一種基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法，其特征在于，包括以下步驟：發(fā)射連續(xù)波信號和產(chǎn)生發(fā)射參考信號；接收目標(biāo)回波信號與發(fā)射參考信號；分時產(chǎn)生差頻信號；差頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；完成成像；上傳圖像。還披露了一種基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測裝置。本發(fā)明可直接照射人體，直接對被檢測人進(jìn)行成像；如發(fā)現(xiàn)危險物品，可精確判定是否為危險品，大大提高識別率；先混頻后選通的方式，大大降低選通開關(guān)的壓力，可大幅度降低成本，使得本發(fā)明具備可實施性。
【專利說明】一種基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及危險品檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國際恐怖主義的滋生，安防維穩(wěn)成為了國際各個政府的重點工作。在機(jī)場、火車站、地鐵口等人流多的地方更是重中之重。如今，對于危險品的探測主要采用安全門、X光掃描器(Fiscan)、金屬探測器、人工搜身等途徑實現(xiàn)。但這些途徑都存在較大的問題。
[0003]安全門是并非對人體進(jìn)行全面掃描，僅僅是通過安全門內(nèi)的金屬探測器對金屬物品進(jìn)行探測。但是人體隨身攜帶的正常物品中有很多金屬類產(chǎn)品。因此，在通過安全門前，必須把正常的金屬類產(chǎn)品摘除，然后再通過安全門。這樣非常不方便。而且，一旦檢出有金屬品，還需要經(jīng)過人工二次判定。因此，在機(jī)場安全門后，會有數(shù)名安保人員對游客進(jìn)行搜身和二次探測。
[0004]Fiscan是采用X光對包裹等物品進(jìn)行探測，由于X光具有投射性，遇到不同的材質(zhì)反射特性不一，因此可以很容易的通過對被測件成像來進(jìn)行探測。這一方法具有很大的優(yōu)勢，不僅可以不拆箱檢測，而且檢測成功率極高，是目前最成熟最可靠的安檢方法之一。但是，由于X光對人體有害，因此只能對包裹進(jìn)行探測，而無法對人體進(jìn)行探測。從幾次著名的恐怖襲擊來看，往往是恐怖分子通過隨身攜帶的危險品進(jìn)行襲擊。因此Fiscan具有其局限性。
[0005]金屬探測器的問題和安全門類似，即僅能檢測出是否具有金屬品，而不能對金屬品的形狀、特征進(jìn)行確定。因此，必須依靠人工再次確認(rèn)后才能判定出是否為危險品。
[0006]人工搜身也是安檢的一種方式。這一方式識別率最高，最可靠。但是有兩點問題:
1、耗費(fèi)大量的人力，造成客流堆積；2、人工搜身極不雅觀，有違倫理，會對被檢測人造成極大的心理壓力。
[0007]綜上所述，現(xiàn)有的安檢技術(shù)不能滿足應(yīng)用要求，亟需研制新型的安檢技術(shù)。
[0008]發(fā)明的內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有安檢技術(shù)存在的諸多問題，滿足目前國內(nèi)安防的迫切需要，提供了一種基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法，包括以下步驟:
發(fā)射連續(xù)波信號和產(chǎn)生發(fā)射參考信號；接收目標(biāo)回波信號和發(fā)射參考信號；分時產(chǎn)生差頻信號；差頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；完成成像；上傳圖像。
[0010]進(jìn)一步的，完成成像的具體步驟包括:數(shù)字濾波；數(shù)字下變頻；時域FFT ;選取距離切片；壓縮感知重構(gòu)；空域二維FFT ;相位補(bǔ)償；波數(shù)域二維逆FFT。
[0011]進(jìn)一步的，分時產(chǎn)生差頻信號的具體步驟包括:處理組件分時產(chǎn)生控制信號；分時控制信號輸入選通控制板；分時控制信號控制選通控制板，輪番切換陣列行選通開關(guān)和選通一個接收混頻單元；接收混頻單元產(chǎn)生差頻信號。
[0012]作為優(yōu)選，完成成像后，通過以太網(wǎng)上傳圖像。
[0013]基于上述一種基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法，本發(fā)明提供了一種基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測裝置，包括發(fā)射天線組件、頻綜組件、接收天線陣、接收前端、選通控制板、處理組件。
[0014]發(fā)射天線組件發(fā)射連續(xù)波信號；接收天線陣接收目標(biāo)回波信號；接收前端接收發(fā)射參考信號，分時接收目標(biāo)回波信號，將目標(biāo)回波信號與發(fā)射參考信號進(jìn)行混頻得到差頻信號；選通控制板接收處理組件的控制信號，選通一路差頻信號；為接收前端提供電源；陣處理組件用來對差頻信號進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；對數(shù)字信號進(jìn)行處理成像且上傳圖像；產(chǎn)生安檢儀發(fā)射所需的中頻信號；頻綜組件用來將發(fā)射基帶信號調(diào)制為線性調(diào)頻連續(xù)波信號，產(chǎn)生發(fā)射參考信號。
