专利名称：一种人体安检系统利用频分空分技术的扫描方法
技术领域：
本发明涉及一种人体安检系统。更具体地，本发明涉及基于毫米波主动式的高速柱状旋转扫描的三维全息成像的人体安检系统和扫描方法。
背景技术：
国际反恐形式的紧迫对人体安检提出了多方面新的需求，首先需要能够实现对人体衣物掩盖下的物品实现非脱衣式三维全息成像检测，提高识别可疑物品的效率；第二、需要扩展检测能力，能够对金属及非金属物品实现检测，包括枪支、刀具、炸药、毒品、光盘、现金、液体、芯片、陶瓷等；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。可用于人体安检的现有技术手段包括金属探测、X射线成像、主、被动毫米波探测等。传统的人员安检系统基本采用金属物体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。近年来，国际上出现了低辐射剂量的X射线人体安检仪可以实现对金属及非金属目标的探测，由于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。相比之下，毫米波探测技术具有能够穿透人体衣物，对人体辐射剂量小，实现较成像，能够识别各类金属及非金属违禁品等诸多优点，近十年来随着毫米波技术的发展和器件成本的降低，在人体安检中正逐步引起重视。毫米波探测技术可分为被动式探测和主动式探测，被动式探测技术是利用物体自发辐射的微波亮温度，通过焦平面阵列微波辐射机、 合成综合孔径微波辐射计等方式实现对被观测物体的成像，目前这种方式存在成像精度不高、系统观测实时性差的问题，目前无法进入实际应用。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。其中平面合成孔径技术产生三维全息立体图像的能力不足，目前利用柱面合成孔径技术成为主动式毫米波人体安检系统的发展方向。毫米波主动式高速柱状旋转扫描三维成像人体安检系统采取了毫米波主动式柱状合成孔径技术实现对待检人员的非脱衣式安全检测。这种安检系统采取了开关天线阵列圆周方向机械带动的旋转扫描和竖直方向电切换扫描相结合的探测方式。但现有的安检系统均为单一开关天线阵列，使用单一开关阵列天线对待检人员进行扫描探测的方式延长了对待检人员的扫描时间，降低了安检效率。
发明内容
本发明目的在于提供一种毫米波主动式三维全息成像的人体安检系统，实现对待检人员的快速检测。
本发明的毫米波主动式三维全息成像的人体安检系统包括具有出入口的圆柱状主体框架，形成第一扫描区域，第二扫描区域和待扫描区域；第一毫米波收发机和第二毫米波收发机；与所述第一毫米波收发机连接的第一毫米波开关天线阵列，和与所述第二毫米波收发机连接的第二毫米波开关天线阵列；旋转扫描驱动装置，用于驱动所述第一毫米波开关天线阵列和所述第二毫米波开关天线阵列对向旋转；控制装置，用于控制旋转扫描驱动装置以及第一和第二毫米波收发机，使第一和第二毫米波开关天线阵列分别在第一和第二扫描区域内对所述待扫描区域进行并行圆柱旋转扫描；以及并行图像处理装置，用于根据来自第一和第二毫米波收发机的采集数据及该采集数据的空间位置信息合成待检人员的三维全息图像。进一步地，所述旋转扫描驱动装置包括两个对称设置的转动臂，所述第一毫米波开关天线阵列和第二毫米波开关天线阵列分别设置在所述转动臂上。进一步地，所述旋转扫描驱动装置包括光栅角度信息输出单元，用于输出所述第一和第二毫米波开关天线阵列的旋转角度信息。进一步地，所述第一毫米波开关天线阵列和所述第二毫米波开关天线阵列对向旋转的旋转范围为120度。进一步地，所述第一和第二毫米波收发机分别包括时序控制单元，所述毫米波开关阵列天线通过所述光栅角度信息输出单元确定水平圆周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。进一步地，毫米波开关天线阵列包括多个接收天线单元和相应多个发射天线单元，接收天线单元和发射天线单元分列交错排列，并且各天线单元之间等间隔排布。进一步地，所述天线为喇叭天线和/或介质杆天线，所述开关为单刀多掷堆叠组合形式用于对天线单元的切换。进一步地，各毫米波收发机向相应的毫米波开关天线阵列提供步进频率连续波， 工作频率范围为12到50GHz。另一方面，本发明还提供一种毫米波主动式三维全息成像的人体安检系统的扫描方法。该方法包括所述旋转扫描驱动装置在控制装置的控制下带动所述第一毫米波开关天线阵列和第二毫米波开关天线阵列分别在第一扫描区域和第二扫描区域内并行对向旋转对待扫描区域进行圆柱旋转扫描，并行图像处理装置根据来自第一和第二毫米波收发机的采集数据及该采集数据的空间位置信息合成待检人员的三维全息图像。进一步，所述毫米波开关天线阵列中的接收天线单元和发射天线单元进行交错收发。另一方面，本发明的毫米波主动式三维全息成像的人体安检系统采用频分扫描方式和空分扫描方式对待检人员进行扫描。所述频分方式为在扫描期间，同一时刻第一毫米波收发机提供的和第二毫米波收发机提供的探测信号的工作频率不同。
进一步地，在扫描期间，同一时刻第一毫米波收发机提供的和第二毫米波收发机提供的探测信号的工作频率具有相等的频率差。进一步地，第一毫米波收发机和第二毫米波收发机分别提供步进频率连续波探测信号。进一步地，在扫描期间，同一时刻第一毫米波收发机提供的和第二毫米波收发机提供的探测信号的工作频率相差50MHz。所述空分方式扫描方法为在扫描期间，任一时刻第一毫米波开关天线阵列和第二毫米波开关天线阵列中天线单元的探测高度不同。进一步地，在整个扫描期间，所述探测高度位置保持相同的差别。进一步地，空分方式扫描方法包括分别将第一毫米波开关天线阵列平均分为第一上半部分和第一下半部分，第二毫米波开关天线阵列平均分为第二上半部分和第二下半部分；第一毫米波开关天线阵列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的最后一个天线单元，同时，第二毫米波开关天线阵列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；以及第一毫米波开关天线阵列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，第二毫米波开关天线阵列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。或者，空分方式扫描方法包括分别将第一毫米波开关天线阵列平均分为第一上半部分和第一下半部分，第二毫米波开关天线阵列平均分为第二上半部分和第二下半部分；第一毫米波开关天线阵列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，第二毫米波开关天线阵列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；以及第一毫米波开关天线阵列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的最后一个天线单元，同时，第二毫米波开关天线阵列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，空分方式的扫描方法包括分别将第一毫米波开关天线阵列平均分为第一上半部分和第一下半部分，第二毫米波开关天线阵列平均分为第二上半部分和第二下半部分；第一毫米波开关天线阵列从所述第一上半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第一上半部分的第一个天线单元，同时，第二毫米波开关天线阵列从所述第二下半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第二下半部分的第一个天线单元；以及第一毫米波开关天线阵列从所述第一下半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第一下半部分的第一个天线单元，同时，第二毫米波开关天线阵列从所述第二上半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第二上半部分的第一个天线单元。或者，空分方式扫描方法包括分别将第一毫米波开关天线阵列平均分为第一上半部分和第一下半部分，第二毫米波开关天线阵列平均分为第二上半部分和第二下半部分；
7
第一毫米波开关天线阵列从所述第一下半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第一下半部分的第一个天线单元，同时，第二毫米波开关天线阵列从所述第二上半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第二上半部分的第一个天线单元；以及第一毫米波开关天线阵列从所述第一上半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第一上半部分的第一个天线单元，同时，第二毫米波开关天线阵列从所述第二下半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第二下半部分的第一个天线单元。本发明也可以将频分方式扫描方法和空分方式扫描方法结合使用。本发明的优点在于1、采用的通过式结构的三维柱状扫描安检系统，可以放置于安检通道关口，待检人员可以径直走进安检区域，以提高安检效率。2、通过采用两部毫米波收发机和毫米波开关天线阵列并行工作的方式，与采用一部毫米波收发机和毫米波阵列天线的形式相比，可以大大缩短安检时间，避免人体在过长扫描探测期间出现晃动影响成像质量。3、通过采用阵列天线收发单元之间的交错探测技术，可以提高对待扫描区域竖直方向波束探测的精度，将成像结果在竖直方向的分辨率提高一倍。4、采用了能够输出旋转角度信息的高精度旋转扫描驱动装置，可以精确地获得毫米阵列天线在水平圆周方向旋转扫描的角度位置，以提高水平圆周方向旋转扫描的探测精度。5、通过频分、空分技术使毫米波开关天线阵列对向并行扫描时避免了对向辐射干扰，提高了成像清晰度水平。
下面将参照附图并结合实施例对本发明进行具体说明。图1为本发明毫米波主动式三维全息成像的人体安检系统的主框图；图2为本发明系统的顶视图；图3为本发明系统的毫米波收发机组成及与其他部件的工作关系图；图4为本发明系统的毫米波开关天线阵列结构示意图；图5为本发明系统的旋转扫描驱动装置组成及与其他部件的的工作关系图；图6为系统工作流程图；图7为系统图像处理基本流程图；图8为空分方式技术原理图。
具体实施例方式下面参照附图并借助本发明的实施例，对本发明的技术方案做详细描述。应当理解，附图中所示各元部件是示意性而非限制性的，各特征未按比例画出。在各装置附图中， 相同的附图标记表示相同的元部件。如图1和2所示，本发明毫米波主动式三维全息成像的人体安检系统包括圆柱状的主体框架1、操控计算机13、控制装置4、第一毫米波收发机2和第二毫米波收发机3、与第一毫米波收发机2连接的第一毫米波开关天线阵列7和与第二毫米波收发机3连接的第二毫米波开关天线阵列8、能够产生旋转角度信息的旋转扫描驱动装置6和并行图像处理装置5。该安检系统为通过式结构，即圆柱状的主体框架1设有入口 11和出口 12，主体框架1内部形成待扫描区域15，在入口 11和出口 12之间形成对称分布的第一扫描区域9和第二扫描区域10。主体框架1顶部设置有旋转扫描驱动装置6，如图5所示，该旋转扫描驱动装置6包括电机30、变速箱31，还包括两个对称设置的转动臂32用于分别固定毫米波收发机和毫米波开关天线阵列。在本实施例中，第一毫米波收发机2、第一毫米波开关天线阵列7悬挂在其中一侧的转动臂上，第二毫米波收发机3、第二毫米波开关天线阵列8悬挂在另一侧的转动臂上。第一和第二扫描区域采用封闭式透明防护结构分别将固定有毫米波开关天线阵列的转动臂封闭其中。待检人员14由入口 11进入后，在待扫描区域15的中心位置静止站立，安检人员通过操控计算机13触发扫描指令，旋转扫描驱动装置6在控制装置4 的控制下驱动安装于转动臂的毫米波收发机2和3、毫米波开关天线阵列7和8，在分置于安检系统主体框架的两个扫描区域9和10内进行对待扫描区域15的并行圆柱旋转扫描。 完成扫描后，待检人员由出口 12离开。第一毫米波开关天线阵列7和第二毫米波开关天线阵列8由所述旋转扫描驱动装置6带动，分别沿第一扫描区域9和第二扫描区域10进行对向旋转，每一转动臂转动范围例如为120度。因为毫米波开关天线阵列各个天线单元所辐射的探测信号形成的波瓣足以覆盖待测人员的周围360度的空间，因此两侧毫米波开关天线阵列同时并行扫描，比起单一毫米波开关天线阵列进行360度圆周扫描能够大大缩短扫描时间。如图5所示，旋转扫描驱动装置6还包括光栅角度信息输出单元33。光栅角度信息输出单元33是利用光栅确定水平圆周方向上的列扫描切换位置，向控制装置4提供角度位置信息，从而确定天线竖直和水平圆周方向毫米波探测波束的工作时序。毫米波收发机向毫米波开关天线阵列提供步进频率连续波。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12到50GHz，频率点之间的间隔即步长值根据目标区范围确定，比如50MHz、IOOMHz或200MHz等，在每个频点毫米波收发机输出数十纳秒时间长度的连续波的探测信号。根据图3所示，毫米波收发机包括高稳定度晶体振荡器16、第一频率综合器17和第二频率综合器20、第一变频单元18和第二变频单元 21、第一定向耦合器19和第二定向耦合器22，第一混频器23和第二混频器24，正交解调器 25、数据采集单元沈和时序控制单元27。其中，第一频率综合器17和第二频率综合器20 具有数十纳秒级捷变频率速度，本发明可以使用直接数字频率合成器(DDQ或压控振荡器 (VCO)；数据采集单元沈例如利用AD采集方式采集。高稳定度晶体振荡器16输出基准时间信号并分两路分别提供给第一频率综合器 17和第二频率综合器20，通过第一频率综合器17输出发射探测基带信号，通过第二频率综合器20输出参考基带信号。发射探测基带信号经过第一变频单元18变频后变为毫米波波段的发射探测信号；参考基带信号经过第二变频单元21变频后变为毫米波波段的参考信号。发射探测信号经过第一定向耦合器19又分为两路，参考信号经过第二定向耦合器22 也分为两路。发射探测信号的第一路信号传送给毫米波开关天线阵列的发射通道用于探测目标，发射探测信号的第二路信号与参考信号的第二路信号经过第二混频器对混频用作接收参考基带信号。参考信号的第一路与来自毫米波开关天线阵列的接收通道的接收信号经过第一混频器23相混频用作接收基带信号。接收参考基带信号与接收基带信号通过正交解调器25解调，并通过数据采集单元沈采集，获得对待检人员的步进频率探测波在各频率点下的幅度和相位信息。以上所有部件受毫米波收发机内部的时序控制单元27控制，从而实现竖直方向上的扫描切换。本文中所提到的毫米波开关天线阵列的发射通道是指发射天线单元，接收通道是指接收天线单元，详细说明请参见下文。如图4所示，毫米波开关天线阵列由多个天线单元组成，包括用于发射信号的发射天线单元观和用于接收信号的接收天线单元29。毫米波开关天线阵列为收发分置，发射天线单元观(简称发单元)和接收天线单元29 (简称收单元)按照收发交错次序排列，并且各天线单元之间等间隔排布，即发单元之间等间隔排布，收单元之间等间隔排布，发单元和收单元之间等间隔交错排布。天线的形式包括喇叭天线和/或介质杆天线形式。通过发、收天线单元的交错式收发控制，可实现对待扫描区域15竖直方向的高密度探测波束扫描。毫米波开关天线阵列中的开关为单刀多掷堆叠组合形式，如典型的256单元阵列由32个一级单刀八掷开关，4个二级单刀八掷开关和1个三级单刀四掷开关构成，完成天线阵列在竖直方向上的天线单元切换。在本发明的安检系统中，安检过程的工作时序如图6所示，过程如下步骤一，S35、系统加电后系统内各部分完成自检，如有故障则S36、通过操控计算机13显示系统故障信息并检修，如无故障则进入步骤二。步骤二，进行系统校准。S37、由操控计算机触发校准命令。S38、毫米波收发机进行工作频率校准、毫米波开关天线阵列进行各收发通道幅度和相位校准。S39、确定上述校准数据并记录于系统的并行图像处理装置5中。步骤三，系统进入安检扫描工作状态，待检人员14由系统入口 11进入后，竖直静止站立于待扫描区域15中央。S40、由安检人员通过操控计算机13触发扫描指令。S41、旋转扫描驱动装置6在控制装置4的控制下带动安装在转动臂32上的第一、二毫米波收发机、第一、二毫米波开关天线阵列，在分置于安检系统主体框架的第一、二扫描区域内进行对待扫描区域15的圆柱旋转扫描，毫米波开关天线阵列通过旋转扫描驱动装置6的光栅角度信息输出单元33确定水平圆周方向上的列扫描切换位置，通过毫米波收发机的时序控制单元27实现在竖直扫描方向上的扫描切换。毫米波收发机中的数据采集单元沈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，送入并行图像处理装置5。S42、并行图像处理装置5利用S39中获得的系统校准数据，对S41中采集到的待检人员14的扫描数据进行处理、图像显示以及危险可疑物品识别和标示。S42的典型实现过程如图7所示，包括S44、柱面二维快速傅里叶变换(“快速傅里叶变换”简称FFT)，S45、柱面解卷积(一维FFT)，S46、极坐标-直角坐标插值，S47、三维快速傅里叶反变换(IFFT)。进而通过成像输出典型的主动式毫米波三维全息灰度图像如图 8所示，并完成对其上的危险可疑物品识别和标示。步骤四，提示校准。系统对待检人员持续工作一段时间后，步骤S43、根据系统设定提示系统需要校准，如确定需要校准，则返回步骤二，校准过程完成后，则系统重新进入对待检人员的安检状态。如果不需要，则返回步骤三，继续进行安检。另外，本系统在以上任意步骤中出现故障，则步骤34、由操控计算机13触发重置(reset)命令并进入步骤一的系统自检。通过将安检系统设计成通道式结构，采取两列开关天线阵列对向旋转扫描并行工作的方式，减少了开关天线阵列角度旋转范围，缩短旋转扫描探测时间一倍以上，避免人体在过长扫描探测期间出现晃动影响成像质量。然而由于两列对向天线距离较近(基本Im 以内)，采用柱状合成孔径技术进行近场探测的天线波束较宽(30 60度)，并且采用步进频率连续波的工作方式工作，将造成两列天线阵列之间对向干扰较大。根据本发明的一个优选实施例，第一毫米波开关天线阵列和第二毫米波开关天线阵列采用频分并行工作方式，在扫描期间，任一时刻第一毫米波收发机2提供的探测信号和第二毫米波收发机3提供的探测信号的工作频率在整个旋转扫描期间保持差别，两个毫米波收发机的工作频率之间保持相等的频率差。由于本发明系统的毫米波收发机采用步进频率连续波进行探测扫描，且第一毫米波收发机2和第二毫米波收发机3均采用相同的频率步长值，如0. IGHz,因此将第一毫米波收发机2的步进频率连续波的工作频率与第二毫米波收发机3的步进频率连续波的工作频率等间隔错开，如第一毫米波收发机2的工作频
点典型值为30GHz,30. 1 GHz,30. 2GHz、30. 3GHz、......、39· 9GHz、40GHz，第二毫米波收发机
3 的工作频点典型值为30. 05GHz,30. 15GHz、30. 25GHz、......、38. 5GHz、39. 5GHz，每个频点
之间的频率相差始终保持50MHz，则使第一毫米波开关天线阵列7和第一毫米波开关天线阵列8分别辐射的探测信号的频率在整个旋转扫描期间均保持相等的差别，以使两侧阵列天线能够彼此尽可能互不干扰地并行工作。根据本发明的另一个优选实施例，第一毫米波开关天线阵列和第二毫米波开关天线阵列可采用空分方式并行。在扫描期间，任一时刻第一毫米波开关天线阵列7和第二毫米波开关天线阵列8中天线单元的探测高度保持差别，对向并行扫描位置之间始终保持相同的高度差。具体方法为如图8所示，对于每一个毫米波开关天线阵列，可将其分为上下两个部分，即，将第一毫米波开关天线阵列7平均分为第一上半部分81和第一下半部分82， 将第二毫米波开关天线阵列8平均分为第二上半部分83和第二下半部分84，如第一毫米波开关天线阵列7和第一毫米波开关天线阵列8的各自具有天线单元的个数为256个，则第一毫米波开关天线阵列7的第一上半部分81、第一下半部分82、第二毫米波开关天线阵列8的第二上半部分83和第二下半部分84的天线单元个数均为1 个，即从最上侧的第 1个天线单元至最下侧的第1 个天线单元。则工作时序例如可以这样安排第一毫米波开关天线阵列7的第一上半部分81为从最上侧的第1个天线单元逐步向该部分的第1 个天线单元扫描探测，同时第二毫米波开关天线阵列8的第二下半部分84从其最上侧的第1个天线单元逐步向该部分第1 个天线单元扫描探测。然后第一毫米波开关天线阵列7的第一下半部分82从最上侧的第1个天线单元逐步向该部分的第1 个天线单元扫描探测，同时第二毫米波开关天线阵列8的第二上半部分83从其最上侧的第1个天线单元逐步向该部分第1 个天线单元扫描探测。或者，第一毫米波开关天线阵列7的第一下半部分82为从最上侧的第1个天线单元逐步向该部分的第1 个天线单元扫描探测，同时第二毫米波开关天线阵列8的第二上半部分83从其最上侧的第1个天线单元逐步向该部分第1 个天线单元扫描探测。然后第一毫米波开关天线阵列7的第一上半部分81从最上侧的第1个天线单元逐步向该部分的第1 个天线单元扫描探测，同时第二毫米波开关天线阵列8的第二下半部分84从其最
11上侧的第1个天线单元逐步向该部分第1 个天线单元扫描探测。或者，第一毫米波开关天线阵列7的第一上半部分81为从最下侧的第1 个天线单元逐步向该部分的第1个天线单元扫描探测，同时第二毫米波开关天线阵列8的第二下半部分84从其最下侧的第1 个天线单元逐步向该部分第1个天线单元扫描探测。然后第一毫米波开关天线阵列7的第一下半部分82从最下侧的第1 个天线单元逐步向该部分的第1个天线单元扫描探测，同时第二毫米波开关天线阵列8的第二上半部分83从其最下侧的第1 个天线单元逐步向该部分第1个天线单元扫描探测。或者，第一毫米波开关天线阵列7的第一下半部分82为从最下侧的第1 个天线单元逐步向该部分的第1个天线单元扫描探测，同时第二毫米波开关天线阵列8的第二上半部分83从其最下侧的第1 个天线单元逐步向该部分第1个天线单元扫描探测。然后第一毫米波开关天线阵列7的第一上半部分81从最下侧的第1 个天线单元逐步向该部分的第1个天线单元扫描探测，同时第二毫米波开关天线阵列8的第二下半部分84从其最下侧的第1 个天线单元逐步向该部分第1个天线单元扫描探测。这样只要两侧的在进行扫描探测时其探测高度相差始终保持1 个天线单元的高度就能避免对向干扰，使两侧的毫米波开关天线阵列在任一时刻各自工作的天线单元在空间上不出现天线波瓣重叠，使两侧阵列天线能够彼此尽可能互不干扰地并行工作。本发明可以单独采用频分方式、空分方式，也可以将二者结合使用，使系统的成像清晰度水平提高。以上所述之实施方式及所述实施案例，为本发明的实施案例之一，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利之形状、构造及原理方法所做的等效变化，均应涵盖在本发明专利的保护范围内。应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。本发明的保护范围仅由随附权利要求书限定。
权利要求
1.一种人体安检系统利用频分空分技术的扫描方法，该系统包括具有出入口的圆柱状主体框架，形成第一扫描区域(9)，第二扫描区域(10)和待扫描区域(15)；第一毫米波收发机( 和第二毫米波收发机(3)；与所述第一毫米波收发机( 连接的第一毫米波开关天线阵列(7)，和与所述第二毫米波收发机(3)连接的第二毫米波开关天线阵列(8)；旋转扫描驱动装置(6)，用于驱动所述第一毫米波开关天线阵列(7)和所述第二毫米波开关天线阵列(8)对向旋转；控制装置G)，用于控制旋转扫描驱动装置以及第一和第二毫米波收发机(2，；3)使第一和第二毫米波开关天线阵列(7，8)分别在第一和第二扫描区域(9，10)内对所述待扫描区域(15)进行并行圆柱旋转扫描；以及并行图像处理装置，用于根据来自第一和第二毫米波收发机的采集数据及该采集数据的空间位置信息合成待检人员的三维全息图像， 其特征在于，该方法包括，在扫描期间，同一时刻第一毫米波收发机提供的和第二毫米波收发机提供的探测信号的工作频率不同；并且，在扫描期间，任一时刻第一毫米波开关天线阵列和第二毫米波开关天线阵列中天线单元的探测高度不同。
2.根据权利要求1所述的人体安检系统利用频分空分技术的扫描方法，其特征在于， 在扫描期间，同一时刻第一毫米波收发机提供的和第二毫米波收发机提供的探测信号的工作频率具有相等的频率差；并且，在整个扫描期间，所述探测高度位置保持相同的差别。
3.根据权利要求2所述的人体安检系统利用频分空分技术的扫描方法，其特征在于， 第一毫米波开关天线阵列被平均分为第一上半部分和第一下半部分，第二毫米波开关天线阵列被平均分为第二上半部分和第二下半部分，第一毫米波收发机和第二毫米波收发机分别提供步进频率连续波探测信号；并且， 该方法进一步包括第一毫米波开关天线阵列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的最后一个天线单元，同时，第二毫米波开关天线阵列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；以及第一毫米波开关天线阵列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，第二毫米波开关天线阵列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。
4.根据权利要求2所述的人体安检系统利用频分空分技术的扫描方法，其特征在于， 第一毫米波开关天线阵列被平均分为第一上半部分和第一下半部分，第二毫米波开关天线阵列被平均分为第二上半部分和第二下半部分，第一毫米波收发机和第二毫米波收发机分别提供步进频率连续波探测信号；并且， 该方法进一步包括第一毫米波开关天线阵列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，第二毫米波开关天线阵列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；以及第一毫米波开关天线阵列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的最后一个天线单元，同时，第二毫米波开关天线阵列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。
5.根据权利要求2所述的人体安检系统利用频分空分技术的扫描方法，其特征在于， 第一毫米波开关天线阵列被平均分为第一上半部分和第一下半部分，第二毫米波开关天线阵列被平均分为第二上半部分和第二下半部分，第一毫米波收发机和第二毫米波收发机分别提供步进频率连续波探测信号；并且，该方法进一步包括第一毫米波开关天线阵列从所述第一上半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第一上半部分的第一个天线单元，同时，第二毫米波开关天线阵列从所述第二下半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第二下半部分的第一个天线单元；以及第一毫米波开关天线阵列从所述第一下半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第一下半部分的第一个天线单元，同时，第二毫米波开关天线阵列从所述第二上半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第二上半部分的第一个天线单元。
6.根据权利要求2所述的人体安检系统利用频分空分技术的扫描方法，其特征在于， 第一毫米波开关天线阵列被平均分为第一上半部分和第一下半部分，第二毫米波开关天线阵列被平均分为第二上半部分和第二下半部分，第一毫米波收发机和第二毫米波收发机分别提供步进频率连续波探测信号；并且，该方法进一步包括第一毫米波开关天线阵列从所述第一下半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第一下半部分的第一个天线单元，同时，第二毫米波开关天线阵列从所述第二上半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第二上半部分的第一个天线单元；以及第一毫米波开关天线阵列从所述第一上半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第一上半部分的第一个天线单元，同时，第二毫米波开关天线阵列从所述第二下半部分的最后一个天线单元向上扫描至所述第二下半部分的第一个天线单元。
7.根据权利要求3至6的任意一项所述的人体安检系统利用频分空分技术的扫描方法，其特征在于，所述旋转扫描驱动装置(6)包括光栅角度信息输出单元(33)，用于输出所述第一和第二毫米波开关天线阵列(7，8)的旋转角度信息。
8.根据权利要求3至6的任意一项所述的人体安检系统利用频分空分技术的扫描方法，其特征在于，所述第一毫米波开关天线阵列(7)和所述第二毫米波开关天线阵列(8)对向旋转的旋转范围为120度。
9.根据权利要求7所述的人体安检系统利用频分空分技术的扫描方法，其特征在于，所述第一和第二毫米波收发机分别包括时序控制单元(27)，所述毫米波开关阵列天线通过所述光栅角度信息输出单元(3 确定水平圆周扫描方向上的列扫描位置，通过所述时序控制单元07)实现在竖直扫描方向上的扫描切换。
10.根据权利要求3至6的任意一项所述的人体安检系统利用频分空分技术的扫描方法，所述毫米波开关天线阵列包括多个接收天线单元和相应多个发射天线单元，接收天线单元和发射天线单元分列交错排列，并且各天线单元之间等间隔排布，其特征在于， 所述接收天线单元和发射天线单元进行交错收发。
全文摘要
本发明公开了一种人体安检系统结合频分和空分技术避免对向辐射干扰的扫描方法。该方法包括在扫描期间，同一时刻第一毫米波收发机提供的和第二毫米波收发机提供的探测信号的工作频率不同；并且，在扫描期间，任一时刻第一毫米波开关天线阵列和第二毫米波开关天线阵列中天线单元的探测高度不同。本发明避免了毫米波主动式三维全息成像人体安检系统两侧开关天线阵列的对向辐射干扰，提高了成像清晰度水平。
文档编号G01S7/02GK102393536SQ20111033513
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月30日 优先权日2011年10月30日
发明者冯克明, 年丰, 张冰, 方维海, 杨于杰, 温鑫, 王暖让 申请人:北京无线电计量测试研究所