一种探测装置和安检设备的制作方法

本实用新型实施例涉及安检技术领域，尤其涉及一种探测装置和安检设备。

背景技术：

随着科技的发展和人们对于安防要求的提高，在人流量大的公共场所，例如机场、火车站或地铁口等，如何实现对危险品的快速探测和识别，是目标公共安全领域面临的一个重要的问题。

现有技术中，非接触式人体安检技术有金属探测门、微剂量x射线成像、x射线飞点扫描背散射成像、毫米波成像、被动式太赫兹成像和主动式太赫兹成像等。其中，金属探测门不能探测出非金属违禁品，如陶瓷刀、塑料枪支和致命爆炸物，同时金属探测虚警较高，需人工辅以手持金属探测器复查，安检效率低下，劳动强度较高；微剂量x射线成像技术和x射线飞点扫描背散射成像技术虽然成像质量好，但存在人体电离辐射损伤风险；毫米波成像技术虽然无电离辐射，但自动识别最高检出率只有85％，还需人工辅以复检，因受分辨力的限制，成像质量难以满足要求；被动式太赫兹成像安检结构简单，无辐射、非接触和不停留，但不能用于室外，对室内温度、光线等环境要求高；现有的主动式太赫兹成像技术对没有明确通道入口的开放场所的探测结果准确率低。

上述非接触式人体安检装置都需在固定安检通道进行配合式安检，同时还需要配以“搜身”式的检查，不仅工作效率低下还涉嫌侵犯隐私，在大人流背景下，对非合作目标人群进行危险品的无感知探测的准确率不能满足实际需求。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种探测装置和安检设备，以提高开阔区域人体隐藏危险品无感知探测和预警的自动检出率和准确率。

本实用新型实施例提供了一种探测装置，包括控模块、危险品探测模块和显示模块；其中，

所述主控模块与所述危险品探测模块、所述显示模块连接，用于发送探测指令至所述危险品探测模块，并接收所述危险品探测模块返回的探测数据以及根据所述探测数据在所述显示模块显示探测结果；

所述危险品探测模块包括调频源模块、倍频链路模块和信号采集模块，所述倍频链路模块的一端与所述调频源模块连接，所述倍频链路模块的另一端与所述信号采集模块连接；

所述倍频链路模块用于将所述调频源模块发送的两路太赫兹波信号倍频之后发射至目标对象，并将返回的反射回波信号与所述调频源模块发送的另外两路太赫兹波信号进行混频之后得到输出信号，进一步将所述输出信号传输至所述信号采集模块。

进一步的，所述倍频链路模块包括两路发射倍频链路和两路接收倍频链路。

进一步的，所述两路太赫兹波新信号包括第一路线性调频信号和第二路线性调频信号；

所述发射倍频链路包括功率放大器和发射天线，用于接收所述调频源模块发送的第一路线性调频信号或第二路线性调频信号，并将所述第一路线性调频信号或所述第二路线性调频信号通过所述功率放大器放大之后由所述发射天线发射出去。

进一步的，所述另外两路太赫兹波信号包括第三路线性调频信号和第四路线性调频信号；

所述接收倍频链路包括接收天线和谐波混频器，用于接收所述调频源模块发送的第三路线性调频信号或第四路线性调频信号以及通过所述接收天线接收第一路反射回波信号或第二路反射回波信号，并通过所述谐波混频器将所述第三路线性调频信号和所述第一路反射回波信号，或所述第四路线性调频信号和所述第二路反射回波信号通过所述谐波混频器进行混频，将混频之后的第一输出信号或第二输出信号发送给所述信号采集模块。

进一步的，所述危险品探测模块还包括信号放大滤波模块，所述信号放大滤波模块的一端与所述信号采集模块连接，所述信号放大滤波模块的另一端与所述接收倍频链路模块中的所述谐波混频器连接；

所述信号放大滤波模块用于将接收到的所述第一输出信号或所述第二输出信号滤波和放大之后，并经过模数转换得到所述探测数据并发送至所述信号采集模块。

进一步的，所述危险品探测模块还包括信号控制模块，所述信号控制模块的一端与所述主控模块连接，所述信号控制模块的另一端与所述调频源模块连接；

所述信号控制模块用于接收所述主控模块发送的探测指令及工作参数，并接收所述信号采集模块发送的探测数据，对所述探测数据进行数字信号处理之后传输至所述主控模块。

进一步的，所述主控模块包括危险品处理识别模块，所述危险品处理识别模块用于接收所述危险品探测模块发送的探测数据，并将所述探测数据输入目标危险品探测模型中，得到探测结果，进一步将所述探测结果发送至所述显示模块进行显示。

