一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测仪，包括显控端、信号处理与控制模块、线性调频源模块、收发倍频链路模块、时钟分发模块、中频放大滤波模块、信号采集模块；线性调频源模块为收发倍频链路模块提供线性调频信号；收发倍频链路模块将线性调频源模块提供的线性调频信号倍频到指定频段、放大后辐射到被检测对象，被检测对象的反射回波经接收、处理被传输至中频放大滤波模块，最后返回到显控端；显控端根据接收到的多次采集数据，统计被检测对象的相互垂直的两路回波的强度值的分布的方法可以有效检测被检测对象是否携带有危险品，可实现远距离检测，可对处于开放场所的高密度人群进行安检，不需要被检对象主动配合。
【专利说明】
一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测仪
技术领域
[0001] 本发明涉及采用雷达探测进行安检的技术领域，特别是一种基于雷达目标极化特 性的远距离人体隐藏危险品检测仪。
【背景技术】
[0002] 近年来，暴力恐怖袭击等事件时有发生，人们对于反恐安防提出了更高的要求，特 别是在机场，火车站或地铁口等人流量大的公共场所，如何实现对犯罪分子随身隐藏的刀 具、枪支、炸药等武器进行远距离的快速自动检测和识别，是目前公共安全领域面临的一个 难题。
[0003] 现有的安检手段都是利用安放在场所通道入口处的设备分别对人身体和携带物 品进行检查，其优点是检测的错误概率很低，这种安检手段仅适用于对合作对象的检测，即 要求被检对象配合安检设备进行检测，并且安检设备一般都只能固定于通道入口位置，不 具备远距离预警能力。这种目前比较先进的技术方案有，例如【公开日】为2015年9月23日，公 开号为CN104932029A的中国发明专利文献，公开了一种主动式太赫兹人体安检系统装置及 调整方法，该系统装置包括目标人物、太赫兹平面反射镜、太赫兹聚焦镜、太赫兹探测器，图 像分析处理模块、喷气装置、目标自动感应装置、挡板、装置外壳、背景板、太赫兹源、高速振 镜以及太赫兹传输波导，具体方法是:太赫兹源辐射出的太赫兹波通过太赫兹消相干用振 镜后，进入太赫兹传输波导并分为多个端口，从不同角度对目标人物进行均匀照射，目标人 物身体表面会反射均匀照射到其身上的太赫兹波，通过控制太赫兹平面反射镜的摆动轴和 角度调节轴，从而实现对目标人物的快速扫描成像，依据实际实验情况设定摆动角度和旋 转角度。
[0004] 但是，在没有明确通道入口的开放场所，如广场等场所，对非合作对象的隐藏危险 品的在一定的安全距离外进行快速检测则不能采用上述类型的安检装置，目前也没有有效 的技术手段来进行远距离的安检。
【发明内容】
[0005] 本发明为解决上述技术问题，提出了一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐 藏危险品检测仪，相对现有的安检装置可以实现远距离实时检测，还可以对处于开放场所 的高密度人群进行监控，不需要特别限定被检对象的位置、动作，不需要被检对象主动配 合，其工作距离可以覆盖到5~100米。
[0006] 本发明主要利用了毫米波/太赫兹雷达的三个特性： (1) 毫米波/太赫兹雷达对大部分衣物具有很好的穿透性，但是无法穿透金属和人体皮 肤等物质； (2) 雷达发射线极化探测波照射到目标后，一部分能量的回波的极化方向会变为与入 射波极化方向交叉。交叉极化回波强度因目标的不同而有很大差别，当雷达照射到粗糙表 面目标或者边沿比较锐利的目标时，比如枪支和匕首等，与发射波极化方向交叉的回波能 量会显著增大； (3)毫米波/太赫兹频率高，容易生成大带宽的信号，可以实现对目标距离的高精度测 量。同时，频率的提高带来的波长的缩短可以使系统利用较小尺寸的天线获得较大增益，有 利于缩小整个系统体积。
[0007] 基于以上特性，通过向被检测对象发射雷达探测信号，反射回波中与发射信号的 同极化分量和交叉极化分量分别被两路接收天线接收，通过统计多次回波的能量分布，就 有可能检测出被检测对象是否携带有危险物品以及识别危险品的大致类别。
