描,以此类推,从而使得可以利用一个1D MIMO天线阵列21的达到多个1D MIMO天线阵列21 的扫描效果,完成二维平面的扫描。下文将进一步对此进行详细说明。
平移装置70可以以多种形式实现。例如,平移装置70可以包括如图 1所示设置在底板10相对两侧边缘上的凸起和设置在1D MIMO阵列面板20两端的凹槽,所述凸起和凹槽匹配,使得1D MIMO阵列面板20安装在底板10上并且平行于底板10可移动。在这种情况下,可以通过手动或其他方式来相对于底板10移动1D MIMO阵列面板20,从而实现手动机械扫描。在一些实施例中,平移装置70可以进一步包括控制部件,例如控制电路、电机等等,用于控制1D MIMO阵列面板20相对于底板10 沿着凸起和凹槽限定的轨道移动,从而实现自动机械扫描。所述控制部件可以按照预设的标准沿着所述平移轨道移动1D MIMO天线阵列21,例如每隔预定的时间将1D MIMO天线阵列21移动预设的距离,所述控制部件也可以如图1B所示在信号处理装置30的控制下沿着由所述凸起和凹槽限定的轨道移动1D MIMO天线阵列21,例如每当1D MIMO天线阵列21完成扫描时处理器30就控制平移控制器将1D MIMO天线阵列21 平移预定的距离。
图2A示出了根据本公开另一实施例的安检设备的结构示意图。图2B 示出了图2A的安检设备的示意电路图。图2A和2B(以下简称图2)的安检设备与图1的安检设备100类似,区别至少在于图2的安检设备200 还包括三个侧板11、12和13,每个侧板11、12和13上(例如内部或表面)均设置有上述1D MIMO阵列面板20。为了简明起见,下面主要对区别部分进行详细描述。在图2中,将安装在底板10上的1D MIMO阵列面板表示为20a,将安装在侧板11、12和13上的1D MIMO阵列面板分别表示为20b、20c和20d,1D MIMO阵列面板20a,20b,20c,20d统称 1D MIMO阵列面板20。侧板11与侧板12之间形成第一检测空间,侧板 12和侧板13之间形成第二检测空间。在图2A中,第一检测空间和第二检测空间可以分别容纳被检对象40的两个部分,例如人的左脚和右脚。安装在底板10上(例如内部或下方)的1D MIMO阵列面板20a可以用来扫描被检对象40(例如人的双脚)的底部(例如鞋底),安装侧板11、 12和13内部或表面上的1D MIMO阵列面板20b、20c和20d可以用来扫描被检对象40(例如人的双脚)的侧面和/或顶面。侧板12中的1D MIMO 阵列面板20c可以有两个,分别设置在侧板12的左右两侧,以分别扫描左脚和右脚的脚背和/或侧面。
1D MIMO阵列面板20a,20b,20c,20d中的一个或多个可以设置成按照以上描述的方式相对于对应的面板可移动,例如可以如上所述在侧板 11和13上设置凸起,并相应地在1D MIMO阵列面板20b和20d的两端中的至少一段设置凹槽,使得1D MIMO阵列面板20b平行于侧板11可移动,而1D MIMO阵列面板20d相对于侧板13可移动。在一些实施例中,可以为1DMIMO阵列面板20a,20b,20c,20d中的每一个单独提供上述诸如电机和控制电路之类的控制部件以单独控制各个1D MIMO阵列面板20a,20b,20c,20d的移动,或者提供单个控制部件来控制四个1D MIMO阵列面板20a,20b,20c,20d中的多个的移动,从而实现自动机械扫描。
信号处理装置30与1D MIMO阵列面板20a,20b,20c,20d相连。信号处理装置30可以具有以上参考图1描述的结构,当然也可以采用其他合适的结构。1D MIMO阵列面板20a,20b,20c,20d分别从不同位置向被检对象40的不同部分发射检测信号并接收来自被检对象40的各部分的回波信号,例如1D MIMO阵列面板20a向人双脚的底部发射检测信号和接收来自人双脚底部的回波信号,1D MIMO阵列面板20b和20c分别向人左脚两侧发射检测信号并接收相应的回波信号,1D MIMO阵列面板20c和20d 分别向人右脚两侧发射检测信号并接收相应的回波信号。信号处理装置 30可以根据1D MIMO阵列面板20a,20b,20c,20d中每一个的回波信号重建该1D MIMO阵列面板所对应的被检对象部分的图像,例如根据1D MIMO阵列面板20a接收到的回波信号重建人双脚底部的图像,根据1D MIMO阵列面板20b和20c接收到的回波信号分别重建左脚两侧的图像,根据1D MIMO阵列面板20c和20d接收到的回波信号分别重建右脚两侧的图像。信号处理装置30也可以根据1D MIMO阵列面板20a,20b,20c,20d的回波信号的组合来重建被检对象的部分或整体的图像。