进一步的，所述目标危险品探测模型通过样本回波反射数据对神经网络进行训练得到，所述样本回波反射数据包括不同极化方向的回波反射数据。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种安检设备，包括安检控制模块、激光雷达模块、交互模块以及如上所述的探测装置，所述安检控制模块分别与所述激光雷达模块、所述交互模块、所述探测装置连接。

进一步的，所述安检设备至少为智能安检机器人、智能安检巡逻车和智能安检仪之一。

本实用新型实施例提供的探测装置，主控模块发送探测指令至危险品探测模块，危险品探测模块基于倍频链路模块接收的四路太赫兹波信号对目标对象进行危险品探测，并将探测数据返回至主控模块，主控模块根据接收到的探测数据在显示模块显示探测结果。本实用新型实施例中的倍频链路模块采用双发双收倍频链路模块，相较于现有技术中的倍频链路模块，提供了更多极化方向的太赫兹信号，提高了发射的太赫兹信号的强度和范围覆盖度，进而提高了开阔区域人体隐藏危险品无感知探测和预警的自动检出率和准确率。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的探测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的另一种探测装置的结构示意图。

图3为本实用新型实施例二提供的安检设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的探测装置的结构示意图，如图1所示，该探测装置10可以包括：主控模块11、危险品探测模块12和显示模块13；其中，主控模块11与危险品探测模块12、显示模块13连接，用于发送探测指令至危险品探测模块12，并接收危险品探测模块12返回的探测数据以及根据探测数据在显示模块13显示探测结果；

危险品探测模块12包括调频源模块121、倍频链路模块122和信号采集模块123，倍频链路模块122的一端与调频源模块121连接，倍频链路模块122的另一端与信号采集模块123连接，用于接收到主控模块11的探测指令进行危险品探测，并将探测数据发送至主控模块11；

倍频链路模块122用于将调频源模块121发送的两路太赫兹波信号倍频之后发射至目标对象，并将返回的反射回波信号与调频源模块121发送的另外两路太赫兹波信号进行混频之后得到输出信号，进一步将输出信号传输至信号采集模块123。

其中，太赫兹信号又称太赫兹波，太赫兹波是电磁波的一种，是指波长在3μm到1000μm之间，频率为0.1thz-10thz，介于微波与红外线之间的电磁波。太赫兹波不仅拥有与光相同的直进性，还具有与电波相似的穿透性和吸收性。太赫兹波对很多介电材料和非极性的液体具有良好的穿透性，并且能量低，只有几毫电子伏特，因此不会破坏被检测物质。相比于x射线有千电子伏的光子能量，它的能量低于各种化学健的键能，因此它不会引起有害的电反应。太赫兹波可以轻易穿透塑料、衣物、纸盒等非极性和非金属材料，能有效探测和识别出藏在包裹、信件和衣服中的枪支、毒品、炸药等危险品。因此，本实施例中采用太赫兹信号作为危险品探测信号。

调频源模块121用于提供四路太赫兹信号，即线性调频信号。其中两路太赫兹信号包括第一路线性调频信号和第二路线性调频信号，另外两路太赫兹信号包括第三线性调频信号和第四线性调频信号。

倍频链路模块122为双发双收倍频链路模块，参见图2，倍频链路模块122包括两路发射倍频链路和两路接收倍频链路，上述两路太赫兹信号分别输入两路发射倍频链路中，另外两路太赫兹信号分别输入两路接收倍频链路中。倍频链路模块122用于将调频源模块121发送的两路线性调频信号倍频到设定频率(设定频率可以为0.14thz)按照最小6度角脉冲循环发射至目标对象，并将返回的反射回波信号与调频源模块121发送的另外两路线性调频信号经过放大、混频、去燥、模拟去谐变为窄带中频信号，进一步将窄带中频信号的输出信号传输至信号采集模块123。