[0008] 当系统作用距离较远时候，回波信号能量减弱。为了提高信号的信噪比，滤除周围 环境的干扰，提高系统作用距离，采用宽带线性调频信号作为探测波形，这种设计带来如下 几点优势： (1) 可以获得被检测对象的高精度距离维信息。通过在数据处理过程中选择合适距离 的回波能量进行计算并滤除不在这个距离内的杂波的干扰，提高了目标回波的信噪比，从 而提高系统检测的正确概率； (2) 通过脉冲压缩操作可以给信号带来额外的压缩增益，进一步提高信噪比。基于以上 特性设计的毫米波/太赫兹宽带双极化远距离人体隐藏危险品实时检测仪结构如下图所 示。系统采用的是全相参宽带雷达架构，采用收发天线分离结构，共有三路天线，包括一路 发射天线和两路接收天线。发射天线为水平极化;接收天线中一路为水平极化，一路为垂直 极化。系统选择宽带线性调频信号作为探测波，以实现对目标距离的高精度测量，并且能够 降低环境杂波干扰，提高信噪比。系统采用零中频接收结构，采用模拟去斜的方法将宽带回 波信号转换为窄带中频脉冲信号。
[0009] 线性调频发射信号为
为中心频率，&为脉宽，T为调频率，f k hJBl*为快时间， 〃为整数，T脉冲重复周期，匕为慢时间，t为全程时间。
[0010] 模拟去斜过程中，参考信号与回波在混频器内作共辄相乘，即作差频处理，回波变 成单频信号，且其频率与回波和参考信号的距离差成正比，因而也叫解线频调处理，其频率
-。因此，对解线频调后的信号作傅立叶变换，便可在频域得到对应的各回波 的?ηκ.:状的窄脉冲，脉冲宽度为，而脉冲位置与R成正比。其分辨率为：
其中，C为光速，B为雷达发射波的带宽。如果雷达发射带宽大于15GHz，那么系统就可以 分辨厚度大于1厘米的物体。在低频段，如此高的带宽是很难达到的，但是当工作频段为太 赫兹时，很容易获得高带宽的波形。
[0011] 本发明的技术方案如下： 一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测仪，其特征在于:包括显控 端、信号处理与控制模块、线性调频源模块、收发倍频链路模块、时钟分发模块、中频放大滤 波模块、信号采集模块； 显控端，用于接收采集数据和发出操作控制指令； 信号处理与控制模块，用于接收信号采集模块上传的采集数据，对采集数据进行数字 信号处理后上传给显控端；用于接收显控端的配置命令和控制命令，配置整个系统的工作 参数，完成用户指定的操作； 线性调频源模块，用于为收发倍频链路模块提供线性调频信号； 收发倍频链路模块，用于将线性调频源模块提供的线性调频信号倍频到指定频段后， 经过放大后辐射到被检测对象，被检测对象的反射回波经接收后，依次经过放大、混频、模 拟去斜变为窄带中频信号，然后被传输至中频放大滤波模块； 时钟分发模块，用于为系统的所有模块提供所需要的时钟，以保证整个系统的相参性； 中频放大滤波模块，用于将收发倍频链路模块传输来的中频信号进行滤波和放大然后 传输至信号采集模块； 信号采集模块，用于将中频放大滤波模块传输的信号进行模数变换，然后输入至信号 处理与控制模块。
[0012] 所述显控端接收采集数据后，利用检测算法处理后得到检测结果;作为系统的操 作界面和状态显示界面，用户可以通过该模块了解系统运行状态，并且发出操作指令控制 系统运行。显控软件运行在一台个人电脑上，通过USB或者网线接口与信号处理与控制模块 连接。
[0013] 所述检测算法的工作流程如下： a)建立参考数据库。例如，选择十个不携带危险品的人作为参考对象，令参考对象站在 指定距离处并对其进行探测，采集这些参考对象的回波获得其回波强度分布，因为回波强 度正比于1/R4，R为被检测对象距离，对回波强度以距离做归一化处理，即回波强度乘以R 4。 将获得的数据作为参考信号用于判断被检测对象是否带有危险品。
[0014] b)对被检测对象进行检测，多次检测获得若干回波强度值，同样对回波强度以距 离做归一化处理。
[0015] c)比较被检测对象回波强度和参考信号回波强度的分布，如果与发射天线极化方 向垂直的回波信号强度均值大于参考信号，或者两路回波信号强度均大于参考信号强度均 值，则可判断被检测对象可能携带有危险品。其携带危险品的概率与回波强度和参考信号 强度的差值成正比。
[0016] 所述信号处理与控制模块由高性能数字信号处理芯片以及与其他模块的通信接 口构成，其具体功能是： a) 接收信号采集模块上传的采集数据，经过数字信号处理后通过通信接口上传给显控 端； b) 接收显控端的配置命令，通过与其他模块的通信接口配置整个系统工作参数； c) 接收显控端的控制命令，通过与其他模块的通信接口以及触发信号完成用户指定的 操作。
[0017] 所述信号处理与控制模块的通信接口为： 两路触发信号，分别连接信号采集模块和线性调频源模块，用于整个系统工作时同步； 调频源控制接口，用于配置线性调频源模块的工作参数； 采集数据上传接口，用于接收信号采集模块的采集数据； 采集模块控制接口，用于配置信号采集模块的工作参数； 中频增益控制接口，用于控制中频放大滤波模块的增益。
[0018] 一定距离外的被检测对象的线性调频信号的回波经过模拟去斜处理后变为一个 中频窄带信号，需要经过一级下变频后变为低频信号然后进行采集，也可以利用高速AD进 行采集后利用数字信号处理方法进行数字下变频。为保持系统灵活性，系统设计时采用了 后一种方法。信号经过高速ADC采集后上传至信号处理与控制模块，通过高性能数字信号处 理芯片完成信号的下变频和降采样操作，以降低数据率。需要两路FIR滤波的目的是优化滤 波器工作参数，得到更高的带外衰减，并且可以节约硬件逻辑资源。经过FFT变换之后，数据 变为距离维的强度分布信号，将两路信号打包通过通信接口上传给显控软件进行进一步处 理。
[0019] 所述线性调频源模块输出三路线性调频信号，一路线性调频信号输入到发射倍频 链路，另两路线性调频信号分别输入到两路接收倍频链路。线性调频信号的脉冲宽度，工作 周期和带宽等参数可以通过调频源控制接口进行配置。
[0020] 输入到发射倍频链路的线性调频信号，通过功率放大器放大，然后由发射天线辐 射出去，辐射到被检测对象后形成的反射回波由接收天线接收，然后经过低噪声放大器放 大，在谐波混频器内由与经过接收倍频链路倍频后的线性调频信号进行混频，完成模拟去 斜操作，变为窄带中频信号，传输至中频放大滤波模块。
[0021] 所述发射天线和接收天线的波束宽度和作用距离有关。系统设计最大作用距离在 100米，按照天线主瓣在100米距离能够覆盖一个人的要求计算，设计天线主瓣宽度为1.1 度。
[0022] 所述时钟分发模块采用恒温晶振作为时钟分发模块的参考，以确保时钟信号质 量。
[0023] 为避免中频放大滤波模块中的放大器饱和，通过中频增益控制接口可以控制中频 放大滤波模块的放大倍数。
[0024] 所述信号采集模块的核心部件是两路高速ADC。
[0025]所述系统的工作过程如下： (1)配置系统工作参数 系统启动之后，在显控软件界面通过与信号处理与控制模块之间的通信接口配置系统 的工作参数，包括脉冲宽度，脉冲周期，脉冲个数NC0的频率，中频增益倍数，FIR滤波器参数 和数据抽取率。信号处理与控制模块接收到参数配置命令后，对命令进行解析，重新打包并 通过其与各个子模块间的接口将命令以指定格式下发给各个子模块。子模块接收到指令后 完成工作参数配置。
[0026] (2)进行检测 操作者发出开始检测指令，并将检测仪对准被检测对象。
[0027]开始检测后，信号处理与控制模块以指定的脉冲周期向线性调频源模块发送触发 信号，线性调频源接收到触发信号后将产生的线性调频信号发送给收发倍频链路模块，其 脉冲宽度以及发射脉冲的个数已在系统工作参数配置阶段指定。
[0028] 发射倍频链路模块将线性调频源模块输入的信号倍频至系统工作频段，经过放大 后通过天线辐射出去。
[0029] 探测波被被检测对象反射后，回波的极化方向可能发生改变。利用两路接收天线 分别接收与探测波极化方向相同以及与探测波极化方向交叉的回波信号。接收的两路回波 信号经过低噪声放大器放大之后，在谐波混频器内和线性调频信号进行混频，完成模拟去 斜的过程，变为中频窄带信号，输入至中频放大模块。