以上虽然以三个侧板11、12和13并且每个侧板中设有一个1D MIMO 阵列面板为例进行了描述,然而本领域技术人员应清楚,本公开的实施例不限于此,侧板的数量和排列方式以及侧板中1D MIMO阵列面板的数量和排列方式可以根据需要来设计。例如,可以设置一个侧板,该侧板垂直于底板并且位于底板中的1D MIMO阵列面板的上方,该侧板两侧空间分别用于放置人的左脚和右脚,该侧板左右两侧表面或内部分别设置有至少一个1D MIMO阵列面板以分别扫描左脚的右侧和右脚的左侧。在一些实施例中,底板以及侧板的形状和尺寸也可以根据需要来进行设置,以适应不同检测对象的外形和尺寸。例如侧板可以设计成弧形、不规则形状等等,底板可以设计成圆形、不规则形状等等。在一些实施例中,可以提供其他方向延伸的1D MIMO阵列面板,例如可以提供位于侧板上方的顶板,顶板中设置有1DMIMO阵列面板,例如以扫描人体脚面,等等,在此不再赘述。
在一些实施例中,上述安检设备可以与其他安检设备相结合使用,例如可以安装在例如基于毫米波检测的安检门下方,被检对象站立在该安检设备上,在等待毫米波安检门扫描探测的同时,完成对其脚部的成像。该安检设备的检测与成像过程与毫米波安检门可以同时进行,并且可以共用显示装置和/或报警装置。
下面参考图3至图9来描述根据本公开实施例的1D MIMO天线阵列。
为了解释清楚,首先参考图3来介绍1D MIMO天线阵列的工作原理。图3示出了1DMIMO天线阵列工作原理图。在图3中,构建X-Y坐标系统,设定在x轴上设置多个收发组合,每个收发组合包括一个发射天线和一个接收天线,用Ar(xt,yt)和Ar(xr,yr)分别表示一个收发组合的发射天线和接收天线,其中xt和yt表示发射天线的坐标,xr和yr表示接收天线的坐标。
I(xn,yn)表示目标区域内的一个点目标,定义I(xn,yn)与发射天线At的距离为Rt,n,I(xn,yn)与接收天线Ar间的距离为Rr,n,R0为目标区域中心与 1D MIMO天线阵列之间的垂直距离,也即成像距离。
经过点目标散射后的回波信号可以表示为
Sn(xt,yt;xr,yr;Kω)=σ(xn,yn)exp[-jKω(Rt,n+Rr,n)]
其中,σ(x,y)是待测物体的散射系数,Kω为频率步进信号的空间频率,j为虚数单位。
对于收发组合AtAr接收到目标区域的回波信号为:
其中D为成像区域。
发射和接收信号的等效位置可以由天线的相位中心来表示,该等效位置为两个独立天线或孔径的物理中心。在多发多收系统中,一个发射天线对应着多个接收天线,本公开的实施例中,接收天线和发射天线被设置为不处于同一位置,这种发射和接收天线空间分离的系统可以使用一个虚拟的系统模拟,在虚拟系统中,在每一组发射与接收天线之间添加一个虚拟位置,这个位置被称为等效相位中心。收发天线组合所采集的回波数据,可以等效为其等效相位中心Ae(Xe,ye)所在位置自发自收天线所采集的回波。在本实施例中,可以将每个发射天线和相应一个接收天线的连线的中点作为一个等效相位中心,等效相位中心的位置可以表示为:
采用等效相位中心原理,等效回波信号可以表示为:
下面参考图4至图9来描述根据本公开实施例的1D MIMO阵列的结构。根据本公开的实施例的1D MIMO阵列可以包括排列成第一行的多个发射天线和排列成第二行的多个接收天线,所述多个发射天线和所述多个天线形成的等效相位中心排列成第三行并且以检测信号波长的二分之一等间距隔开,其中所述第一行、第二行和第三行彼此平行。根据本公开的实施例的1D MIMO阵列的长度可以根据被检物的大小确定,例如1D MIMO阵列长度可以在30-50cm范围内;1D MIMO阵列的可平移距离(例如机械扫描或者运动的距离)可以根据被检物的大小确定,例如在 30-50cm范围内,成像距离在2cm-30cm范围内。根据本公开实施例的1D MIMO阵列中发射天线的第一行与接收天线的第二行之间的垂直距离dtr 可以设置成dtr/z0<10%,其中z0为成像距离。根据本公开实施例的1D MIMO阵列可以由10-40GHz芯片实现,具有集成程度高、成本低等优点。
图4A和4B(统称图4)示出了根据本公开一实施例的1D MIMO天线阵列的结构示意图,其中方形表示发射天线T,圆形表示接收天线R,三角形表示等效相位中心。