[0015]安檢儀工作時，處理組件產(chǎn)生中頻信號；中頻信號輸入頻綜組件，頻綜組件將中頻信號通過上變頻，調(diào)制為線性調(diào)頻連續(xù)波信號，同時產(chǎn)生發(fā)射參考信號，輸入接收前端；發(fā)射天線組件將連續(xù)波信號發(fā)射出去；接收天線陣接收目標(biāo)回波信號；在接收前端，接收目標(biāo)回波信號與發(fā)射參考信號混頻，同時選通控制板接收處理組件的分時控制信號，控制接收前端分時產(chǎn)生差頻信號；差頻信號輸入處理組件，處理組件對差頻信號進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，完成成像，上傳圖像。
[0016]作為優(yōu)選，在一些實施方式中，基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測的裝置，其中，處理組件包括:DDS基帶模塊、主控模塊、信號處理模塊、AD采樣模塊、濾波放大模塊，DDS基帶模塊產(chǎn)生安檢儀發(fā)射所需的中頻信號輸入所述頻綜組件；濾波放大模塊完成差頻信號的調(diào)理;AD采樣模塊對調(diào)理后的差頻信號進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；信號處理模塊根據(jù)數(shù)字信號完成成像；所述主控模塊完成安檢儀各組件的控制，并輸出幀、PRF等信號供檢測。
[0017]作為優(yōu)選，在一些實施方式中，基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測的裝置，其中，接收天線陣以一個8行X4列的天線陣列為最小單元，在方位向上配置8個最小單元；在俯仰向上配置4個最小單元，組成32X32個整體天線布陣方案。
[0018]作為優(yōu)選，在一些實施方式中，基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測的裝置，其中，頻綜組件包括開關(guān)、頻綜器、倍頻器、功分器、濾波器、電源，中頻信號通過頻綜器上變頻，產(chǎn)生線性調(diào)頻連續(xù)波信號，一方面通過倍頻器上倍頻，調(diào)制為二倍的線性調(diào)頻連續(xù)波信號；另一方面，通過功分器產(chǎn)生多路發(fā)射參考信號；頻綜器產(chǎn)生的AD采樣時鐘和DDS采樣時鐘，為處理組件提供時鐘；濾波器完成調(diào)頻連續(xù)波信號的調(diào)理；電源為頻綜組件提供工作電壓；開關(guān)控制連續(xù)波信號的發(fā)射。
[0019]作為優(yōu)選，在一些實施方式中，基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測的裝置，其中，發(fā)射天線組件包括五組發(fā)射天線，頻綜組件的開關(guān)為可通過其切換實現(xiàn)五路發(fā)射信號分時福射的五選一開關(guān)。
[0020]本發(fā)明具有以下有益效果:采用微波成像理論，由于微波具有投射性，因此能夠觀察到隱藏的危險品，又由于本發(fā)明對人體無害，可直接照射人體，因此在進(jìn)行安檢過程中，將可直接對被檢測人進(jìn)行整體檢測。在實際安檢過程中，安檢人員不會與檢測人進(jìn)行身體接觸，避免了倫理道德的問題。本發(fā)明直接對被檢測人進(jìn)行成像，如發(fā)現(xiàn)危險物品，則其外圍輪廓直接顯示于顯示屏幕上，可精確判定是否為危險品，因此將大大提高識別率，降低人工二次確定的次數(shù)。本發(fā)明采用“先混頻后選通”的方式實現(xiàn)，因此大大降低選通開關(guān)的壓力，可大幅度降低成本，使得本發(fā)明具備可實施性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法的流程圖；圖2是循環(huán)且僅選通一個接收混頻單元的流程圖；圖3是完成成像的流程圖；圖4安檢儀整機(jī)原理框圖；圖5接收天線陣布陣圖。
[0022]1、接收天線陣；2、發(fā)射天線組件；3、接收前端；4、選通控制板；5、處理組件；6、頻綜組件；7、開關(guān)；8、濾波器；9、倍頻器；10、功分器；11、頻綜器；12、電源；13、DDS基帶模塊；14、主控模塊；15、信號處理模塊；16、AD米樣模塊；17、濾波放大模塊；18、陣列行選通開關(guān)；19、接收混頻單元。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。
[0024]根據(jù)附圖1 一種基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法的流程圖可知，一種基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法包括以下步驟:S01:發(fā)射連續(xù)波信號和產(chǎn)生發(fā)射參考信號；S02:接收目標(biāo)回波信號與發(fā)射參考信號；S03:分時產(chǎn)生差頻信號；S04:差頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；S05:完成成像；S06:上傳圖像。