图2为本实用新型实施例一提供的另一种探测装置的结构示意图。如图2所示，每个发射倍频链路可以包括功率放大器1221和发射天线1222，用于接收调频源模块121发送的第一路线性调频信号或第二路线性调频信号，并将第一路线性调频信号或第二路线性调频信号通过功率放大器1221放大之后由发射天线1222发射出去。其中功率放大器1221具体采用的放大器可以根据实际情况进行设定，本实施例中的功率放大器1221设置为低频功率放大器。

其中，两路发射倍频链路的发射天线1222发射的线性调频信号的极化方向可以设置为不同，也可以设置为相同。当极化方向不同时，一路线性调频信号的极化方向水平，另一路线性调频信号的极化方向垂直，具体可以根据实际情况进行设定。通过设置两路发射倍频链路，可以提供更多极化方向的太赫兹信号，提高了发射的太赫兹信号的强度和范围覆盖度。

每个接收倍频链路可以包括接收天线1223和谐波混频器1224，用于接收调频源模块121发送的第三路线性调频信号或第四路线性调频信号，以及通过接收天线1223接收第一路反射回波信号或第二路反射回波信号，并通过谐波混频器1224将第三路线性调频信号和第一路反射回波信号，或第四路线性调频信号和第二路反射回波信号通过谐波混频器1224进行混频，将混频之后的第一输出信号或第二输出信号发送给信号采集模块123。进一步的，第一输出信号和第二输出信号发送给信号采集模块123之前，还可以通过谐波混频器122进行模拟去斜操作，使第一输出信号和第二输出信号变为窄带中频信号之后，发送给信号采集模块123。

其中，反射回波信号为太赫兹波信号遇到物体后反馈的回波数据，例如可以是，向人体发射太赫兹波信号，接收物品散射的回波数据。由于太赫兹信号被目标对象反射后，反射回波信号的极化方向可能发生改变，本实施例中利用两路接收天线1223分别接收极化方向垂直和极化方向水平的反射回波信号。本实施例中，可以设置第一路反射回波信号的极化方向水平，第二路反射回波信号的极化方向垂直，也可以设置第一路反射回波信号的极化方向垂直，第二路反射回波信号的极化方向水平。

进一步的，发射天线1222和接收天线1223的波束宽度和作用距离有关。本实施例中可以根据需要的作用距离调整天线的波束宽度，例如若作用距离为100米，天线可以覆盖一个人，波束宽度可以设置为1.1度。

参见图2，倍频链路模块122中的每个倍频链路中均包括倍频器1225，用于将调频源模块121发送的四路线性调频信号的频率进行整数倍的放大。可选的，两路发射倍频链路的倍频器1225的放大倍数可以与两路接收倍频链路的倍频器1225的放大倍数不同，例如两路发射倍频链路的倍频器1225的放大倍数可以为8倍，放大之前的频率可以为17.05±0.25ghz，放大之后的频率可以为136.4±2.0ghz，两路接收倍频链路的倍频器1225的放大倍数可以为4倍，放大之前的频率可以为17.05±0.25ghz，放大之后的频率可以为68.2±1.0ghz。

进一步的，危险品探测模块12还可以包括信号放大滤波模块124，信号放大滤波模块124的一端与信号采集模块123连接，信号放大滤波模块124的另一端与接收倍频链路模块中的谐波混频器1224连接；信号放大滤波模块124用于将接收到的第一输出信号或第二输出信号滤波和放大之后，并经过模数转换得到探测数据并发送至信号采集模块123。

进一步的，危险品探测模块12还可以包括信号控制模块125，信号控制模块125的一端与主控模块11连接，信号控制模块125的另一端与调频源模块121连接；信号控制模块125用于接收主控模块11发送的探测指令及工作参数，并接收信号采集模块123发送的探测数据，对探测数据进行数字信号处理之后传输至主控模块11。其中，信号控制模块125与信号采集模块123的连接可以通过fpga中间层板卡(fpgamezzaninecard，fmc)接口实现。信号控制模块125对探测数据可以通过高性能数字信号处理芯片进行下变频和降采样的处理，以降低数据率。

本实施例中，主控模块11可以包括危险品处理识别模块(图中未示出)，危险品处理识别模块用于接收危险品探测模块12发送的探测数据，并将探测数据输入目标危险品探测模型中，得到探测结果，进一步将探测结果发送至显示模块13进行显示。

其中，该目标危险品探测模型可以通过样本回波反射数据对神经网络进行训练得到，样本回波反射数据包括不同极化方向的回波反射数据。该目标危险品探测模型的训练过程可以为：将样本回波数据作为神经网络的输入，人工确定的探测结果作为神经网络的输出，对神经网络进行训练，可以得到目标危险品探测模型。具体的，对样本回波数据进行fft变换可以得到对应的特征数据；通过聚类算法提取每个样本回波数据对应的危险品的指纹特征谱，形成危险品指纹特征谱图库；训练上述特征数据与指纹特征谱的对应关系的神经网络，得到目标危险品探测模型。

进一步的，该危险品处理识别模块还可以配置危险品探测模块12的工作参数，其中工作参数可以包括脉冲宽度、脉冲周期、中频增益倍数和数据抽取率等。信号控制模块125接收到工作参数配置命令之后，可以对该工作参数配置命令进行解析，重新打包将命令以指定格式下发给危险品探测模块12中需要进行配置的模块，实现工作参数的配置。

该危险品处理识别模块还可以在显示模块13中的图像界面上标识太赫兹信号的覆盖范围，并接收目标反射的回波测距参数，以根据目标距离参数调节太赫兹信号的覆盖范围。危险品处理识别模块还可以接收太赫兹信号的目标特性数据并在显示模块13中显示，当超过设定阈值时，可以在显示模块13中的图像界面上进行预警标识。

进一步的，主控模块11还包括图像模块和时钟分发模块(图中未示出)，图像模块用于接收图像，时钟分发模块用于为探测装置10的所有模块提供所需的时钟。其中图像模块具体用于接收图像采集器件采集的图像并实时显示，还可以调节图像的显示效果，例如图像的对比度和色调参数等等。

进一步的，显示模块11还可以部署在云端，可以将主控模块11发送的探测结果进行显示和预警，并且可以结合重点人员资源库，实时鉴定和预警，并与警务终端联动。

本实施例提供的技术方案，探测装置中的主控模块发送探测指令至危险品探测模块，危险品探测模块基于倍频链路模块接收的四路太赫兹波信号对目标对象进行危险品探测，并将探测数据返回至主控模块，主控模块根据接收到的探测数据在显示模块显示探测结果。本实用新型实施例中的倍频链路模块采用双发双收倍频链路模块，相较于现有技术中的倍频链路模块，提供了更多极化方向的太赫兹信号，提高了发射的太赫兹信号的强度和范围覆盖度，进而提高了开阔区域人体隐藏危险品无感知探测和预警的自动检出率和准确率。

实施例二

图3为本实用新型实施例二提供的安检设备的结构示意图。图3示出了适于用来实现本实用新型实施方式的示例性安检设备的框图。图3显示的安检设备仅仅是一个示例，不应对本实用新型实施例的功能和使用范围带来任何限制。

该安检设备至少为智能安检机器人、智能安检巡逻车和智能安检仪之一。。如图3所示，该案件设备可以包括安检控制模块21、激光雷达模块22、交互模块23以及如上述实施例中的探测装置10，安检控制模块21分别与激光雷达模块22、交互模块23、探测装置10连接。

其中激光雷达模块22用于实现自主定位和避障导航，激光雷达模块22中可以包括自主定位导航模块，用于扫描周围环境，构建高精度地图，实现自主定位，并且智能规划最佳行进路线，实现智能避障和智能巡逻，尤其可以对用户管理的兴趣点进行自主巡逻，并且低电量时自动回电，无需人为值守。

交互模块23可以包括视频交互模块、人脸识别模块和语音交互模块，视频通话模块可以实现与远程客服或其他相关工作人员的视频通话，实现多设备互联，语音交互模块可以通过语音识别技术、语音合成技术和语音理解技术等技术实现与用户或其他工作人员的语音交互，实现联动指挥，人脸识别模块可以通过人脸识别技术精准识别用户，并通过语音交互模块与用户打招呼，提升用户体验效果。

本实施例中的安检设备，通过配置上述实施例中的探测装置可以实现开阔区域人体隐藏危险品无感知探测和预警，并且可以实现自主巡逻和多种方式的交互，进一步提升了安检的效率和用户的体验效果。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。