如图4A所示,1D MIMO天线阵列包括排成第一行的多个发射天线 T和排成第二行的多个接收天线R,一个发射天线对应8个接收天线。多个发射天线T以距离4λ等间距隔开,多个接收天线R以距离λ等间距隔开,第一行首部的发射天线T与第二行首部的接收天线R对齐使得二者连线与第一行和第二行的方向垂直,第一行的第二个发射天线T与第二行的第五个发射天线R对齐,以此类推。等效相位中心排列成位于第一行和第二行之间的第三行,以距离λ/2等间距隔开。根据本公开的实施例,第一行所述一组发射天线与第二行所述一组接收天线间隔开的距离可以是任意的,但是,第一行所述一组发射天线与第二行所述一组接收天线间隔开的距离尽可能小是有利的,因为距离过大会造成等效相位中心条件不成立;然而,在实际应用中,距离过短会造成实现困难,串扰与空间排布不下的问题。在一个实施例中,第一行所述一组发射天线与第二行所述一组接收天线间隔开的距离小于成像距离的10%。
作为示例,图4A的1D MIMO天线阵列的长度可以为30cm,机械扫描的长度(即可平移的最大距离)可以为40cm,发射天线的数目可以为 Nt=8,接收天线的数目可以为Nr=26,机械扫描的步数可以为68。
工作时,第一个发射天线对前应4个接收天线进行差值;第二个至 Nt-1个发射天线各自对应8个接收天线进行差值;第Nt个发射天线对最后4个接收天线进行差值,从而得到等间隔0.5λ的等效相位中心分布,最终得到满足奈奎斯特采样定律要求的等效相位中心分布。可以依次切换各个发射天线完成一次扫描。然后在阵列正交方向平移天线阵列(即,进行合成孔径扫描),完成对二维孔径的扫描。基于扫描结果,可以根据基于快速傅里叶变化的合成孔径全息算法,实现快速重建,完成成像测试。
图4B的1D MIMO天线阵列与图4A类似,区别至少在于图4B中第一行与第二行的首部错开。为了描述简单,下面主要对区别部分进行详细描述。如图4B所示,第一行首部的发射天线T与第二行首部的接收天线 R对错开使得二者连线与第一行和第二行的方向不垂直,第一行的第二个发射天线T与第二行的第四个发射天线R对齐使得二者连线垂直于第一行和第二行的方向,以此类推,第一行的最后一个发射天线T与第二行的最后一个接收天线R对齐。在图4B中第一行首部的发射天线T与第二行首部的接收天线错开距离λ,然而本公开的实施例不限于此,该距离可以根据需要来设置,例如可以为[-5λ,5λ]范围内的任意值。
可以按照如下方式来设计图4的1D MIMO天线阵列:根据成像指标参数如工作频率(波长λ长、天线阵列长度,也就是天线孔径Lap等要求,确定所需的等效单元数目N及间隔d;按照收发分置方式布置实际天线单元,发射天线/接收天线分别按照相互平行的两条直线分布,间隔为dtr;接着,设计发射天线单元的布置,发射天线总数Nt为任意数,由天线孔径Lap决定,每个发射天线的间距为4λ;接下来,设计接收天线单元的布置,接收天线总数为任意数Nr,接收天线等间距分布,间距为λ。
作为示例,可以首先根据成像指标参数要求,如成像分辨率、旁瓣电平等参数确定所需的等效单元数目及间隔,也就是确定等效虚拟阵列的分布。等效阵元的间隔需要最大略大于或者等于工作波长的一半。然后,按照收发分置方式布置实际天线单元,发射天线/接收天线分别按照相互平行的两条直线分布,直线间距可以是任意值,但是尽可能的小(可以是λ收天线分别按照相互平行的两条直线分等),以实际设计天线单元尺寸与阵列尺寸设计要求合理选择,本发明阵列尺寸1m设计。接着,设计发射天线的布置,发射天线总数为,每个发射天线间距为4扩。接下来,设计接收天线单元的布置,具体数目由成像分辨率、成像范围等因素决定,每个接收天线间距为λ。
图5A和5B(统称图5)示出了根据本公开另一实施例的1D MIMO 天线阵列的结构示意图,其中图5A中首个发射天线和首个接收天线对齐,图5B中首个发射天线和首个接收天线错开一个λ。图5的1D MIMO天线阵列与图4类似,区别至少在于相邻发射天线T之间的距离为3λ,为了描述简单,下面主要对区别部分进行描述。在图5的示例中,发射天线 T以距离3λ等间距隔开,接收天线以距离λ等间距隔开,一个发射天线对应6个接收天线。作为示例,图5的1D MIMO天线阵列的长度可以为 30cm,机械扫描的长度(即可平移的最大距离)可以为40cm,发射天线的数目可以为Nt=10,接收天线的数目可以为Nr=26,机械扫描的步数可以为68。
图6A和6B(统称图6)示出了根据本公开另一实施例的1D MIMO 天线阵列的结构示意图,其中图6A中首个发射天线和首个接收天线对齐,图6B中首个发射天线和首个接收天线错开一个λ。图6的1D MIMO天线阵列与图4类似,区别至少在于相邻发射天线T之间的距离为2λ。为了描述简单,下面主要对区别部分进行描述。在图6的示例中,发射天线 T以距离2λ等间距隔开,接收天线以距离λ等间距隔开,一个发射天线对应4个接收天线。作为示例,图6的1D MIMO天线阵列的长度可以为 30cm,机械扫描的长度(即可平移的最大距离)可以为40cm,发射天线的数目可以为Nt=14,接收天线的数目可以为Nr=26,机械扫描的步数可以为68。
