;垂直牵引电机2与滑块连接，驱动滑块上的收发天线4上、下移动，在垂直导轨11 的凹槽中的垂直移动范围为距检测室8的地面0-2m。
[0083]图2为本发明的毫米波信号收发单元及图像处理单元一个实施例的原理图，其中 毫米波信号发射单元包括毫米波信号发射模块5和发射天线206,毫米波信号发射模块5包 括第一独立信号源201、第一混频器202、第一宽带滤波器203和第一倍频链路224,第一倍频 链路224包括第一功率放大器204和第一二倍频器205。毫米波信号接收单元包括毫米波信 号接收模块6和接收天线214,毫米波信号接收模块6包括第二独立信号源208、第二混频器 209、第二宽带滤波器210、第二倍频链路225、第三混频器213、第四混频器215、第三倍频链 路226、第五混频器218和低噪声放大器219;其中第二倍频链路225包括第二功率放大器211 和第二二倍频器212;第三倍频链路226包括第三功率放大器216和第三二倍频器217。图像 处理单元7包括低通滤波器220、同向正交解调器221、视频滤波器222和数据采集存储处理 器223。
[0084]第一独立信号源201是工作频率在20GHz-23GHz的调频信号源，其输出信号输入第 一混频器202中与线性调频源207混频，混频之后经第一宽带滤波器203输入第一功率放大 器204,使本链路功率达到第一二倍频器205的输入功率安全范围，经过第一二倍频器205后 本链路输入频率倍频至40GHz-46GHz，最终由发射天线206辐射出来;第二独立信号源208是 工作频率在19.95GHZ-22.95GHz的调频信号源，其输出信号输入第二混频器209中与线性调 频源207混频。
[0085]第四混频器215将接收到的第一独立信号源201与第二独立信号源208进行混频， 差频0.05GHz输入第三功率放大器216,使本链路功率达到第三二倍频器217的输入功率的 安全范围，经过第三二倍频器217后，将频率倍频至0.1GHz，最终输入第五混频器218中。 [0086] 第三混频器213是一个三端口器件，三个端口分别为RF、L0和IF，其中本振L0端接 第二二倍频器212的输出信号，射频RF端输入接收天线214接收的反射的回波信号，中频IF 端则输出本振L0与射频RF的超外差信号，此信号带有一定的空间目标信息，输入到第五混 频器218的射频RF端。
[0087] 第五混频器218的射频端输入由第三混频器213输出的带有目标信息的首次下变 频信号，本振端L0输入由第三二倍频器217输出的0.1GHz点频信号，中频IF端则输出带有目 标信息的第二次下变频信号。
[0088] 低噪声放大器219能够对经过两次下变频后微弱的中频信号进行放大，提高输出 信号的信噪比，低噪声放大器219的输出信号输入图像处理单元7。
[0089]图像处理单元7包括具有低通滤波器220、同向正交解调器221和视频滤波器222的 高速数据采集卡和能运用全息成像算法进行图像处理的数据采集存储处理器223,数据采 集存储处理器223可选用通用计算机。如图4所示，高速数据采集卡对通过放大和滤波之后 的回波信号进行采集(步骤401)处理之后以mat格式文件输入计算机中，然后使用matlab通 过三维全息成像算法进行空域转频域的傅里叶变换(步骤402)，再进行一系列简化合并(步 骤403)之后，最后进行频域转空域的逆傅里叶变换(步骤404-406)，把采集信号中的振幅和 相位信息对应空域物体深度和大小进行时域与空域之间的傅里叶变换和逆变换，最终还原 目标三维图像。
[0090] 如图3所示，采用本发明所述系统进行人员安检时，待安检人员10站立在检测室8 内的地面上，一般要经过如下步骤：
[0091] 步骤301:水平转动电机1带动水平横梁3和垂直导轨11在水平面内进行0°到120° 的匀速圆周运动，同时，垂直牵引电机2带动滑块上的收发天线4在垂直方向0-2m范围内进 行上下匀速直线运动，收发天线4中的发射天线206则发射毫米波到圆柱形开放检测室8中 待安检人员10的人体上，对人体进行由上到下的全方位毫米波扫描。
[0092]根据世界各国人身高分布情况，将垂直导轨11的长度LT设定为2m，圆柱形开放检 测室8的圆周直径R设为1.8m，扫描时间t为1 s，垂直扫描电机2的速度ντ，水平转动电机1的 速度ω。两电机的速度均可以通过预设来实现控制。
[0093] 垂直扫描电机的速g
(1)
[0094] 水平转动电机的速雇
（2)
[0095] 当待安检人员10站在检测室8中时，水平转动电机1和垂直牵引电机2同时开始工 作，即水平转动电机1匀速圆周运动120°的同时，垂直牵引电机2带动收发天线4由垂直导轨 11的顶端向下匀速运动2m到达导轨11的底部，完成一次全身扫描工作。扫描工作结束之后， 垂直牵引电机2则花费0.5s时间迅速以4m/s的速度由下至上回到垂直导轨11的顶端，继续 下一次人体的扫描。
[0096] 步骤302:收发天线4中的接收天线214同时接收由人体反射的带有目标信息的信 号，该信号经毫米波信号接收模块6送至图像处理单元7中的高速数据采集卡；
[0097]步骤303:图像处理单元7中的高速数据采集卡采集数据后送至数据采集存储处理 器223,如计算机，通过全息成像算法还原出接收信号中的人体图像信息；
[0098]步骤304:通过将上述人体图像信息与预存于报警单元9中的标准的安全人体的三 维图像进行比对，看是否匹配;若匹配，即人体图像信息中不存在可疑区域时，认定待安检 人员10是安全的，则转至步骤307;若不匹配，即人体图像信息中存在可疑区域时，则继续到 下一步；
[0099]步骤305:报警单元中的报警器发出音响警报；
[0100]步骤306:对待安检人员10进行人工检测，排除安全隐患；
[0101]步骤307:对下一个人进行安检。
[0102] 如此循环往复。
[0103]如图5所示，假定人体位于直角坐标系中心的0点，人体轴心与Z轴重合，人体成像 区域为(1〇,7〇3()) = (1?()(308，1?()8；[11，2())的圆柱，其中1?()为需要成像区域的半径，史_的取值范 围为0到2π。图中所运动的导轨长度为L T，即沿着Z轴方向的合成孔径长度为LT，孔径中心位 于z = Zm的平面，垂直导轨在水平电机的转动下以半径为R的圆周绕着人体轴心旋转，形成 了圆周Θ方向的合成孔径。定义(R，0，Z)为采样的位置，人体上任意成像位置坐标为(χη， yn，zn)，其对应音夂身才强度为0(xn，yn， Zn) 0
[0104] 定义天线发射信号为P(t)，在(t，0，z)域中接收天线测得回波信号为
[0105]
) ' ....... c
[0106] 对时间t讲行俥里叶夺换有
[0107]
|
[0108] 式中波数匕=?八。实际情况下目标的回波信号是成像区间内多个点目标回波信 号的累加，信号幅度随着距离的衰减可以忽略不计，于是令Ρ(ω) = 1。
[0109] 将上式指数项中球面波信号分解为平面波信号的形式，且定义ZfZiy则有
[0110]
[0111] 球面波信号的分解可以认为是由位于(x，y，z)点的目标发射的平面波信号的累 加。平面波分量的色散关系式为€+€ + €=(秋.,)：，其中kx、ky和W是匕在空间波数域中 沿坐标轴方向的波数分量。在X-Y平面内定义kr波数分量为
[0112] 将球面波信号分解式(5)带入(2)简化后，回波信号可以表示为
[0113]
[0114]式中{}内的表达式为非均匀采样的目标散射函数的三维傅里叶变换，定义三维傅 立叶变换对为〇^:,3/,2)?.1^_(2夂〇〇^,.2^^11《，:〇，则（6)式可以改写为 、.，.^ jj σ \ r
t ^ r I * r ./ I z[0115] 对上式两边的z进行傅里叶变换得
[0116]
[0117]
[0118]
[0119]
[0120] 则有
[0121] S(〇 ,0,kz) = g(0,kr)*F^(2kr, Φ ,kz) (10)
[0122] 对式(10)中的Θ进行傅里叶变换，并用ξ代替θ，则卷积变为乘积
[0123]
[0124] 对式(11)进行逆傅里叶变换得
[0125]
[0126] 式（12)中的分母可以通过对式(9)沿角度Θ方向采样数据的快速傅里叶变换来进 行数值计算。式中2krcos0 = kx，2krsin0 = ky。在空间波数域内的采样数据是非均勾分布的， 因此，在计算最终的逆三维傅里叶变换获得直角坐标下的目标散射强度前，需要在(kx，ky， kz)空间波数域中进行非均匀采样向均匀采样的插值运算，于是，在直角坐标系下重构的目 标散射强度为
[0127]
[0128] 上述推导可以说明通过回波数据S(co，θ，ζ)得到目标的散射强度〇(x，y， z)，最终 实现毫米波全息三维成像。
[0129] 以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完 全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术 性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1. 基于毫米波全息=维成像