[0030] 中频放大模块对两路信号进行放大和滤波操作之后，将处理后的信号输入至信号 采集模块。
[0031] 信号采集模块利用高速ADC，对两路放大后的中频信号进行模数变换，并通过采集 数据上传接口将数据上传给信号处理与控制模块。
[0032] 信号处理与控制模块在每一个脉冲周期开始阶段开始接收采集数据，接收时间与 脉冲宽度时间相同。接收到的采集数据经过数字下变频，滤波和抽取操作后，被打包并通过 通信接口将数据上传给显控软件。
[0033] (3)数据处理，显示检测结果 显控软件接收到采集数据之后，由于被检测对象的回波频谱是窄带的，周围环境杂波 带来的干扰在这个频段之外，利用数字信号处理方法设计一个带通滤波器或者只分析检测 对象所在距离处对应的一段频谱对应的信号的强度，以达到减小杂波干扰的目的，通过统 计被检测对象的两路不同极化回波的强度值的分布可以判断被检测对象是否带有危险品。 [0034] 至此，检测过程结束。
[0035]本发明的有益效果如下： 本发明主要针对非合作进行安检的对象，对于应用场所没有特别局限性，相对现有的 安检装置可实现远距离检测，还可对处于开放场所的高密度人群进行检测，不需要特别限 定被检对象的位置、动作，不需要被检对象主动配合，其工作距离可以覆盖到5~100米，特别 适用于人流量大以及开放场所的实时检测;本发明采用多次发射探测信号并统计被检测对 象的相互垂直的两路回波的强度值的分布的方法可以有效检测被检测对象是否携带有危 险品；采用全相参的系统架构和宽带线性调频信号获得回波高精度距离维信息，有利于提 高信噪比，滤除周围环境杂波的干扰。
【附图说明】
[0036]图1为本发明的系统整体架构示意图； 图2为本发明的检测工作流程示意图； 图3为本发明的数字信号处理流程示意图。
【具体实施方式】
[0037]如图1所示，一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测仪，包括显 控端、信号处理与控制模块、线性调频源模块、收发倍频链路模块、时钟分发模块、中频放大 滤波模块、信号采集模块、； 显控端，用于接收采集数据和发出操作控制指令； 信号处理与控制模块，用于接收信号采集模块上传的采集数据，对采集数据进行数字 信号处理后上传给显控端；用于接收显控端的配置命令和控制命令，配置整个系统的工作 参数，完成用户指定的操作； 线性调频源模块，用于为收发倍频链路模块提供线性调频信号； 收发倍频链路模块，用于将线性调频源模块提供的线性调频信号倍频到指定频段后， 经过放大后辐射到被检测对象，被检测对象的反射回波经接收后，依次经过放大、混频、模 拟去斜变为窄带中频信号，然后被传输至中频放大滤波模块； 时钟分发模块，用于为系统的所有模块提供所需要的时钟，以保证整个系统的相参性； 中频放大滤波模块，用于将收发倍频链路模块传输来的中频信号进行滤波和放大然后 传输至信号采集模块； 信号采集模块，用于将中频放大滤波模块传输的信号进行模数变换，然后输入至信号 处理与控制模块。
[0038] 所述显控端接收采集数据后，利用检测算法处理后得到检测结果;作为系统的操 作界面和状态显示界面，用户可以通过该模块了解系统运行状态，并且发出操作指令控制 系统运行。显控软件运行在一台个人电脑上，通过USB或者网线接口与信号处理与控制模块 连接。
[0039] 如图2所示，所述检测算法的工作流程如下： a)建立参考数据库。例如，选择十个不携带危险品的人作为参考对象，令参考对象站在 指定距离处并对其进行探测，采集这些参考待测目标的回波获得其回波强度分布，因为回 波强度正比于1/R4，R为待测目标距离，对回波强度以距离做归一化处理，即回波强度乘以 R 4。将获得的数据作为参考信号用于判断待测目标是否带有危险品。
[0040] b)对被检测对象进行检测，多次检测获得若干回波强度值，同样对回波强度以距 离做归一化处理。
[0041] c)比较被检测对象回波强度和参考信号回波强度的分布，如果与发射天线极化方 向垂直的回波信号强度均值大于参考信号，或者两路回波信号强度均大于参考信号强度均 值，则可判断被检测对象可能携带有危险品。其携带危险品的概率与回波强度和参考信号 强度的差值成正比。
[0042]所述信号处理与控制模块由高性能数字信号处理芯片以及与其他模块的通信接 口构成，其具体功能是： a) 接收信号采集模块上传的采集数据，经过数字信号处理后通过通信接口上传给显控 端； b) 接收显控端的配置命令，通过与其他模块的通信接口配置整个系统工作参数； c) 接收显控端的控制命令，通过与其他模块的通信接口以及触发信号完成用户指定的 操作。
[0043]所述信号处理与控制模块的通信接口为： 两路触发信号，分别连接信号采集模块和线性调频源模块，用于整个系统工作时同步； 调频源控制接口，用于配置线性调频源模块的工作参数； 采集数据上传接口，用于接收信号采集模块的采集数据； 采集模块控制接口，用于配置信号采集模块的工作参数； 中频增益控制接口，用于控制中频放大滤波模块的增益。
[0044] 一定距离外的被检测对象的线性调频信号的回波经过模拟去斜处理后变为一个 中频窄带信号，需要经过一级下变频后变为低频信号然后进行采集，也可以利用高速AD进 行采集后利用数字信号处理方法进行数字下变频。为保持系统灵活性，系统设计时采用了 后一种方法。信号经过高速ADC采集后上传至信号处理与控制模块，通过高性能数字信号处 理芯片完成信号的下变频和降采样操作，以降低数据率，其流程如图3所示。需要两路FIR滤 波的目的是优化滤波器工作参数，得到更高的带外衰减，并且可以节约硬件逻辑资源。经过 FFT变换之后，数据变为距离维的强度分布信号，将两路信号打包通过通信接口上传给显控 软件进行进一步处理。
[0045] 所述线性调频源模块输出三路线性调频信号，一路线性调频信号输入到发射倍频 链路，另两路线性调频信号分别输入到两路接收倍频链路。线性调频信号的脉冲宽度，工作 周期和带宽等参数可以通过调频源控制接口进行配置。
[0046] 输入到发射倍频链路的线性调频信号，通过功率放大器放大，然后由发射天线辐 射出去，辐射到被检测对象后形成的反射回波由接收天线接收，然后经过低噪声放大器放 大，在谐波混频器内由与经过接收倍频链路倍频后的线性调频信号进行混频，完成模拟去 斜操作，变为窄带中频信号，传输至中频放大滤波模块。
[0047]所述发射天线和接收天线的波束宽度和作用距离有关。系统设计最大作用距离在 100米，天线主瓣宽度只要能够覆盖一个人即可，设计天线主瓣宽度为1.1度。
[0048] 所述时钟分发模块采用恒温晶振作为时钟分发模块的参考，以确保时钟信号质 量。
[0049] 为避免中频放大滤波模块的放大器饱和，通过中频增益控制接口可以控制中频放 大滤波模块的放大倍数。
[0050] 所述信号采集模块的核心部件是两路高速ADC。
[00511所述系统的工作过程如下： (1)配置系统工作参数 系统启动之后，在显控软件界面通过与信号处理与控制模块之间的通信接口配置系统 的工作参数，包括脉冲宽度，脉冲周期，脉冲个数NC0的频率，中频增益倍数，FIR滤波器参数 和数据抽取率。信号处理与控制模块接收到参数配置命令后，对命令进行解析，重新打包并 通过其与各个子模块间的接口将命令以指定格式下发给各个子模块。子模块接收到指令后 完成工作参数配置。
[0052] (2)进行检测 操作者发出开始检测指令，并将检测仪对准被检测对象。
[0053]开始检测后，信号处理与控制模块以指定的脉冲周期向线性调频源模块发送触发 信号，线性调频源接收到触发信号后将产生的线性调频信号发送给收发倍频链路模块，其 脉冲宽度以及发射脉冲的个数已在系统工作参数配置阶段指定。
[0054]发射倍频链路模块将线性调频源模块输入的信号倍频至系统工作频段，经过放大 后通过天线辐射出去。
[0055]探测波被被检测对象反射后，回波的极化方向可能发生改变。利用两路接收天线 分别接收与探测波极化方向相同以及与探测波极化方向交叉的回波信号。接收的两路回波 信号经过低噪声放大器放大之后，在谐波混频器内和线性调频信号进行混频，完成模拟去 斜的过程，变为中频窄带信号，输入至中频放大模块。
[0056] 中频放大模块对两路信号进行放大和滤波操作之后，将处理后的信号输入至信号 采集模块。
[0057] 信号采集模块利用高速ADC，对两路放大后的中频信号进行模数变换，并通过采集 数据上传接口将数据上传给信号处理与控制模块。
[0058]信号处理与控制模块在每一个脉冲周期开始阶段开始接收采集数据，接收时间与 脉冲宽度时间相同。接收到的采集数据经过数字下变频，滤波和抽取操作后，被打包并通过 通信接口将数据上传给显控软件。
[0059] (3)数据处理，显示检测结果 显控软件接收到采集数据之后，由于被检测对象的回波频谱是一个窄带脉冲，周围环 境杂波带来的干扰在这个频段之外，利用数字信号处理方法设计一个带通滤波器或者只分 析检测对象所在距离处对应的一段频谱对应的信号的强度，以达到减小杂波干扰的目的， 通过统计被检测对象的两路不同极化回波的强度值的分布可以判断被检测对象是否带有 危险品D
[0060] 至此，检测过程结束。
【主权项】
1. 一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测仪，其特征在于:包括显 控端、信号处理与控制模块、线性调频源模块、收发倍频链路模块、时钟分发模块、中频放大 滤波模块、信号采集模块； 显控端，用于接收采集数据和发出操作控制指令； 信号处理与控制模块，用于接收信号采集模块上传的采集数据，对采集数据进行数字 信号处理后上传给显控端；用于接收显控端的配置命令和控制命令，配置整个系统的工作 参数，完成用户指定的操作； 线性调频源模块，用于为收发倍频链路模块提供线性调频信号； 收发倍频链路模块，用于将线性调频源模块提供的线性调频信号倍频到指定频段后， 经过放大后辐射到被检测对象，被检测对象的反射回波经接收后，依次经过放大、混频、模 拟去斜变为窄带中频信号，然后被传输至中频放大滤波模块； 时钟分发模块，用于为系统的所有模块提供所需要的时钟； 中频放大滤波模块，用于将收发倍频链路模块传输来的中频信号进行滤波和放大然后 传输至信号采集模块； 信号采集模块，用于将中频放大滤波模块传输的信号进行模数变换，然后输入至信号 处理与控制模块。2. 根据权利要求1所述的一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测 仪，其特征在于:所述显控端接收采集数据后，利用检测算法处理后得到检测结果。3. 根据权利要求2所述的一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测 仪，其特征在于:所述检测算法的工作流程如下： a) 建立参考数据库，选择若干参考被检测对象，令参考对象位于指定距离处并进行探 测，采集所述参考对象的反射回波获得回波强度分布，对回波强度以距离做归一化处理获 得相应数据，将相应数据作为参考信号用于判断被检测对象是否带有危险品； b) 对被检测对象进行检测，多次检测获得若干回波强度值，同样对回波强度以距离做 归一化处理； c) 比较被检测对象回波强度和参考信号回波强度的分布，如果与发射天线极化方向垂 直的回波信号强度均值大于参考信号，或者两路回波信号强度均大于参考信号强度均值， 则可判断被检测对象可能携带有危险品;所述携带有危险品的概率与回波强度和参考信号 强度的差值成正比。4. 根据权利要求1所述的一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测 仪，其特征在于:所述信号处理与控制模块由高性能数字信号处理芯片以及与其他模块的 通信接口构成，其具体功能是： a) 接收信号采集模块上传的采集数据，经过数字信号处理后通过通信接口上传给显控 端； b) 接收显控端的配置命令，通过与其他模块的通信接口配置整个系统工作参数； c) 接收显控端的控制命令，通过与其他模块的通信接口以及触发信号完成用户指定的 操作。5. 根据权利要求4所述的一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测 仪，其特征在于:所述信号处理与控制模块的通信接口为： 两路触发信号，分别连接信号采集模块和线性调频源模块，用于整个系统工作时同步； 调频源控制接口，用于配置线性调频源模块的工作参数； 采集数据上传接口，用于接收信号采集模块的采集数据； 采集模块控制接口，用于配置信号采集模块的工作参数； 中频增益控制接口，用于控制中频放大滤波模块的增益。6. 根据权利要求1所述的一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测 仪，其特征在于:所述线性调频源模块输出三路线性调频信号，一路线性调频信号输入到发 射倍频链路，另两路线性调频信号分别输入到两路接收倍频链路。7. 根据权利要求6所述的一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测 仪，其特征在于:输入到发射倍频链路的线性调频信号，通过功率放大器放大，然后由发射 天线辐射出去，辐射到被检测对象后形成的反射回波由接收天线接收，然后经过低噪声放 大器放大，在谐波混频器内由与经过接收倍频链路倍频后的线性调频信号进行混频，完成 模拟去斜操作，变为窄带中频信号，传输至中频放大滤波模块。8. 根据权利要求1所述的一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测 仪，其特征在于:所述时钟分发模块采用恒温晶振作为时钟分发模块的参考。9. 根据权利要求1所述的一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测 仪，其特征在于:所述中频增益控制接口还用于控制中频放大滤波模块的放大倍数。10. 根据权利要求1所述的一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测 仪，其特征在于:所述信号采集模块的核心部件是两路高速ADC。11. 根据权利要求4所述的一种基于雷达目标极化特性的远距离人体隐藏危险品检测 仪，其特征在于系统的工作过程如下： (1) 系统启动之后，在显控端通过与信号处理与控制模块之间的通信接口配置系统的 工作参数，包括脉冲宽度、脉冲周期、脉冲个数NCO的频率、中频增益倍数、FIR滤波器参数和 数据抽取率;信号处理与控制模块接收到参数配置命令后，对命令进行解析，重新打包并通 过其与各个子模块间的接口将命令以指定格式下发给各个模块，各个模块接收到指令后完 成工作参数配置； (2) 开始检测后，信号处理与控制模块以指定的脉冲周期向线性调频源模块发送触发 信号，线性调频源模块接收到触发信号后将产生的线性调频信号发送给收发倍频链路模 块； 发射倍频链路模块将线性调频源模块输入的线性调频本振信号倍频至系统工作频段， 经过放大后形成探测波通过发射天线辐射出去； 探测波被被检测对象反射后，回波的极化方向可能发生改变;利用两路接收天线分别 接收与探测波极化方向相同以及与探测波极化方向交叉的回波信号;接收的两路回波信号 分别经过低噪声放大器放大之后，分别在两个谐波混频器内和线性调频信号进行混频，完 成模拟去斜的过程，变为中频窄带信号，分别输入至中频放大滤波模块； 中频放大滤波模块对两路中频窄带信号进行放大和滤波操作之后，将处理后的信号输 入至信号采集模块； 信号采集模块对两路放大后的中频窄带信号进行模数变换，并通过采集数据上传接口 将数据上传给信号处理与控制模块； 信号处理与控制模块在每一个脉冲周期开始阶段开始接收采集数据，接收时间与脉冲 宽度时间相同；接收到的采集数据经过数字下变频、滤波和抽取操作后，被打包并通过通信 接口将数据上传给显控端； (3)显控端接收到采集数据之后，通过统计被检测对象的两路不同极化回波的强度值 的分布可以判断被检测对象是否带有危险品； 至此，检测过程结束。
【文档编号】G01V3/12GK105866850SQ201610385565
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】邓贤进, 安健飞, 成彬彬, 陆彬, 桑子儒, 刘杰, 崔振茂, 康小克, 黄昆, 林海川, 何月, 蒋均, 赵宇娇, 缪丽, 田遥岭, 岑冀娜, 曾耿华, 李彪, 姚军, 张健, 唐艺伦
【申请人】中国工程物理研究院电子工程研究所