图7A和7B(统称图7)示出了根据本公开另一实施例的1D MIMO 天线阵列的结构示意图,其中图7A中首个发射天线和首个接收天线对齐,图7B中首个发射天线和首个接收天线错开一个λ。图7的1D MIMO天线阵列与图4类似,区别至少在于相邻发射天线T之间的距离为5λ。为了描述简单,下面主要对区别部分进行描述。在图7的示例中,发射天线 T以距离2λ等间距隔开,接收天线以距离λ等间距隔开,一个发射天线对应10个接收天线。作为示例,图7的1D MIMO天线阵列的长度可以为30cm,机械扫描的长度(即可平移的最大距离)可以为40cm,发射天线的数目可以为Nt=6,接收天线的数目可以为Nr=26,机械扫描的步数可以为68。
在上述实施例中,至少一个发射天线与至少一个接收天线对齐使得两者之间的连线垂直于所述一组发射天线或所述一组接收天线的行的方向,然而本公开的实施例不限于此。在另一实施例中,任意一个发射天线与任意一个接收天线的连线与所述一组发射天线或所述一组接收天线的行的方向均不垂直。这可以是有利的,可以有效利用发射天线和附近的接收天线之间的空间,不会使得一对发射天线与接收天线靠得太近。
图8A和8B(统称图8)示出了根据本公开另一实施例的1D MIMO 天线阵列的结构示意图。图8的1D MIMO阵列与上述图4至图7类似,区别至少在于图8的发射天线分成组,一组发射天线对应一组接收天线。为了描述清楚,下面主要对区别部分进行描述。
如图8A所示,一个发射天线对应8个接收天线,接收天r1,r2,...,r8,... 以距离2λ等间距隔开,发射天线两个为一组等距离隔开,具体地发射天线t1和t2为一组,t3和t4为一组,以此类推。发射天线组之间的间距(例如发射天线t1与t3之间的距离)为8λ,组内两个发射天线之间的间距(例如t1与t2之间的距离、t3与t4之间的距离)为λ,等效相位中心以距离λ/2等间距隔开。同一组中的两个发射天线(例如t3和t4)均对应同一组接收天线(例如发射天线t3对应接收天线r1至r8,发射天线t4也对应接收天线r1至r8)。在图8A中,1D MIMO天线阵列的长度可以为30cm,机械扫描的长度(即可平移的最大距离)可以为40cm,发射天线的数目可以为Nt=10,接收天线的数目可以为Nr=14,机械扫描的步数可以为68。
图8B的1D MIMO天线阵列与图8A类似,区别至少在于发射天线和接收天线的间距。为了描述简单,下面主要对区别部分进行描述。如图 8B所示,接收天r1,r2,...,r8,...以距离2λ等间距隔开,发射天线两个为一组等距离隔开,具体地发射天线t1和t2为一组,t3和t4为一组,以此类推。发射天线组之间的间距(例如发射天线t1与t3之间的距离)为6.5λ,组内两个发射天线之间的间距(例如t1与t2之间的距离、t3与t4之间的距离)为1.5λ,等效相位中心之间距离为λ/2(首尾处除外)。同一组中的两个发射天线(例如t1和t2)均对应同一组接收天线(例如发射天线t1 对应接收天线r1至r8,发射天线t2也对应接收天线r1至r8)。在图8B 中,一个发射天线对应8个接收天线,1D MIMO天线阵列的长度可以为 30cm,机械扫描的长度(即可平移的最大距离)可以为40cm,发射天线的数目Nt=10,接收天线的数目Nr=14,机械扫描的步数为68。
如图8A和8B所示,由于同一组中的两个发射天线均对应同一组接收天线,使得同一组中的两个发射天线的等效相位中心交替排列,可以通过在重建之前对数据进行顺序上的修正来解决该交叉的问题。例如发射天线发射的电磁波信号可以进行编码,使得预定接收其信号的接收天线接收到的信号可以被识别并解码以便用于生成图像。下面将参考图8B来描述修正顺序的方法。
如图8B所示,每个发射天线与其产生的等效相位中心编号(即图中从左至右的顺序编号)的对应关系如下:
发射天线t1对应等效相位中心1、2、4、6、8、10、12、14;
发射天线t2对应等效相位中心3、5、7、9、11、13、15、17;
发射天线t3对应等效相位中心16、18、20、22、24、26、28、30;
发射天线t4对应等效相位中心19、21、23、25、27、29、31、33。
然而接收天线在接收回波信号时,是按照发射天线t1、t2、t3、t4的顺序接收的,与上述对应关系不一致,因此可以按照如下方式进行修正。
for it=1:
id=1:8=(it×8-7):it×8
for it=2:
id=9:16=(it×8-7):it×8
for it=3:
id=17:24=(it×8-7):it×8
for it=4:
id=25:32=(it×8-7):it×8
其中it表示发射天线的编号,it=1表示发射天线t1,it=2表示发射天线t2,以此类推;id表示接收数据的实际编号,其与it之间的关系满足 id=(it×8-7):it×8,例如对于it=1,id=1:8,对于it=2,id=9:16,以此类推; idr表示接收数据的修正后编号。
以上公式表明:
在第一时段,发射天线t1发射的检测信号相对应的回波信号被接收天线r1至r8接收,因此接收数据按照1至8的顺序编号,即实际编号id=1:8,修正后编号idr为1、2、4、6、8、10、12、14,与上述正确编号一致。修正后编号与实际编号之间的差值分别为[0,0,1,2,3,4,5,6]。
在第二时段,发射天线t2发射的检测信号相对应的回波信号被接收天线r1至r8接收,因此接收数据按照9至16的顺序编号,即实际编号 id=9:16,修正后编号idr为3、5、7、9、11、13、15、17,与上述正确编号一致。修正后编号与实际编号之间的差值分别为[-6,-5,-4,-3,-2,-1,0, 1]。
在第三时段,发射天线t3发射的检测信号对应的回波信号被接收天线r5至R12接收,因此接收数据按照17至24的顺序编号,即实际编号 id=17:24,修正后编号idr为16、18、20、22、24、26、28、30,与上述正确编号一致。修正后编号与实际编号之间的差值分别为[-1,0,1,2,3,4, 5,6]。
在第四时段,发射天线t4发射的检测信号对应的回波信号被接收天线r5至R12接收,因此接收数据按照25至32的顺序编号,即实际编号 id=25:32,然而如上所述正确的编号idr为19、21、23、25、27、29、31、 33,与上述正确编号一致。修正后编号与实际编号之间的差值分别为[-6,-5, -4,-3,-2,-1,0,1]。
由此可以看出,当it为奇数时,idr=id+j,其中j∈[-1,0,1,2,3,4,5,6],其中id=1时除外(id=1时,idr=1);当it为偶数时,idr=id+k,其中k∈ [-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1],以此类推,可以实现对数据编号的修正。
图9示出了根据本公开另一实施例的1D MIMO天线阵列的结构示意图。图9的1DMIMO天线阵列与上述图4至图7类似,区别至少在于图 9的1D MIMO天线阵列为具有阵列周期的周期稀疏互质阵列,阵列周期内发射天线的数目与接收天线的数目互质,将发射天线与其对应的接收天线的连线的中点看做单收发阵列的位置,从而获得等效相位中心的均匀线阵列。
假设一个阵列周期内发射天线T的数目为N1,接收天线R的数目为 N2,为了获得均匀采样的等效阵列,需要N1与N2不相等,且N1与N2没有公约数,通常取N2>N1。假设一个阵列周期的阵列天线长度为D,那么在该阵列周期内发射天线T的间距为D/N1,接收天线R的间距为D/N2. 一个发射天线将对应2N2个等效相位中心,那么一个周期内的等效相位中心总数为2N1N2。假设阵列的周期阵列周期数目为M,那么总的等效相位中心数目为2MN1N2。发射天线T的第一行与接收天线R的第二行之间的间距dtr大于成像距离的10%。
作为示例,图9的1D MIMO天线阵列的长度可以为40cm,机械扫描的长度(即可平移的最大距离)可以为40cm,阵列周期的数目M=6,阵列周期内发射天线的数目可以为N1=2,接收天线的数目可以为N2=3, 1D MIMO天线阵列发射天线总数可以为Nt=12,接收天线总数可以为 Nr=18,机械扫描的步数可以为68。
本公开中提出的1D MIMO天线阵列是基于单站等效原理,即设计阵列通过单站等效并结合控制电路(例如控制开关)的控制,使得最终形成的等效相位中心(本公开中也称等效单元或等效天线单元)满足奈奎斯特采样定律,也就是,收发天线阵列形成的等效天线单元的间距大于或等于检测信号的波长(例如天线的中心工作频率对应的波长)的一半。为了减少发射天线和接收天线的数量,并且一般避免等效相位中心的重叠,相邻的等效相位中心之间的距离为辐射波的波长的一半或稍大于辐射波的波长的一半,例如,相邻的等效相位中心之间的距离为辐射波的波长的0.3 至0.7倍,可以满足最终构成清晰的图像。本公开的实施例依据上述原则,考虑到高频段毫米波波长较短,为兼顾工程可实现性,同时采用阵列稀疏化设计与阵列开关控制技术,最终实现半波长间距等效天线单元分布要求。
