一种主动式微波全息安检仪系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于成像技术领域，特别涉及一种主动式微波全息安检仪系统。
【背景技术】
[0002] 目前的成像技术主要有光学成像、红外成像、微波成像等。光学成像、红外成像穿 透性差，主要是对物体的表面特征成像。微波成像就不一样了，它具有穿透性，可以穿透人 体穿戴的衣物。微波成像也有很多方式，包括SAR、ISAR等，目前机载SAR的成像距离可达 150km左右，分辨率可达0. 15m左右，但是实时性较差，不能对正前方成像。
[0003] 近几年出现了 一种新体制的雷达成像技术，称为ΜΙΜΟ(Multipleinput multipleoutput)雷达成像技术。这种技术具有多波束发射多波束接收的特点，与多子阵 相控阵雷达、数字阵列雷达相似处；但这种体制的雷达有其独到之处，它同时采用多信号发 射、多信号接收，多信号之间可以是时域、空域或极化域分离的，具有处理维数更高、收发 孔径利用更充分、分辨率高、可以成像、实时性强的优点。
[0004] 国内很多高校也开始进行ΜΜ0雷达的理论研究，雷达的研究还主要集中在信号 设计、检测、参数估计、波束形成、D0A估计上等理论方面。实际的雷达系统目前国内还没有 报道。
[0005] 为此，亟待出现一种既能够针对目前国内安防的迫切需要，主要进行近距离 (lm~25m)成像技术研究，重点对身上带有炸药、枪支、雷管、刀具等危险品的"暴恐分子" 进行识别。可运用于地铁、机场进站口等人员流动较多的地方或重要部位进行安防检查的 新型雷达设备。
【发明内容】
[0006] 针对上述问题，本发明提供一种主动式微波全息安检仪系统。
[0007] 本发明的技术方案如下：
[0008] -种主动式微波全息安检仪系统，包括：
[0009] 发射天线组件，连接频综组件；采用抛物面喇叭，通过方圆波导转换；发射天线放 置在接收天线四周各一个以及接收天线阵中间一个；位置可根据设计进行局部调整，实现 对场地周边有效覆盖；
[0010] 频综组件，连接发射天线组件、接收前端、处理组件和电源控制总线；用于将发射 基带信号通过上变频链路和倍频链路，调制为K波的线性调频连续波信号；产生AD采样时 钟和DDS采样时钟；产生32路发射参考信号；通过开关切换，实现五路发射信号分时辐射； [0011] 接收前端，连接频综组件和选通控制板；用于将高载频回波信号与发射参考信号 进行混频得到差频信号；通过1/32开关分时接收回波信号；通过32路功分单元实现32路 发射参考信号；
[0012] 选通控制板，连接接收前端和处理组件；用于阵列行选通，选通一路差频信号，送 处理；为接收前端提供电源；将处理组件发送来的422命令转换为离散量信号，控制行列选 通开关；
[0013] 处理组件，连接选通控制板、频综组件、伺服系统和电源控制总线；用于通过信号 调理电路完成差频信号的调理；通过AD芯片对调理后的差频信号进行采样，将其转换为数 字信号；对数字信号进行如下算法流程：数字滤波、数字下变频、时域FFT、选取距离切片、 压缩感知重构、空域二维FFT、相位补偿、波数域二维逆FFT、成像并通过以太网上传图像； 能够完成安检仪各组件的控制，并输出帧、PRF等信号供检测；能够产生安检仪发射所需的 中频信号；
[0014] 伺服系统，连接电源组件、处理组件和电源控制总线；用于驱动收发天线起竖和收 起；带动扫描器可在0°~+ 360°之间选择扫描中心；带动扫描器进行水平角度扇扫；带 动扫描器进行俯仰角度调整；自检功能，通过RS422上报BIT结果；
[0015] 校准系统，连接电源控制总线；用于补偿天线及微波链路对接收回波带来的各种 不良影响，保证成像质量；
[0016] 电源组件，连接发电机和伺服系统；将AC220V转换为+24V提供给伺服系统。
[0017] 本发明的有益技术效果是：
[0018] 本发明引入了一系列先进技术，与传统安检设备相比能达到如下的效果和优势：
[0019] 1、远程值守特点。国内首次采用微波雷达系统感知人体、枪支、刀剑、炸药、液态危 险品等目标，与传统安检设备相比，被检人员无需停滞，安检效率大为提高；检测隐蔽性高； 具备远程值守特性。
[0020] 2、流动安全巡检特点。安检仪设计可车载，所以整体结构采用天线阵面可折叠形 式，考虑实际应用场合，安检仪可实现俯仰轴和方位轴的转动。与传统安检设备相比布控方 式更为灵活，可有效预警暴恐事件。
[0021] 3、大大降低了雷达成本。与国外同类型雷达相比，主动式微波全息安检仪系统采 用调频连续波体制，大大降低了发射功率，从而降低了设备成本。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明整机的原理框图。
[0023] 图2是本发明的成像原理图。
[0024] 图3是本发明的算法流程图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0026] 如图1所示，本发明的主动式微波全息安检仪系统主要由发射天线组件、频综组 件、接收前端、选通控制板、处理组件、校准系统、电源组件和伺服系统组成。
[0027] a)发射天线组件
[0028] 采用抛物面喇叭，通过方圆波导转换。发射天线放置在接收天线四周各一个以及 接收天线阵中间一个。位置可根据设计进行局部调整。实现对场地周边有效覆盖。
[0029] 接收天线阵为由32个喇叭天线组成的一维天线阵，在整机系统中，其沿方位向排 列。整机共需32个接收天线阵。接收天线选用角锥喇叭天线。
[0030] b)频综组件
[0031] 将发射基带信号通过上变频链路和倍频链路，调制为K波的线性调频连续波信 号；产生AD采样时钟和DDS采样时钟；产生32路发射参考信号；通过开关切换，实现五路 发射信号分时福射。
[0032] c)接收前端
[0033] 将高载频回波信号与发射参考信号进行混频得到差频信号；通过1/32开关分时 接收回波信号；通过32路功分单元实现32路发射参考信号。
[0034] d)选通控制板
[0035] 阵列行选通，选通一路差频信号，送处理；为接收前端提供电源；将处理组件发送 来的422命令转换为离散量信号，控制行列选通开关。
[0036]e)处理组件
[0037] 通过信号调理电路（带通滤波、放大等）完成差频信号的调理；通过AD芯片对调 理后的差频信号进行采样，将其转换为数字信号；对数字信号进行如下算法流程：1)数字 滤波；2)数字下变频；3)时域FFT;4)选取距离切片；5)压缩感知重构；6)空域二维FFT; 7)相位补偿；8)波数域二维逆FFT;9)成像，并通过以太网上传图像。能够完成安检仪各组 件的控制，并输出帧、PRF等信号供检测；能够产生安检仪发射所需的中频信号。
[0038] f)伺服系统
[0039] 驱动收发天线起竖和收起；带动扫描器可在0°~+ 360°之间选择扫描中心；带 动扫描器进行一定水平角度范围内的扇扫；带动扫描器进行一定俯仰角度范围内做调整； 自检功能，通过RS422上报BIT结果。
[0040]g)校准系统
[0041] 射频信号在进入微波链路前的天线阵列时，因天线本身在方位俯仰角度偏差、幅 频响应不平坦、整体一致性不够等各种影响，会导致送往微波链路的信号产生幅频、空间波 数畸变；而射频信号进入微波链路以后也会受到一系列微波器件的影响，包括器件的幅频 响应、连接线的损耗、电磁干扰、温度等都会信号的带内平坦度产生影响，并且造成I/Q路 通道信号产生幅度和相位上的不平衡等。这些影响会使安检仪各接收通道回波信号叠加出 来的目标信号在频域、空间域上产生各种畸变，从而严重影响成像质量。
[0042] 仅仅依靠天线及微波链路本身设计很难保证成像质量，为此，本方案通过在数字 域中校准的方法补偿天线及微波链路对接收回波带来的各种不良影响，从而保证成像质 量。
[0043] h)电源组件
[0044] 将AC220V转换为+24V提供给伺服系统。
[0045] 本发明解决微波全息安检仪系统需求的思路是：ΜΠΚ)雷达采用多阵元天线结 构，Μ发Ν收，同时发射相互正交的信号，这些多波形信号经由目标散射被Ν个接收阵元接 收。由于正交关系，多个发射信号在空间中能够保持各自的独立性，这样从发射阵到接收 阵在空间中就能够同时存在ΜΝ个通道，每个通道对应一条特定的发射阵元到目标、目标到 特定接收阵元的路径组合，通道的时