[0025]本實施例的基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法，通過發(fā)射天線組件2發(fā)射連續(xù)波信號，頻綜組件6產(chǎn)生發(fā)射參考信號；接收天線陣I收目標(biāo)回波信號和發(fā)射參考信號在接收前端3混頻；選通控制板4將處理組件5發(fā)送來的422命令轉(zhuǎn)換為離散量信號，選通且僅選通一個接收混頻單元19 ;循環(huán)切換輪流選通其他接收混頻單元19。被選通的接收混頻單元產(chǎn)生差頻信號；差頻信號進(jìn)入處理組件5經(jīng)過濾波放大，信號采樣，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后完成成像；最后上傳圖像。
[0026]S03 一般包括以下步驟:處理組件5產(chǎn)生輸出幀、PRF等信號；選通控制板4接收幀、PRF等分時控制信號，控制陣列行選通開關(guān)18 (32選I)僅選通一個接收混頻單元19 ；接收混頻單元19產(chǎn)生差頻信號。循環(huán)以上步驟，選通其他接收混頻單元19。
[0027]S05 一般包括以下步驟:數(shù)字濾波；數(shù)字下變頻；時域FFT ;選取距離切片；壓縮感知重構(gòu)；空域二維FFT ;相位補(bǔ)償；波數(shù)域二維逆FFT。
[0028]一般實際應(yīng)用中，步驟S07是通過從以太網(wǎng)上傳圖像的方式來實現(xiàn)的。
[0029]根據(jù)附圖4結(jié)合
【發(fā)明內(nèi)容】
可知，基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測裝置，包括發(fā)射天線組件1、頻綜組件6、接收天線陣2、接收前端3、選通控制板4、處理組件5。
[0030]處理組件5產(chǎn)生發(fā)射所需的中頻信號；中頻信號輸入頻綜組件6，頻綜組件6將中頻信號通過上變頻倍頻，調(diào)制為線性調(diào)頻連續(xù)波信號，并產(chǎn)生發(fā)射參考信號，輸入接收前端3 ;連續(xù)波信號輸入發(fā)射天線組件1，發(fā)射天線組件I發(fā)射連續(xù)波信號；接收天線陣2接收目標(biāo)回波信號，輸入接收前端3 ;選通控制板4接收處理組件5的分時控制信號，輪流切換控制陣列行選通開關(guān)18和選通一個接收混頻單元19 ;選通的接收混頻單元19產(chǎn)生差頻信號；差頻信號輸入處理組件5，處理組件5用來通過信號調(diào)理電路(帶通濾波、放大等)完成差頻信號的調(diào)理，對調(diào)理后的差頻信號進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，對數(shù)字信號進(jìn)行處理成像且上傳圖像。
[0031]如圖4，所述處理組件包括DDS基帶模塊13、主控模塊14、信號處理模塊15、AD采樣模塊16、濾波放大模塊17，DDS基帶模塊13產(chǎn)生安檢儀發(fā)射所需的中頻信號；主控模塊14完成安檢儀各組件的控制，并輸出幀、PRF等信號供檢測；信號處理模塊15完成成像工作；AD采樣模塊16對調(diào)理后的差頻信號進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；濾波放大模塊17完成差頻信號的調(diào)理。
[0032]如圖4，所述頻綜組件6包括開關(guān)7、頻綜器8、倍頻器9、功分器10、濾波器11、電源12，基帶信號通過頻綜器8上變頻，產(chǎn)生線性調(diào)頻連續(xù)波信號，一方面通過倍頻器9上倍頻，調(diào)制為二倍的線性調(diào)頻連續(xù)波信號；另一方面，通過功分器10產(chǎn)生多路發(fā)射參考信號；頻綜器8產(chǎn)生的AD采樣時鐘和DDS采樣時鐘，為處理組件5提供時鐘；濾波器8完成調(diào)頻連續(xù)波信號的調(diào)理，去除雜波；電源12為頻綜組件5提供工作電壓；開關(guān)7控制連續(xù)波信號的發(fā)射。所述發(fā)射天線組件2包括五組發(fā)射天線，頻綜組件5包括五選一開關(guān)，通過開關(guān)切換，實現(xiàn)五路發(fā)射信號分時輻射。
[0033]如圖5，所述接收天線陣I采用“方塊”布陣形式。以一個8 (行)X4 (列)的天線陣列為最小單元，這一最小單元稱為“接收天線陣”(陣)，在方位向上，配置8個接收天線陣；在俯仰向上，配置4個接收天線陣。由此組成32X32個整體天線布陣方案。
[0034]上述【具體實施方式】用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法，其特征在于，包括以下步驟:SOI:發(fā)射連續(xù)波信號和產(chǎn)生發(fā)射參考信號；S02:接收目標(biāo)回波信號與發(fā)射參考信號；S03:分時產(chǎn)生差頻信號；S04:差頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；S05:完成成像；S06:上傳圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法，其特征在于，步驟S03包括:處理組件(5)分時產(chǎn)生控制信號；分時控制信號輸入選通控制板(4);分時控制信號控制所述選通控制板(4)，輪番切換陣列行選通開關(guān)(18)和選通一個接收混頻單元(19);所述接收混頻單元(19)產(chǎn)生差頻信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法，其特征在于，步驟S05包括:數(shù)字濾波；數(shù)字下變頻；時域FFT ;選取距離切片；壓縮感知重構(gòu)；空域二維FFT ；相位補(bǔ)償；波數(shù)域二維逆FFT。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測方法，其特征在于:步驟S06通過以太網(wǎng)上傳圖像。
5.一種基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測的裝置，其特征在于，包括:發(fā)射天線組件(I):發(fā)射連續(xù)波信號；接收天線陣(2):接收目標(biāo)回波信號；接收前端(3):接收發(fā)射參考信號，分時接收目標(biāo)回波信號，將目標(biāo)回波信號與發(fā)射參考信號進(jìn)行混頻得到差頻信號； 選通控制板(4):接收處理組件(5 )的控制信號，選通一路差頻信號；為接收前端(3 )提供電源；處理組件(5):用來對差頻信號進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；對數(shù)字信號進(jìn)行處理成像且上傳圖像；產(chǎn)生安檢儀發(fā)射所需的中頻信號；頻綜組件(6):用來將發(fā)射基帶信號調(diào)制為線性調(diào)頻連續(xù)波信號，產(chǎn)生發(fā)射參考信號；安檢儀工作時，所述處理組件(5)產(chǎn)生中頻信號；中頻信號輸入所述頻綜組件(6)，所述頻綜組件(6)將中頻信號通過上變頻，調(diào)制為線性調(diào)頻連續(xù)波信號，同時產(chǎn)生發(fā)射參考信號，輸入所述接收前端(3);所述發(fā)射天線組件(I)將連續(xù)波信號發(fā)射出去；所述接收天線陣(2)接收目標(biāo)回波信號；在所述接收前端(3)，接收目標(biāo)回波信號與發(fā)射參考信號混頻，同時所述選通控制板(4)接收所述處理組件(5)的分時控制信號，控制接收前端(3)分時產(chǎn)生差頻信號；差頻信號輸入所述處理組件(5)，所述處理組件(5)對差頻信號進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，完成成像，上傳圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測的裝置，其特征在于:所述處理組件(5 )包括DDS基帶模塊(13)、主控模塊(14)、信號處理模塊(15 )、AD采樣模塊(16)、濾波放大模塊(17)，所述DDS基帶模塊(13)產(chǎn)生安檢儀發(fā)射所需的中頻信號輸入所述頻綜組件(6);所述濾波放大模塊(17)完成差頻信號的調(diào)理；所述AD采樣模塊(16)對調(diào)理后的差頻信號進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；所述信號處理模塊(15)根據(jù)數(shù)字信號完成成像；所述主控模塊(14)完成安檢儀各組件的控制，并輸出幀、PRF等信號供檢測。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測的裝置，其特征在于:所述頻綜組件(6)包括開關(guān)(7)、頻綜器(8)、倍頻器(9)、功分器(10)、濾波器(11)、電源(12)，中頻信號通過所述頻綜器(8)上變頻，產(chǎn)生線性調(diào)頻連續(xù)波信號，一方面通過所述倍頻器(9)上倍頻，調(diào)制為二倍的線性調(diào)頻連續(xù)波信號；另一方面，通過所述功分器(10)產(chǎn)生多路發(fā)射參考信號；所述頻綜器(8)產(chǎn)生的AD采樣時鐘和DDS采樣時鐘，為所述處理組件(5)提供時鐘；所述濾波器(8)完成調(diào)頻連續(xù)波信號的調(diào)理；所述電源(12)為所述頻綜組件(6)提供工作電壓；所述開關(guān)(7)控制連續(xù)波信號的發(fā)射。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測的裝置，其特征在于:所述接收天線陣(I)以8行X4列的天線陣列為最小單元，在方位向上配置8個最小單元；在俯仰向上配置4個最小單元，組成32X32個整體天線布陣方案。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于微波成像技術(shù)的危險品有源探測的裝置，其特征在于:所述發(fā)射天線組件(2)包括五組發(fā)射天線，所述頻綜組件(6)的開關(guān)(7)為可通過其切換實現(xiàn)五路發(fā)射信號分時福射的五選一開關(guān)。
【文檔編號】G01S13/89GK104483669SQ201410710608
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】丁晟, 佘燕翔, 苗俊剛, 王峰, 陸田心, 郭偉, 史嘉, 楊金諭 申請人:無錫市雷華科技有限公司