图10示出了根据本公开实施例的安检设备的控制方法的示意流程图。
在步骤S101,控制1D MIMO阵列面板向被检对象发送检测信号,并接收来自被检对象的回波信号。例如可以利用控制电路22控制1D MIMO天线阵列21向对面的被检对象12发射检测信号并接收回波信号。检测信号可以是电磁波,例如毫米波,具体地毫米波太赫兹波。检测信号到达被检对象12后会穿过被检对象12,从而产生回波信号,回波信号中承载了与被检对象12的内容物有关的信息。可以如以上描述的,以电子扫描的方式或者电子扫描与机械扫描相结合的方式来控制1D MIMO阵列面板,从而获得被检对象的多种不同视角的散射数据。例如,可以控制第一行的多个发射天线从左向右(即,从一端部的发射天线开始)逐个/ 步进发射检测信号,相应的多个(例如最靠近该发射天线的6个或8个) 接收天线接收回波信号(保证等效相位中心之间的间隔为半波长),直到所有的发射天线均完成检测信号的发射,即完成了一次扫描。在一些实施例中,可以控制第一行的多个发射天线同时发射相互正交的检测信号,第二行的多个接收天线接收回波信号,完成一次扫描,其中检测信号是经过编码的,接收天线接收到的回波信号被解码以用于图像重建。在一个实施例中,第一行的多个发射天线从左向右(即,从一端部的发射天线开始) 逐个/步进发射检测信号,相应的多个接收天线接收回波信号,其中检测信号的频率逐渐增大,直到所有的发射天线均完成检测信号的发射,即完成了一次扫描。在一些实施例中,例如在具有平移装置70的情况下,可以每当1D MIMO天线阵列完成一次扫描之后,将1D MIMO天线阵列例如平行于底板10(例如沿着垂直于所述第一行和第二行的方向)平移预设的距离,并再次扫描(例如以不同于上次的频率进行扫描),以此类推,从而使得可以利用一个1D MIMO阵列面板20的达到二维扫描效果。
在步骤S103,根据接收到的回波信号来重建被检对象的图像。例如可以采用全系重建算法或后向投影算法来重建被检对象的图像。
全息重建算法可以实现对被检对象的图像的实时重建。
例如,可以利用控制电路来控制1D MIMO天线阵列收发信号,例如可以控制所述一组发射天线依次发射辐射波完成一组发射天线的扫描,通过沿与所述一组发射天线的行的方向的正交方向位移逐步完成二维扫描;以及基于傅里叶变换的合成孔径全息算法完成成像。如图8A所示,从左侧第一个发射天线开始,发射毫米量级辐射波,接收天线接收返回信号,随后第二个发射天线发射辐射波,依次操作,完成一次扫描。随后,沿纸面的向上或向下方向移动一个步进距离,再次重复上述扫描。
以图4A的一发8收的1D MIMO天线阵列为例,工作时,控制电路可以控制多个发射天线依次发射辐射波。第1个发射天线工作时,第1 到第4个接收天线采集回波数据;第2个发射天线工作时,第1到第8 个接收天线采集回波数据;第3个发射天线工作时,第5到第12个接收天线采集回波数据;依次地,每一个发射天线对应8个接收天线采集数据;直到最后一个发射天线,即第Nt个发射天线,最后4个接收天线采集数据。
当所有发射天线依次发射后,完成一次横向数据采集,最终得到(Nt-1) 线依个回波数据。根据上述等效相位中心原理,这些回波数据可以等效为 (Nt-1)根据个等效相位中心所采集到的回波数据。并且,这些等效相位中间的间隔为0.5λ,满足奈奎斯特采样定律要求的等效元分布。
然后在阵列正交方向进行合成孔径扫描,即机械扫描,完成对二维孔径的扫描,扫描的步长同样满足采用定理,即半波长0.5阵。完成二维孔径扫描后,采集到的回波数据可以表示为S(xt,yt;xr,yr;Kω)。
最后,结合基于快速傅里叶变化的合成孔径全息算法,可以实现快速重建,完成成像。
成像算法的目的就是从回波表达式中反演出待测物体的特征,例如待测物体的散射系数σ(x,y),成像公式为:
为一对发射天线-接收天线组合接收到人体的回波信号;Kω为频率步进信号的空间频率。
后向投影起源于计算机断层扫描技术是一种基于时域信号处理的精确的成像算法。其基本思想是对成像区域内每一成像点,通过计算该点到收、发天线之间的延时,将所有回波对它的贡献相干叠加从而得到该点在图像中对应的像素值,这样对整个成像区域逐点地进行相干叠加处理,即可获得成像区域的图像。后向投影算法天然的易于实现并行计算,因此,适用于多个子阵列中的接收天线同时接收反射的电磁波的情况。虽然需要对整个成像区间每一个点重建,但是如果处理系统中的硬件采用GPU或者FPGA技术的话,重建时间可以大大降低,甚至实现实时重建。重建公式可以表示为,
其中,是被检对象的散射系数,(x,y,z)表示被检对象的坐标,其中z表示1D MIMO阵列面板和被检对象某一断层之间的距离,za是成像距离,j为虚数单位,k为传播常数,s(xt,yt,xr,yr,k)为一对发射天线 -接收天线组合接收到被检对象的回波信号,(xt,yt)为发射天线坐标,(xr,yr) 为接收天线的坐标。
图11示出了根据本公开另一实施例的安检设备的控制方法的示意流程图。
在步骤S201,控制1D MIMO阵列面板向被检对象发送检测信号并接收来自被检对象的回波信号。在本实施例中采用的是电子扫描与机械扫描相结合的扫描方式,在本步骤中1D MIMO阵列面板在当前位置进行电子扫描。
在步骤S202,判断1D MIMO阵列面板是否完成电子扫描(即全部发射天线均完成发射并且接收天线完成接收),如果是,则表示当前位置的扫描完成,进行到步骤S203,否则返回步骤S201继续当前位置的扫描。
在步骤S203,判断机械扫描是否完成,即是否完成了平移路径终点处的电子扫描,如果是,则表示1D MIMO阵列面板已完成路径上所有位置的扫描,因此针对当前被检对象的扫描结束,并进行到步骤S204进行图像重建,否则执行步骤S205平移到下一个位置进行扫描。
在步骤S204,利用获得的回波信号来重建被检对象的图像。重建算法包括但不限于上述的全系重建算法和后向投影算法。
在步骤S205,平移1D MIMO阵列面板,并返回步骤S201,以在新的位置再次进行扫描检测。例如可以利用平移装置70使1D MIMO天线阵列相对于底板10平移预设的距离,从而实现机械扫描。
在一些实施例中,还可以在步骤S204之后执行步骤S206至207。
在步骤S206中,分析重建的被检对象的图像,以判断被检对象中是否可能含有危险品,如果是,则执行步骤S209,否则结束当前被检对象的安全检测。例如可以将重建的被检对象图像与预先存储的模板相比较,如果与某种危险品的特征模板匹配程度大于预设的阈值,则判定为可能含有该种危险品,否则判定为不含有危险品。在一些实施例中,还可以根据匹配程度的高低来确定含有危险品的概率的高低,例如匹配程度较高指示含有危险品的概率较高,匹配程度较低指示含有危险品的概率较低。
在步骤S207,控制报警装置进行报警。报警的方式包括但不限于画面显示、音频报警、振动报警等等。还可以设置报警级别,例如当含有危险品的概率较低时,可以通过较低音量的声音或者较弱的振动来报警,当含有危险品的概率较高时,可以通过较高音量的声音或者较强的振动来报警。
在本实施例中,还可以将步骤S204重建的被检对象的图像和/或步骤 S206中的判断结果呈现给用户,例如,可以在步骤S204重建图像之后利用显示屏来显示所重建的图像,并在步骤S206之后将步骤S206的判断结果也呈现在显示屏上;也可以在步骤S206完成比对之后再一并将步骤 S204重建的图像和步骤S206的判定结果呈现在显示屏上。步骤S206的判定结果(例如可能含有哪种危险品、含有该危险品的概率)的呈现方式可以根据需要来选择,除了上述在显示屏上以画面的形式呈现之外,还可以利用音频、振动等其他方式来呈现,例如可以判断结果以语音的形式播放,也可以利用报警器的报警音量高低或振动强弱来指示判断结果,比如高音量的报警代表含有危险品的可能性较高,低音量的报警代表含有危险品的可能性较低。
以上描述了对于安检设备包括一个2D MIMO阵列面板的情况,然而本领域技术人员应清楚,对于包括多个2D MIMO阵列面板的安检设备,如图2所示的包括四个2D MIMO阵列面板的安检设备,控制方法是类似的。在一些实施例中,还可以利用多个2D MIMO阵列面板接收到的回波信号的组合来重建被检对象的图像。在一些实施例中,还可以基于分别对应多个2D MIMO阵列面板的多个重建图像的组合(例如人脚的不同视角的图像)来进行分析,从而判断是否可能含有危险品、危险品的类型、数量等等。
本公开的实施例通过在安检设备中利用1D MIMO阵列面板进行扫描检测,能够基于电磁波(例如基于超宽带雷达技术)对承载于底板上的被检对象的局部(例如人体的脚部)进行自动安检,一方面检测准确率高,另一方面不需要被检对象脱鞋,在提高安检速度的同时改善了用户使用体验。
本公开的实施例支持全电子扫描方式以及电子扫描与机械扫描相结合的扫描方式。全电子扫描方式扫描速度快,结合基于快速傅里叶变换 (FFT)的三维全息算法算法,可以实现实时成像。电子扫描与机械扫描相结合的扫描方式可以利用较小的天线阵列实现较大成像区域的扫描,节省成本并且结构简单。
本公开的实施例的1D MIMO阵列面板通过多发多收阵列稀疏化设计与控制技术,可大幅提高数据采集速度与天线单元利用率。本公开的实施例可以根据需要选用各种不同结构的1D MIMO天线阵列,具有较高的使用灵活性。通过采用毫米波作为检测信号,能够穿透被检对象成像,从而取代X光机达到安全检测的目的的同时,提供了更高的检测质量和更高的安全性。
本公开的实施例通过自动分析重建的被检对象的图像,能够能提供自动化的威胁检测,相比于传统方式大大提高了检测效率,降低漏检率。
本领域的技术人员可以理解,上面所描述的实施例都是示例性的,并且本领域的技术人员可以对其进行改进,各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。
在详细说明本公开的较佳实施例之后,熟悉本领域的技术人员可清楚的了解,在不脱离随附权利要求的保护范围与精神下可进行各种变化与改变,且本公开亦不受限于说明书中所举示例性实施例的实施方式。
Claims (11)
1.一种安检设备,其特征在于,包括:
底板,用于承载被检对象;
一维多发多收阵列面板,设置在所述底板上,所述一维多发多收阵列面板包括:
一维多发多收天线阵列,所述一维多发多收天线阵列的长度在30cm-50cm范围内,所述一维多发多收天线阵列的最大可移动距离在30cm-50cm范围内,并且所述一维多发多收天线阵列包括排列成第一行的多个发射天线和排列成第二行的多个接收天线,所述多个发射天线和所述多个接收天线形成的等效相位中心排列成第三行并且以检测信号的多个频率之一对应的波长的二分之一等间距隔开,其中所述第一行、第二行和第三行彼此平行;以及
控制电路,与所述一维多发多收天线阵列相连,用于控制所述多个发射天线按照预设顺序发射所述检测信号,以及控制所述多个接收天线接收回波信号;
平移装置,设置在所述底板上,用于使所述一维多发多收阵列面板相对于所述底板可移动,其中所述平移装置包括设置在底板相对两侧边缘上的凸起和设置在所述一维多发多收天线阵列两端的凹槽,所述凸起和凹槽匹配;
信号处理装置,与所述一维多发多收阵列面板相连,用于根据所述一维多发多收阵列面板接收到的回波信号来重建被检对象的图像;以及
显示装置,与所述信号处理装置相连,用于向用户呈现所重建的被检对象的图像。
2.根据权利要求1所述的安检设备,还包括垂直于所述底板的至少一个侧板,所述一维多发多收阵列面板的数量为多个,其中一个一维多发多收阵列面板安装在所述底板上,其他一维多发多收阵列面板分别安装在所述至少一个侧板上,所述平移装置用于使安装在底板上的一维多发多收阵列面板平行于所述底板可移动。
3.根据权利要求2所述的安检设备,其中,所述至少一个侧板包括第一侧板、第二侧板和第三侧板,所述第一侧板与第二侧板之间形成第一检测空间,所述第二侧板和第三侧板之间形成第二检测空间。
4.根据权利要求2所述的安检设备,所述平移装置还用于使安装在所述至少一个侧板上的一维多发多收阵列面板平行于相应的侧板可移动。
5.根据权利要求1所述的安检设备,其中,所述多个发射天线等间距隔开,所述多个接收天线等间距隔开,相邻两个发射天线之间的距离是相邻两个接收天线之间的距离的整数倍。
6.根据权利要求1所述的安检设备,其中,所述多个发射天线包括以等间距隔开的多个发射天线组,所述多个接收天线等间距隔开,相邻两个发射天线组之间的距离大于相邻两个接收天线之间的距离。
7.根据权利要求6所述的安检设备,其中,每个发射天线组包括两个发射天线,所述两个发射天线之间的距离是检测信号的波长的整数倍。
8.根据权利要求1所述的安检设备,其中,所述一维多发多收天线阵列为具有阵列周期的周期稀疏互质阵列,所述多个发射天线等间距隔开,所述多个接收天线等间距隔开,相邻两个发射天线之间的距离大于相邻两个接收天线之间的距离,并且在所述阵列周期内发射天线的数目与接收天线的数目互质。
9.根据权利要求1所述的安检设备,其中,所述第一行与第二行之间的距离小于所述一维多发多收天线阵列的成像距离的10%。
10.根据权利要求1所述的安检设备,还包括报警装置,所述信号处理装置还用于根据所重建的被检对象的图像基于预设的标准来判断被检对象是否可能含有危险品,如果是,则控制所述报警装置进行报警。
11.根据权利要求1至10中任一项权利要求所述的安检设备,其中,所述检测信号为毫米波。
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Legal Events
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GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |