在近场场域内的电磁搜索和识别的制作方法

本发明涉及传感技术领域，尤其特别地，其涉及在一感兴趣的场域内的对象的电磁搜索和识别。

背景技术：

尽管在许多传感学科已经进行了巨大的努力，但是在相对较大体积(volumes)且短范围内，相对较小的对象的搜索、成像及识别成像是一个多年未遇的重要挑战。在我们生活的许多领域中(诸如在人体体内隐藏金属物的不明显识别或人体的电磁医疗成像)，会面对这一挑战的实际应用。

对于上述挑战，传统思想是使用两个主要传感候选学科(disciplines)：电磁学和电光学(光学感应)。每一个学科具有其优点和缺点。光学感应的优点包括：高角度和横向距离分辨率及邻近能力(nearby capability)，然而其受限于大体积场域的搜索、距离分辨率及精度。电磁传感提供大体积场域搜索优势、距离分辨率及精度。然而，其通常受限于角度、横向距离分辨率及邻近场域搜索。一些传统的实施方式虽然在理论上可行的，但是对于涉及人体的使用是不能接受的，这是由于传统实施方式所需的功率被认为是对人体健康有害的。

技术实现要素：

于是，提出一种在大体积内的电磁搜索、在近场内的检测和/或成像、自我对焦、具有高分辨率且以确定的实施例的通用并创新的方法和系统。创新的方法和系统的特征在于：高角度、横向距离分辨率、邻近场域功能、高距离分辨率及精度。与传统方案相比，可以使用更高的距离分辨率、精度和横向距离分辨率对较大的体积场域进行搜索。实施例包括提供使用于人体应用(例如符合HERP标准，HERP的全称为Hazard of Electromagnetic Radiation to Personal，即电磁辐射对人体的危害)中的可被接受的足够低的功耗的实施方案。

实施例包括了在我们生活的许多领域中的实际应用，诸如在人体体内隐藏金属物的不明显识别、或人体的电磁医疗成像、或人体内的协作微粒(cooperative particles)(协作微粒不仅数量相对较少，而且成群)。

根据本实施例的教导，提供一种用于传感的方法，包括以下步骤：

(a)对众多分辨单元中的每一个，产生多个相位校正，其中每一个相位校正：

(i)与多个发射器和接收器对(transmitter and receiver pairs)中的其中一个相对应，以及

(ii)基于以下值之间的相位差的余数(residue)：

(A)从一给定的发射器至分辨单元的距离与从一给定的接收器至分辨单元的距离之和，其中所给定的发射器和所给定的接收器是来自于相应的发射器和接收器对；以及

(B)从一元件形态中心(element formation center)至分辨单元的往返距离，其中所述元件形态中心作为与所述发射器和接收器的位置相对应的参考点，

(b)每一个发射器按顺序地发射一信号；

(c)与发射同时进行地，接收一接收信号；

(d)基于与一发射器和接收器对相对应的接收信号，以计算来自于每一个相位校正的一相位校正信号；以及

(e)对每一个分辨单元的相位校正信号进行求和，以产生一强调对象结果(emphasized object outcome)。

在一可选的实施例中，每一个分辨单元在一预定的位置且具有一给定的体积。在另一实施例中，在以具有给定体积的众多分辨单元进行传感步骤的初始执行之后，随后以所述众多分辨单元的子集和基于初始执行的位置来执行传感步骤，其中，所述众多分辨单元的所述子集中每一个具有一小于所给定体积的第二体积。在另一可选的实施例中，初始执行使用一第一频率，随后执行使用一第二频率，其中所述第二频率高于所述第一频率。在另一可选的实施例中，初始执行使用一第一组系数用于计算，其中所述第一组系数为离线生成的，以及随后执行使用一第二组系数，其中所述第二组系数是在开始初始执行之后生成的。

在另一可选的实施例中，通过从一与发射器和接收器对相对应的接收信号中减去相位校正，以计算相位校正信号。另一可选实施例包括：在所述计算之前对接收信号进行加权的步骤。另一可选实施例包括：计算每一个所述分辨单元的周边对象的一阈值的步骤。另一可选实施例包括：基于将每一个强调对象结果与每一个阈值进行比较，以提供对象检测的步骤。

在另一可选的实施例中，在以信号为一低频信号进行传感步骤的初始执行之后，基于强调对象结果，随后以信号为一高频信号来执行传感步骤，其中所述高频信号具有比所述低频信号更高的频率。

另一可选的实施例包括以下步骤：

(f)对众多分辨单元中的每一个，产生多个振幅校正，其中每一个振幅校正：

(i)与多个发射器和接收器对中的其中一个相对应，以及

(ii)基于以下值之间的比率：

(A)从所给定的发射器至分辨单元的距离与从所给定的接收器至分辨单元的距离相乘，其中所给定的发射器和所给定的接收器是来自于相应的发射器和接收器对；以及

(B)从所述元件形态中心至分辨单元的距离的平方，

(g)基于与一发射器和接收器对相对应的接收信号，以计算来自于每一个振幅校正的一振幅校正信号；以及(参见以下有关进行计算的特定技术的权利要求)；

(e)其中，求和包括振幅校正信号的求和。

在另一可选的实施例中，通过将所述接收信号的振幅除以与发射器和接收器对相对应的一振幅校正，以计算振幅校正信号。

在另一可选的实施例中，接收器的第一数量为可起作用(operational)于所述接收，以在一第一距离提供一第一横向距离分辨率，接收器的第二数量为可起作用于所述接收，以在一第二距离提供一第二横向距离分辨率，其中：

第一距离和第二距离是从所述接收器开始，

第二距离小于第一距离；以及

接收器的第二数量小于接收器的第一数量。

在另一可选的实施例中，所述发射器和所述接收器被配置为从以下组中选择一构型(configuration)，所述组包括：

(a)线性的；

(b)弯曲的；

(c)平面的；

(d)三维的(three-dimension，即3D)；以及

(e)构型的组合。

在另一可选的实施例中，所述发射器和所述接收器的位置的至少一部分被合成地建立。

在另一可选的实施例中，发射和接收包括仅使用数字信号处理所执行的相移。

根据本实施例的教导，提供一种用于传感的系统，包括：

(a)多个发射器和接收器对；以及

(b)一包含一个或多个处理器的处理系统，所述处理系统被配置用于：

(i)对众多分辨单元中的每一个，产生多个相位校正，其中每一个相位校正：

(A)与多个发射器和接收器对中的其中一个相对应，以及

(B)基于以下值之间的相位差的余数：

(I)从一给定的发射器至分辨单元的距离与从一给定的接收器至分辨单元的距离之和，其中所给定的发射器和所给定的接收器是来自于相应的发射器和接收器对；以及

(II)从一元件形态中心至分辨单元的往返距离，其中所述元件形态中心作为与所述发射器和所述接收器的位置相对应的参考点，

(ii)使每一个发射器按顺序地发射一信号起作用；

(iii)使与发射同时地接收一接收信号起作用；

(iv)基于与一发射器和接收器对相对应的接收信号，以计算来自于每一个相位校正的一相位校正信号；以及

(v)对每一个分辨单元的相位校正信号进行求和，以产生一强调对象结果。

在一可选的实施例中，每一个分辨单元在一预定的位置，并且具有一给定的体积。

在另一可选的实施例中，所述处理系统进一步被配置为：在以具有所述所给定体积的众多分辨单元进行所述进程(processing)的初始执行之后，随后以所述众多分辨单元的子集和基于初始执行的位置来执行所述进程，其中所述众多分辨单元的所述子集中每一个具有一小于所给定体积的第二体积。

在另一可选的实施例中，所述处理系统进一步被配置为：在初始执行过程中，激活所述发射器，以发射一第一频率，以及在随后执行过程中，激活所述发射器，以发射一第二频率，其中所述第二频率高于所述第一频率。

在另一可选的实施例中，所述处理系统进一步被配置有一第一组系数，以在初始执行过程中进行计算，其中所述第一组系数为离线生成的，以及被配置有一第二组系数，以在随后执行过程中进行计算，其中所述第二组系数是在开始所述初始执行之后生成的。

在另一可选的实施例中，所述处理系统进一步被配置为通过从与一发射器和接收器对相对应的接收信号中减去相位校正，以计算相位校正信号。

在另一可选的实施例中，所述处理系统进一步被配置为：在以信号为一低频信号进行所述进程的初始执行之后，接着，基于强调对象结果，随后以信号为一高频信号来执行所述进程，其中所述高频信号具有比所述低频信号更高的频率。

在另一可选的实施例中，所述处理系统进一步被配置为：

(vi)对众多分辨单元中的每一个，产生多个振幅校正，其中每一个振幅校正：

(A)与多个发射器和接收器对中的其中一个相对应，以及

(B)基于以下值之间的比率：

(I)从所给定的发射器至分辨单元的距离与从所给定的接收器至分辨单元的距离相乘，其中所给定的发射器和所给定的接收器是来自于相应的发射器和接收器对；以及

(II)从所述元件形态中心至分辨单元的距离的平方，

(vii)基于与一发射器和接收器对相对应的接收信号，以计算来自于每一个振幅校正的一振幅校正信号；以及

(viii)其中，求和包括振幅校正信号的求和。

在另一可选的实施例中，所述处理系统进一步被配置为通过将所述接收信号的振幅除以与发射器和接收器对相对应的一振幅校正，以计算振幅校正信号。

在另一可选的实施例中，所述处理系统进一步被配置为使接收器的第一数量起作用于所述接收，以在一第一距离提供一第一横向距离分辨率，以及使接收器的第二数量起作用于所述接收，以在一第二距离提供一第二横向距离分辨率，其中：

第一距离和第二距离是从所述接收器开始，

第二距离小于第一距离，以及

接收器的第二数量小于接收器的第一数量。

在另一可选的实施例中，所述发射器和所述接收器被配置为从以下组中选择一构型，所述组包括：

(a)线性的；

(b)弯曲的；

(c)平面的；

(d)三维的(three-dimension,即3D)；以及

(e)构型的组合。

在另一可选的实施例中，所述发射器和所述接收器的位置的至少一部分是合成建立的。

另一可选的实施例进一步包括选自组的元件，所述组包括：

(a)协作主动中继器(cooperative active repeaters)；

(b)协作信标源(cooperative beacon sources)；

(c)协作被动中继器(cooperative passive repeaters)；以及

(d)非协作目标反射器(non-cooperative target reflectors)。

在另一可选的实施例中，所述处理系统进一步被配置用以通过仅使用数字信号处理所执行的相移，以执行所述发射和所述接收。

根据本实施例的教导，提供一种非临时性计算机可读存储介质，其具有嵌入其中的计算机可读代码，用于传感所述计算机可读代码，所述计算机可读代码包括程序代码，用于：(a)对众多分辨单元中的每一个，产生多个相位校正，其中每一个相位校正：

(i)与多个发射器和接收器对中的其中一个相对应，以及

(ii)基于以下值之间的相位差的余数：

(A)从一给定的发射器至分辨单元的距离与从一给定的接收器至分辨单元的距离之和，其中所给定的发射器和所给定的接收器是来自于相应的发射器和接收器对；以及

(B)从一元件形态中心至分辨单元的往返距离，其中所述元件形态中心作为与所述发射器和所述接收器的位置相对应的参考点，

(b)每一个发射器按顺序地发射一信号；

(c)与发射同时地接收一接收信号；

(d)基于与一发射器和接收器对相对应的接收信号，以计算来自于每一个相位校正的一相位校正信号；以及

(e)对每一个分辨单元的相位校正信号进行求和，以产生一强调对象结果。

根据本实施例的教导，提供一计算机程序，其可以被加载至一服务器中，所述服务器通过一网络连接至一客户端计算机，这样，在根据上述任一权利要求所述的系统中，运行计算机程序的服务器相当于一控制器。

根据本实施例的教导，提供一计算机程序，其可以被加载至一计算机中，所述计算机通过一网络连接至一服务器，这样，在根据上述任一权利要求所述的系统中，运行计算机程序的计算机相当于一控制器。

附图说明

结合参照附图，通过示例对本文的实施例进行描述，其中：

图1为在一感兴趣的场域内的对象的搜索和调查(investigation)的示意图；

图2为各种示例性的形态构型的草图；

图3为一示例性系统的实施例的高级框图；

图4为一单个发射器的示例性实施例；

图5为一单个接收器的示例性实施例；

图6为一信号支持器模块的示例性实施例；

图7为一在人体内的隐藏金属物的不明显识别的示例性场境的照片；

图8为一用于在人体内的隐藏金属物的不明显识别的用户界面显示的实施例的示例性照片；

图9为一实施方案的流程图；

图10为所述医疗实施例的示例性EF的草图；

图11为所述HERP标准的图表；

图12为一用以执行本发明的示例性系统的高级的部分框图；

图13为一用于分辨单元的多个相位校正的示例性草图。

缩写、定义和术语

为了便于参考，这部分(section)包含了在本文中所使用的缩写、首字母缩略词和短定义的简要列表。紧随初始术语的括号内的术语为在本文中所使用的或本领域已知的替代符号(alternative notations)或缩写。这部分不应该考虑其限制性。在下文及现行标准中可以找到完整的描述。

2.1元件(Element,简写为El.,E)：在发射器组(传送元件)范围之外的一单个发射器，或在接收器组(接收单元)范围之外的一单个接收器，或发射器和接收器组范围之外的一单个发射器和接收器。

2.2元件形态(Element formation,简写为EF,El.formation)：在空间(亦即，在所述元件被部署的区域)内，元件位置的几何构型(configuration)(结构,structure)。术语包括所述元件本身、物理形态、和/或合成形态。

2.3物理形态(Physical EF)：一EF，其中物理元件实际出现在与所述元件相关联的位置。

2.4合成形态(Synthetic EF)：一EF，其中例如通过一单个接收器、和/或一单个发射器、一单个接收器-发射器对、或一个或多个发射器和/或接收器，以合成建立元件的位置。在所需的合成元件位置，对接收器输出进行采样。在本文的上下文中，合成元件位置也被称作“虚拟元件”的“虚拟元件位置”。一合成形态(或虚拟形态，即virtual EF)包括所述EF内的元件的至少一部分，其中所述EF为合成元件(位于合成/虚拟位置)。

2.5元件形态中心(EF center)：几何基准点选自于所述EF的内部或外部。

2.6元件从属形态(Element sub-formation,即简写ESF,El.sub-formation,subformation)：在一结构内，元件位置的单个几何构型在至少两个元件位置范围之外。换言之，元件(发射器和/或接收器)的子集来自于元件组。元件从属形态可以包括多个元件从属形态。例如，如果一个EF具有十个元件，所述EF中的其中一个ESF可以为元件1至5，所述EF的另一个ESF可以为元件2至4以及6至9。总之，一个ESF可以包括元件的子集或所有元件(一形态)。

2.7信号距离相(Signal Distance Phase)：相位为信号传播范围R乘以2π/λ所得的结果。因此，为等式的结果，其中，λ是所述发射信号和/或所述接收信号的波长。

2.8场域(Arena)：执行实施例三维(3D)覆盖，包括进行高分辨率搜索、检测和识别。一个场域也是指实施例操作的领域或区域。不管对象(2.13)是否出现，一个场域被分割为分辨单元(resolution cell)(2.21)。

2.9校正相位(Correction Phase)(相位校正,即Phase Correction)：对在所述场域(2.8)内的每一个分辨单元(2.21)的中心按以下方式(参照图1)进行计算：

a)对从发射器(i,TEi):R_TXi至分辨单元中心R_ij的距离以及从接收器(j,REj)：R_RCVj至分辨单元中心R_ij的距离求和；

b)对从所述EF中心:R₀₀至分辨单元中心的往返距离(即二倍距离)求和。

c)计算R_ij与R₀₀之间的距离差ΔR_ij。

d)相位校正为相位距离差ΔR_ij除以2π的整数乘积(integer multiplications)后的余数

e)其中floor{ΔR_ij/λ}为最大整数，该整数为≤ΔR_j/λ。

2.10信号相干求和(Signal coherent sum)：信号振幅的绝对值的总和。当信号具有相同的相位时，进行信号相干求和。

2.11信号加权求和(Signal weighted sum)：在信号与已知加权函数(例如多尔夫-切比雪夫函数，即Dolph-Chebishef函数，或其他)相乘之后进行求和，以优化求和旁瓣。

2.12时序发射器开关(Sequential Transmitter Switching)：发射器在传输和无传输之间循序地进行切换，并且从第一发射器开始，接着是多个发射器，直至最后一个发射器。当一个发射器处于传输模式中，所有其他发射器不进行传输(静止、未激活)。开关重复不一定在相同的顺序中。换言之，在至少两个和最多所有发射器的从属形态中，每一个发射器在一个已知的时间为了一个已知的操作(例如持续时间)而被单独地激活，而其他发射器是未激活的。在随后的时序发射器开关周期中，发射器激活的顺序(次序)可以与前一个时序发射器开关周期不同。

2.13对象(object)：主体出现在场域内的任意一点，这样，根据从所述EF和/或辐射方向的传输而产生的照射(upon illuminating)以朝向所述EF(2.2)的接收器而反射一部分入射信号。术语“对象”通常包括反射器类型，所述反射器类型可以是实施例的一部分，诸如协作主动中继器2.14、协作信标源2.15以及协作被动中继器2.16，或者不是实施例的一部分，诸如非协作目标反射器2.17。

2.14协作主动中继器(Cooperative active repeater)：一对象，其接收传输信号，可选地：放大传输信号、编码、频移、延迟，以及通过一朝向所述EF的接收器的可操作连接天线以发射所产生的信号。

2.15协作信标源(Cooperative beacon source)：一对象，其在所述EF的接收器的宽带内产生一独立信号，并且通过一可操作连接天线而朝向所述接收器发射该信号。

2.16协作被动中继器(Cooperative passive repeater)：一对象，其被动地接收来自于所述EF所传送的发射信号，以及朝向所述EF的接收器被动地发射接收信号的一部分。协作被动中继器的典型范例结构为一凹面三角锥，并且由诸如为金属的电磁反射材料制成。

2.17非协作目标反射器(Non-cooperative target reflector)：一对象，其被动地接收来自于所述EF所传送的发射信号，以及根据非协作目标反射器的结构而被动地发射接收信号的一部分，返回至所述EF的接收器。所述非协作目标反射器可以是实施例中的目标或干扰。

2.18远场形态(far field of the formation,即FFF)：所述EF的远场下限被定义为类似于在文献中的各种天线的定义。所述形态的远场限制R_FFF的距离被定义为从通过R_FFF＝2·D²/λ所计算的所述元件形态(EF)中心起的单元距离，其中D为相对于R_FFF的所述EF的垂直孔径(aperture)，λ为发射中心频率(通过所述EF的发射器所发射)的波长。

2.19所述EF的近场(Near field of the EF,即NFF)：定义从元件形态(EF)起的距离R_NFF，其短于所述EF的远场限制(R_FFF)。实施例可以从大于R_FFF的范围下至极其接近诸如R_NFF≤R_FFF/10,000的范围来执行。

2.20自适应元件形态(Adaptive EF,即AEF)：在所述EF内实际上操作(执行)的元件数量是相对于EF而自适应于对象位置和角度。例如，一自适应EF可以保持对象的横向距离分辨率(垂直于范围方向的分辨率)为恒定，在场域范围和角度内，不依赖对象位置。

2.21分辨单元(Resolution,即RC，cell)：场域的特殊(指定的)体积的三维尺寸。每一维的分辨单元通过q×λ/D而被确定，其中q通常为1.3，D为所述EF或所述EF子阵列孔径的尺寸。一个分辨单元定义为在所述分辨单元内是否有一对象(2.13)。换言之，不管在所述部分场域内是否有一对象，多个分辨单元通常被指定为一场域的所有部分，其中，多个分辨单元用于定义所述场域。多个分辨单元的参考通常为一索引，例如通用分辨单元(x,y,z)或特定分辨单元(1,2,1)。分辨率被认为是两个相等对象之间的最小距离沿给定维度的返回强度。

2.22栅瓣(Grating lobes)：由于2π相位乘积在某些搜索角度中为歧义，因此信号求和引起信号相干求和(2.10)。可以通过具有接收元件而引起栅瓣，其中所述接收元件相对于信号波长间隔太远，该信号波长用于所述场域的给定搜索角度。

2.23周边对象(Object neighborhood)：在一对象(2.13)的相对附近处，可能存在其他反射器(例如非协作目标反射器2.17)。通常，邻近(nearby vicinity)是位于对象位置周围的一个分辨单元与二十个分辨单元(2.21)之间。周边对象的尺寸是未受限制，并且可以包括整个场域(2.8)。

2.24范围(Range,简写R)：距离。

2.25波长(λ)：通常为发射信号和/或接收信号，其为信号传播的速度和信号频率之间的比率。

2.26发射器ESF(TX ESF)：至少一个、通常为两个或更多、至多所有发射器的从属形态(sub-formation)。参照图1中的标号105。

2.26接收器ESF(RX ESF)：至少一个、通常为两个或更多、至多所有接收器的从属形态。参照图1中的标号130。也可以指本文的上下文中的“接收器组”。

2.27距离校正求和(Range Correction Summation)：在对所接收到的复杂信号进行振幅校正之后，将通过一EF的接收器(RX ESF)所接收到的复杂信号进行复杂求和，用于每一个分辨单元。

2.28索引i,j,n,k：在现有技术中所公知的，通常使用整数值加以区分项目，例如，EF的多个元件、多个对象、多个分辨单元等。

2.29强调对象结果(Emphasized Object Outcome)：相位校正信号(相位信号校正)或相位和振幅校正信号(振幅信号校正)的接收器结果进行(最终)总和。

2.30接收信号(Received signal)(即单元返回,Cell Return)：信号从一分辨单元返回至一接收器元件，该接收器元件提供在一分辨单元内的一对象或部分对象。如果在所述分辨单元内，没有对象，那么接收信号趋于零，在这种情况下，相对于该分辨单元，所述接收器的输出主要是所述接收器自身的噪音。

2.31相位校正信号(Phase Corrected Signal)：从每一个接收信号减去一相位校正，以基于与发射器和接收器对相对应的接收信号，计算来自于每一个相位校正(2.9)的一校正信号。

详细描述-图1至图13

结合附图和以下描述，可以更好地理解根据本实施例的系统和方法的原理和操作。本发明为一种用于在感兴趣场域内的对象检测(尤其是关注点搜索和识别)的系统和方法。与传统方案相比，所述系统有利于在近场的电磁检测和/或成像、自我对焦，且具有更高分辨率、高角度和横向距离、附近场域功能、高距离分辨率及高精度。与传统方案相比，在较大体积场域内，可以使用更高的距离分辨率、精度、角度和横向距离来进行搜索。实施例包括提供使用于人体应用中的可被接受的足够低的功耗的实施方案。

3.操作的常规方法

参照图1，其为在一感兴趣的场域内的对象的搜索和调查的示意图。一元件形态(element formation,即EF)2.2包括：发射器元件从属形态(ESF)105和一接收器元件从属形态(ESF)130。所述发射器ESF105通常包括多个发射器(transmitter,简写TE)，所述接收器ESF130包括多个接收器(receivers,简写RE)。个别发射器是指使用标号“TEi”或“TE(i)”的发射器，其中“i”(小写字母i)为一整数索引，从一开始值(通常为0或1)至一最大值“I”(大写字母I)。在当前图中，显示五个发射器：通用发射器TE(i)、发射器TE1、TE2、TE3以及TE(I)。同样地，个别接收器是指使用标号“REj”或“RE(j)”的接收器，其中“j”(小写字母j)为一整数索引，从一开始值(通常为0或1)至一最大值“J”(大写字母J)。在当前图中，显示六个接收器：通用接收器RE(j)、接收器RE1、RE2、RE3以及RE(J)。

一元件形态中心2.5被指定用于所述元件形态2.2。同样地，一发射器ESF中心122被指定用于所述发射器ESF105，一接收器ESF中心132被指定用于所述接收器ESF130。一场域2.8通常相邻于所述元件形态2.2。所述元件形态2.2与所述场域2.8之间的边界不必是固定的，并且根据元件构型和操作的操作而改变。例如，如果附加元件是在线产生的或在操作过程中产生的，那么所述元件形态是自适应的(参见AEF2.20)，所述元件形态2.2和所述场域2.8之间的边界可以改变。所述场域2.8通常包括多个对象2.13，诸如其他对象，如第一对象112、第二对象114、第三对象102、协作主动中继器2.14、协作信标源2.15、协作被动中继器2.16以及非协作目标反射器2.17。在场域2.8内的对象是相对靠近一感兴趣对象(例如对象2.13)。在场域2.8内的对象是指感兴趣对象的周边对象。所述场域可以包括上述对象或非上述对象的任意组合。

所述场域2.8的至少一部分典型地被划分为众多的三维(3D)体积(volumes)，其被称作为分辨单元(RCs，或简写为“单元”)。每一个分辨单元典型地具有多个相关的相位校正。每一个相位校正具有一相应的发射器和接收器对。术语“众多”(multitude)可以指大量的，例如10个、100个、1000个或更多个的分辨单元。

通常，经索引参照的分辨单元为例如通用分辨单元(x,y,z)或特定分辨单元(1,2,1)。在当前的描述中，使用一非限制性的3D索引(x,y,z)。在当前图中，所述场域已经被划分为一示例性的分辨单元阵列，开始于作为选定原点的分辨单元(1,1,1)，并且沿X轴、Y轴和Z轴具有最大数量的单元。需要注意的是，所述分辨单元的尺寸和形状并不受限，例如不限于矩形(非矩形)—所述分辨单元阵列的形状是基于所述领域或其部分的形状、或被搜索和调查的场域。

现在参照图13，一用于分辨单元(RC)的多个相位校正的示例性草图。通常，众多的分辨单元的每一个具有多个相位校正。每一个相位校正与多个发射器和接收器对中的其中一个相对应。在当前图中，三个发射器(I＝3,TE1,TE2,TE3)和四个接收器(J＝4,RE1,RE2,RE3,RE4)被使用在所述元件形态(EF)或元件从属形态(ESF)中，用于搜索或调查。通常，经索引参照的相位校正(和振幅校正)与一发射器(i,TEi)和接收器(j,REj)对相对应。当前图显示用于发射器和接收器对的各种等价符号，例如，(1,1)、1,1和11。本领域的技术人员将会认识到系数矩阵所存储的数据结构为五维的(x,y,z,i,j)。

3.1通常，一电磁信号从一对象(2.13)返回，并且朝向一接收器组(RX ESF 130)内的接收器(REj)，其中所述接收器组位于所述EF(2.2)内的某一位置。个别接收器(REj)的位置可以为物理位置或虚拟位置。信号强调的是相对于从周边对象内的其他反射器返回至所述接收器的信号。

典型地，使用的多个元件包括多个发射器(i发射器，其中i为整数，每一个发射器被指定为TEi)以及多个接收器(j接收器，其中j为整数，每一个接收器被指定为REj)。除非另有指定，一个元件可以为物理的或虚拟的。一EF和一ESF可以包括所有物理的、所有虚拟的、或物理和虚拟元件的混合，其中所述元件的至少一部分为物理的，和/或所述元件的至少一部分为虚拟的。在本文中为了简化起见，参照的元件为“元件(多个元件)”、“接收器(多个接收器)”、“发射器(多个发射器)”，且未指定为物理的和/或虚拟的。

3.2传统相位阵列方法和系统通过使用硬件方面(基于硬件)的移相器以进行电磁搜索，其中所述移相器至少用于传输、或传输和接收。至少部分地基于本文所描述的创新的方法和系统，当前实施例的实施方案提供在发射和接收中不需要使用如移相器的硬件来进行电磁搜索。在发射和接收及相位校正时，用于扫描场域(2.8)的计算和处理可以通过使用常规目的的处理器(例如中央处理单元(CPUs))、或固件处理器(例如FPGAs)来执行，如在下文中的第4.5段(paragraph)至第4.6段以及第5.5段至第5.6段。在实施例中，可以使用定制和特定的硬件，用于增加处理速度(诸如，信号处理器(图3所示的方框206)内的数字处理器可以执行上述计算)。

3.3通过至少两个不同的元件间隔(d)除以信号波长(λ)，即至少两个不同的(λ/d)，例如单形态双频规格，以减少或避免栅瓣(2.2)。通过在两个不同频率内操作每一个元件(2.1)以实现上述目的。一个非受限性的实施例为如下：

a)通过所述RX ESF内的接收器元件的间隔(物理或虚拟位置)，并根据其对象位置(估计的或假设的)，以确定一低频，并且选择该低频，这样，由于没有栅瓣，因此可以执行所述场域的低分辨率扫描。通过经由LO至所述发射器601的参考信号源605，从而能够提供低频参考信号。

b)通过将所述参考信号乘以一例如为3的因数，以获得高频，从而达到一被测对象所需的高分辨率。

在使用一低频以完成一初始搜索阶段以及避免栅瓣之后，搜索阶段的结果可以被用于选择一相对较高的频率信号以及分辨单元的子集，从而完成随后的高分辨率调查阶段，其中分辨单元的子集是关于在搜索阶段所检测到的对象位置。

3.4使用深深地出现在所述EF的近场的场域(2.8)以执行实施例。

3.5参照图2，其为各种示例性的形态构型的草图，以下为具体描述。在一个EF内至少两个元件(E)的各种可能构型包括但不限制于：

一线性EF(3.15a)，详细地描述于第一实施例中，

一弯曲EF(3.15b)，详细地描述于第二实施例中，

一平面EF(3.15c)，作为第一实施例的可行扩展，

一三维EF(3.15d)，作为另一维(dimension)的扩展，以及

多个构型的至少一部分的组合，例如如同第二实施例中所描述的ESF(2.6)。

3.6在所述EF内，有着各种可能的元件分布，例如：如在第一实施例中的均匀(homogeneous，即均匀uniform)元件分布、在第二实施例中的ESF中的均匀元件分布、或者在第二实施例中的随机元件分布、或者如多个ESF的上述分布的部分的伪随机分布或组合。

3.7在所述EF内，各种可能元件的类型，例如：

仅多个发射器，

仅多个接收器，

多个元件，其为发射器和接收器，

仅多个接收器且至少一个发射器，

基于辐射接收的被动接收器，以及

如多个ESF的元件类型的部分组合。

在第一实施例中，具有仅发射器ESF和仅接收器ESF的组合。在第二实施例中，具有针对一信标对象的仅接收器ESF和针对仅接收器ESF的合成发射器ESF的组合。

3.8在所述系统的实施例中，各种可能的对象类型，例如：

协作主动中继器(2.14)，

一协作信标源(2.15)，例如在第二实施例中的胶囊信标(capsule beacon)，

协作被动中继器(2.16)，以及

一非协作目标反射器，如在第一实施例和第二实施例中。

3.9所述EF的构型(结构)包括：

物理形态(2.3)，如在第一实施例中，也在第二实施例中的一ESF，

合成形态，如在第二实施例中的一ESF，以及

如在第二实施例中的上述两个构型的组合。

3.10实施例可以使用自适应元件形态(AEF,2.20)。多个AFF可以被用于保持对象的恒横向距离分辨率(垂直于范围方向的分辨率)为恒定，在场域范围和角度内，不依赖对象位置。

c)通过以下等式可以确定一个自适应元件尺寸：

L＝k·λ·R· cosθ/Res

以保持对象的横向距离分辨率为恒定，在场域范围和角度内，不依赖对象位置，其中：

L为AEF尺寸，用于所述对象的给定位置

K为一重量因数(未加权的单元和1.3，作为示例性信号加权求和(2.11)函数)

λ为所述发射信号的波长

R为从所扫描的单元至AEF中心的距离

θ为从所扫描的单元至上述中心的矢量与中心垂直的所述AEF之间的角度

Res为所需的分辨率。例如，在第一实施例中，大约为一厘米，以及在第二实施例中，大约为0.2厘米，且未排除以不同(更大或更小)的值的范例。

在一优选实施中，所述系统在设计时采用波长和EF(RX ESF)尺寸，这样，为了使所述系统进行操作的最大范围，所述系统具有一所需的横向距离分辨率。在操作中，被操作(接收)的接收器数量可以被减小，从而减小所述AEF的尺寸，亦即，减小接收器元件的物理分布，于是增加了接收器阵列的角度和横向范围。因此，为了一给定的分辨单元，横向距离分辨率减小，以允许相同横向距离分辨率被用于相对靠近所述接收器ESF的分辨单元，其中所述横向距离分辨率初始被用于相对远离所述接收器ESF的分辨单元。

实施例中可以包括部分的AEF，亦即，用于一部分的场域的AEF以及在所述场域的补充部分中的非AEF(全部EF或ESF)。

3.11一信号加权求和是在信号与已知加权函数(例如多尔夫-切比雪夫函数，即Dolph-Chebishef函数，或其他)相乘之后进行求和以计算获得，从而优化求和旁瓣(如第2节(section)所述)。

3.12范围校正(range corrections)，尤其振幅校正可以采用与相位校正(第2.9节(section)、第4.5节(section))相似的方法进行。通过对各种对象的信号进行求和，以执行范围校正求和，其中对象的范围是至发射器i以及至接收器j。

一示例性实施例包括：对众多分辨单元中的每一个，产生多个振幅校正。每一个振幅校正与多个发射器和接收器对中的一个相对应，并且基于以下值之间的比率：(1)从所给定的发射器至分辨单元的距离与从所给定的接收器至分辨单元的距离相乘，以及(2)从所述元件形态中心至分辨单元的距离的平方。所给定的发射器和所给定的接收器是来自于相应的发射器和接收器对。

通过将接收信号的振幅除以各个与一发射器和和接收器对相对应的振幅校正，以获得振幅校正信号。

3.13实施例可以将第3.1节至第3.12节内容中的至少两个进行合并。

3.15参照图2，EF构型和实施例可以包括：

3.15a)线性元件，其放置的形态为水平和/或垂直结构。

3.15b)弯曲轨迹元件，其放置的形态为随意弯曲形状。

3.15c)平面元件，其放置的形态为矩形或任意二维(2D)形状的闭合轮廓。图中显示k乘n个元件的示例性阵列。

3.15d)三维(3D)元件，其放置的形态为矩形或任意三维形状的闭合轮廓。

3.15e)上述EF的范例可以合并以下可选和/或可选替的特征：

1)在每一个形态内的元件位置分布可以为均匀的(统一的)、随机的或伪随机的，

2)每一个形态可以为物理形态或合成形态，

3)每一个形态可以包括：

a.多个仅主动发射的元件，

b.多个主动发射和接收的元件，

c.多个仅接收的元件和一单个发射的元件，诸如协作和/或非协作目标反射器和/或中继器，

d.被动接收的元件，诸如辐射线测定。

3.15f)多个EF可以包括上述用于发射器和接收器的多个EF的任意组合，上述多个EF可以作为元件从属形态。

4.所述系统

该部分是基于上述操作的常规方法，并且包括常规和特定选项以及替代项，用于根据当前描述来实施系统和方法。

4.1参照图3，其为一示例性系统的实施例的高级框图。信号支持器模块204发送发射信号203至所述EF2.2，用于使所述EF2.2进行发射。一元件形态(EF2.2)发送接收信号202至信号支持器模块204。

信号支持器可以起到作为所述系统的控制单元的作用。控制功能包括但不限于激活发射器和激活接收器。在当前不受限的范例中，每一个发射器为按顺序地被激活。与激活每一个发射器同时进行的，一接收器ESF(典型地，在所述EF内的所有接收器)被激活，以(可能地)接收一接收信号，其中该接收信号为从所述场域内的一对象反射回来，并且朝向每一个主动的接收器。

4.1b)如在本文其他地方的描述及以下第4.2节的详细描述，来自于所述EF2.2的至少一发射器(TXi)发射至所述场域2.8。在第4.2节中，描述一单个发射器的示例性实施例。在所述系统的实施例中，描述所述发射器EF的三个实施例。一个实施例在第一个系统实施例中，另两个实施例在第二个系统实施例中。

4.1c)如在本文其他地方的描述及以下第4.3节的详细描述，来自于所述EF2.2的至少一接收器(REj)接收来自于所述场域2.8的返回信号。根据在第4.17节和第4.18节所描述的自适应过程，可以确定参与对象强调的接收器的数量。

4.1d)信号支持器模块(204)产生一参考信号(图6的标号605)，采样所述接收器的输出，并且在样品上执行一复杂的快速傅氏变换算法，以提供信号的同相和正交(in phase and quadrature，简写I&Q)分量，用于一单个相位计算。所述参考信号作为发射信号203中的其中一个被发送至所述EF2.2。所述信号支持器204的组件为技术文献中所公知的，并且在第4.4节的一范例中被描述。所述信号支持器发送处理信号205至一信号处理器206。

4.1e)一信号处理器206接收处理信号205，并且可以被用于从信号的相位中减去校正相位(其中该信号为被所述EF2.2的发射器(i)和接收器(j)的对(i,j)所发射和所接收)，以产生相位校正信号，其也被称作为相位信号校正。接着，信号处理器将参与发射器和接收器对的所有接收器的相位校正信号进行求和。在第4.5节和第4.6节中进一步描述这些相位校正和求和。所述信号处理器206也可以执行振幅校正，如在本文其他地方的描述及第3.12节中的详细描述。

需要注意的是，在本说明书中使用的示例性相位校正和振幅校正技术并不应该被认为是有限制性的。可以预见的是，替代技术可以被用于计算一校正信号。

4.1f)根据所述系统的特定实施例，一用户界面208可以被用于获得所述信号处理器206的输出(显示为被识别的对象207)，并且将所识别的对象显示给一用户。在第4.21节中显示所述用户界面的一实施例。

4.1g)一个或多个能量源(power sources)，例如一主能量源205可以被用于提供所需要的电压和电流至所述系统的各个组件，能源供应如箭头209所示。具体所需的电压和电流是根据选自所述系统的实施例的组件及其现有的专业目录而被确定的。

4.2参照图4，其为一单个发射器(TE)的实施例。

4.2a)一发射器TE接收参考信号(从标号605至标号601)，该参考信号是在发射器输入(406)处获得。所述参考信号可以被放大并且被过滤(405)，以及根据一切换控制信号(404)或其他方式以切换(例如通过一单刀双掷(single pole double throw，简写SPDT)开关至一发射器天线(401)或一匹配负载(402)。所述发射器天线(401)朝向所述场域(2.8)进行发射。

4.2b)传输频率影响着所述系统的分辨率。典型的传输频率可以从几百MHZ至几百GHZ，且不排除更高和更低频率的实施例。

4.2c)在第一实施例中，传输频率是在E波段(E-band)中。在第二实施例中，传输频率是在Ku波段中，且不排除使用与这些波段不同的频段(更高或更低)进行实施的范例。

4.3参照图5，其为一单个接收器(RE)的实施例。单个接收器的类型可以为专业文献中已公知的零差(homodyne)或超外差接收器。当前图为一零差接收器的非受限范例。所述接收器是从所述场域并通过一接收器天线(501)以接收一信号。接收信号在一低噪音放大器(Low Noise Amplifier，简写LNA)502内被放大且过滤，并且在一混频器(503)内被降频，以及在所述接收器输出(504)被过滤至信号基带频率。与所述传输相耦合的本地振荡器(local oscillator,简写LO)输入505可以通过本地振荡器LO而被提供至所述接收器602(如图6所示)。

4.4参照图6所示，其为一信号支持模块器204的实施例。所述信号支持器可以包括各种子模块、组件，并且可以被配置用于执行以下功能。

4.4a)一参考信号源(605)模块被配置用于产生一参考信号。通过一个两路分隔器(604)也被称为分解器、或一耦合器、或其他方式，以将所述参考信号分隔成两个参考信号。通过一放大器(G1,603)放大每一个参考信号，并且每一个参考信号被传送以用于一本地振荡器至所述发射器601(图4中的本地振荡器输入406发送如图3所示的发射信号203)以及用于一本地振荡器至所述接收器602(图5中的本地振荡器输入505发送如图3所示的发射信号203)。

4.4b)参考信号源(605)模块可以通过使用各种技术而产生一参考信号。用于产生参考信号及其期望属性的技术在专业文献中为公知的。两个示例性波形的实施例为：

1)一连续性波形(Continues Wave,简写CW)，且不需要距离分辨率能力，其是通过本地振荡器和专业文献中的公知技术而被实现的。

2)一线性调频波形，具有好的距离分辨率能力，并由波形频率带宽所决定的。所述线性调频波形是通过直接数字频率合成(Direct Digital Synthesizer,简写DDS)、或其他方式及专业文献中的公知技术而被实现的。

4.4c)用于所述发射器切换控制器(611)的顺序切换控制信号404是由系统时钟生成器(612，或被称为系统同步时钟(system synchronizer clock,简写SSC))或其他方式所产生，并且通过互连(图6所示的至单刀双掷的输出线610，经由图3的发射信号至图4所示的开关控制信号)被传送至单刀双掷开关403。

4.4d)通过模数转换器(608,analog to digital converter,简写ADC)以采样接收器输出(图5所示的504经图6所示的接收器输出线609)，并输出采样信号(经至信号处理器线607后为处理信号，如图3所示的205)至信号处理器206输入。

4.5通过信号处理器206的操作包括：

a1)从复杂信号的相位中减去校正相位(2.9d)，该复杂信号是通过所述EF的发射器(i)和接收器(j)对中的每一个进行传输和接收而获得的，用于所述场域(2.8)的每一个分辨单元(2.22)。

a2)振幅校正，如同第3.12节的描述。

b)在4.5a中的所述发射器和接收器对中的所有接收器的相位校正信号、或相位和振幅校正信号进行求和。

c)基于从所述周边对象(2.23)返回的信号以通过一算法来计算接收阈值，该算法例如为在专业文献中所公知的一恒虚警率(constant false alarm rate,简写CFAR)技术。例如，与一测试单元(tested cell)相比，测量在多个相邻单元内的信号值，接着计算一平均值，并且定义一高于该平均值的阈值。一旦一测试单元的接收信号超过该阈值时，那么对该测试单元进行检测。

d)将4.5c)中的接收阈值与强调对象结果进行比较，用于对象检测并且从相邻的反射器中分离出来。

e)信号处理器输出结果(被识别的对象,207)被传送至用户界面(208)。

4.6信号处理器可以计算所述场域(2.8)内的每一个分辨单元(2.22)的相位校正如下：

a)两个距离之间的距离差ΔR_ij(2.9c)的计算：第一距离为从发射器i和从接收器j分别至分辨单元的距离的总和(2.9a)。第二距离为分辨单元至所述EF中心的距离的2倍(2.5)。

b)计算(2π·ΔR_ij/λ)的乘积除以2π的整数乘积后的余数。

4.21用户界面208的实施例为一类智能手机显示，其将一被识别的对象、和被识别的对象符号、和/或标记(superimpose)叠加于现场视频上，并表达被识别的对象数据(诸如基于嫌疑人的位置、范围、显示方位的角度)，和/或其产生一告警。

4.22所述系统的实施例可以合并第4.1节至第4.21节内容中的至少两部分。

5.第一实施例

5.1在第一实施例中，结合参考说明书“HLS的实施方案”，将详细描述一在人体体内对隐藏金属物进行自动且不明显的电磁搜索和识别的实施例，其中HLS表示国家安全(home land security)。

HLS的实施例的着重点在于一电磁信号，其从一隐藏金属物(图1中的对象2.13)返回，并朝向接收器组，该接收器组位于线性EF3.15a的位置。该信号所强调的是相对于从周边对象(2.23)内的其他反射器返回至接收器的信号。这部分内容是先前描述的操作的常规方法及附图，该部分包括常规和特定选项以及替代项，用于根据当前描述来实施系统和方法。

5.1a)在HLS实施例中的EF，其被称作为HLS EF，为线性的发射器ESF和线性的接收器ESF(如第3.15a节所述的)。

5.1b)第5.1a节的HLS EF中的每一个发射器发射至所述场域(2.8)。参考第4.2节的描述。

5.1c)参与于HLS对象强调的接收器的数量是根据在第5.17节所述的自适应过程而被确定的，第5.17节是基于第3.10节。

5.2在HLS的实施例中的发射器组的示例性单个发射器类似于第4.2节的描述。

5.2b)传输频率显著影响系统分辨率。在HLS实施例中，传输频率的范围例如为从60至96GHZ，优选地在E波段中，大约为78GHZ，且不排除使用不同频率(更低或更高)的实施例。

5.3在HLS的实施例中，单个接收器的操作类似于第4.3节的描述。

5.4在HLS的实施例中，信号支持器模块204所执行的操作包括：

5.4b)在HLS的实施例中，参考信号的产生包括一线性调频(linear frequency modulated,简写LFM)波形的产生。线性调频波形提供良好的距离分辨率能力，其是根据线性调频波形频率带宽所确定的。在HLS的实施例中，通过专业文献中公知的直接数字频率合成(direct digital synthesizer,简写DDS)可以实现线性调频。

5.9在HLS的实施例中，场域(2.8)的发射和接收扫描、相位校正及振幅校正分别类似于第3.2节、第5.5节、第5.6节及第3.12节的描述。

5.13在HLS的实施例中，所述EF内的元件分布配置为在发射器和接收器ESF(2.6)中的均匀元件分布。

5.14在HLS的实施例中，所述EF内的元件类型配置为仅发射器ESF和仅接收器ESF的组合。

5.15在HLS的实施例中，对象结构为在人体内隐藏金属物的非协作目标反射器(2.17)。

5.16在HLS的实施例中，所述EF的物质性构型为两个物理元件(2.3)ESF(2.6)的组合。发射器和接收器ESF中的物理发射器和物理接收器分别出现在其位置上。

5.17在HLS的实施例中，实现AEF如同在第2.20节所定义的以及第3.10节的详细描述。所述AEF的目的是为了保持所述HLS对象的横向距离分辨率(单位为厘米)为恒定，且在场域范围和角度内，不依赖对象位置。

5.21参照图7，其为在人体内的隐藏金属物的不明显识别的示例性场境的照片，以及参照图8，其为用于在人体内的隐藏金属物的不明显识别的用户界面显示的实施例的示例性照片。HLS的实施例中的用户界面208的一实施例为一类智能手机，其将威胁显示、HLS中被识别的对象符号及标记叠加在现场视频上，并表达HLS中被识别的对象数据(诸如基于嫌疑人的位置、范围、显示方位的角度)，以及产生告警。

6.第二实施例

6.1在第二实施例中，将描述在人体结肠内的潜在肿瘤的电磁医疗成像。在人体结肠内的潜在肿瘤的成像为世界所公知的。在医学文献和现有专利中，已经描述了结肠镜和光学胶囊成像(optical capsule imaging)。然而，人体内的潜在肿瘤的电磁成像是一项目前尚未满足的重要挑战。在本文中提出的用于潜在肿瘤的电磁结肠成像的实施例在本说明书也被称为“医疗实施例”，其中该电磁结肠成像尤其适合儿童和体重过轻的人。

这部分内容是先前描述的操作的常规方法及附图，该部分包括常规和特定选项以及替代项，用于根据当前描述来实施系统和方法。

6.2参照图10，其为所述医疗实施例的示例性EF的草图。该医疗实施例包括两个EF构型(6.2a和6.2b)，其包括在这两个构型之间的协同协作：

6.2.A)物理EF，其构型被建立是通过：

1)四个线性ESF，位于一人体腹部(803,804,805和806)的外部。

2)在一胶囊(802)内的一协作信标源(2.15)，被吞入至人体结肠。

3)通过所述四个ESF以检测所述协作信标源(2.15)，并且准确地测量其位置。

6.2.B)合成EF，其构型被建立是通过：

1)来自于AEF(2.20)的信号传输是被所述四个ESF(803,804,805和806)所驱动的。

2)所述AEF的中心是通过所述协作信标源(2.15)而被建立的，其位置是通过所述ESF(6.2.A.1)所测量。

3)一合成EF(2.4)是通过一穿过结肠的接收器运动而被确定。所述接收器安装在所述胶囊802内。

4)为了外部处理，接收器输出被传送，以作为在信标(6.2.A.2)传输帧的时间内的短周期通信消息。

5)从6.2.B.4，外部处理执行结肠成像，用于在结肠内的潜在肿瘤的非协作目标反射器(2.17)的检测和识别。

6.3医疗实施例强调以下电磁信号是相对于从周边对象(2.23)内的其他反射器返回至所述接收器的信号：

A.信号从协作信标源(2.15)(6.2.A.2)返回，并朝向所述EF的物理接收器6.2.A.1。

B.信号从非协作目标反射器(6.2.B.5)返回，并朝向合成EF接收器6.2.B.3。

6.3a)在6.2.A和6.2.B的医疗实施例中的EF被定义为第2.2节的描述。

6.3b)医疗实施例中的EF的每一个发射器处于6.2.A和6.2.B所述的构型，以发射至所述场域(2.8)。单个发射器的实施例类似于第4.2节的描述以及第6.4节的进一步描述。

6.3c)接收器：

A.6.2.A的所述EF的接收器组在所述医疗实施例中接收从所述场域(2.8)的返回信号。接收器的操作如上文描述。参与于6.2.A的信标对象强调的接收器的数量可以根据第3.10节所述的自适应过程而被确定，该自适应过程将在第6.19节进一步被详细描述。

B.在所述医疗实施例中，第6.2.B节的构型的所述合成EF中的单个接收器接收来自于所述场域(2.8)的返回信号。所述接收器的内容具体如图4.25所示。参与于6.2.B的非协作目标反射器对象强调的接收器采样的数量可以根据第3.10节所述的自适应过程而被确定，该自适应过程将在第6.19节进一步被详细描述。

6.3e)信号处理器：

A.在6.2.A中，信号处理器从信号的相位中减去校正相位其中该信号为通过6.2.A.1的物理EF的接收器(j)且来自于6.2.A.2的信标对象而被接收到。实现振幅校正，如同在第3.12节的描述。接收，信号处理器将所有参与的接收器的相位校正信号和振幅校正信号进行求和。在第6.8节、第3.12节和第6.9节中分别对这些相位校正、振幅校正和求和进行描述。

B.在6.2.B中，信号处理器从信号的相位中减去校正相位其中该信号为通过6.2.B的合成EF的胶囊内的所述j采样接收器而被接收到。该信号为从6.2.B的非协作目标反射器对象返回并被接收。接着，信号处理器将参与于合成形态的所有接收器采样的相位校正信号和振幅校正信号进行求和。在第6.8节、第3.12节和第6.9节中分别对这些相位校正和求和进行描述。

6.4在医疗实施例中的发射器组的单个发射器处于(6.2.A和6.2.B)的构型，该单个发射器为专业文献中所公知的，并且在上述的第4.2节中被描述。

6.4b)传输频率影响所述系统的分辨率。在医疗实施例的(6.2.A和6.2.B)的构型中，传输频率的范围例如为15-25GHz，优选地，在Ku波段中，大约为18GHz，并不排除以不同(更低或更高)的频率进行实施的范例。

6.6b)波形：在医疗实施例中的参考信号的产生包括一线性调频(linear frequency modulated,简写LFM)波形的产生。该波形提供良好的距离分辨率能力，其是根据线性调频波形频率带宽所确定的。在医疗实施例中，通过专业文献中公知的直接数字频率合成(direct digital synthesizer,简写DDS)可以实现线性调频。

6.7在所述医疗实施例中，通过信号处理器206所执行的操作包括：

a1)从复杂信号的相位中减去校正相位(2.9d)，该复杂信号是来自于：

A.信标对象的发送和接收是通过所述物理EF的6.2.A所述的构型的每一个接收器(j)，用于所述场域(2.8)的每一个分辨单元(2.22)。

B.通过6.2.B所述的构型的物理EF的发射器(i)和合成EF的6.2.B所述的构型的合成接收器(j)其该对(i,j)中的每一个进行传输和接收，用于所述场域(2.8)的每一个分辨单元(2.22)。

a2)振幅校正，如同第3.12节的描述。

b)在第6.7节中的所述发射器和接收器对的所有接收器的相位校正信号和振幅校正信号进行求和。

c)基于从所述周边对象(2.23)返回的信号以通过在专业文献中所公知的一恒虚警率(CFAR)技术来计算接收阈值。

d)将6.7c的接收阈值与处于构型(6.2.A和6.2.B)的强调对象结果进行比较，用于所述医疗实施例的对象检测及其从相邻的反射器中分离出来。

e)信号处理器输出结果(207)被传送至所述医疗实施例的用户界面(208)。

6.8信号处理器计算：信号处理器计算在所述医疗实施例中的来自于6.7a的相位校正以及振幅校正，用于所述场域(2.8)的分辨单元(2.22)中的每一个，如下：

6.8a)两个距离(距离1和距离2)之间距离差ΔR_ij(2.9c)的计算，如下：

A.在6.2.A的构型中：

距离1为从物理接收器j(2.9a)至分辨单元的距离的2倍。

距离2为从分辨单元至所述医疗实施例中的物理EF中心(2.5)的距离的2倍。

B.在6.2.B的构型中：

距离1为从物理发射器i以及从合成接收器j(2.9a)至分辨单元的距离的总和。

距离2为从分辨单元至所述医疗实施例中的物理EF中心(2.5)的距离的2倍。

6.8b)计算(2π·ΔR_ij/λ)的乘积除以2π的乘积后的余数。

6.11在当前示例性的医疗实施例中，所述场域(2.8)的发射和接收扫描及相位校正类似于第3.2节的描述(如第6.7节和第6.8节的进一步描述)。

6.14所述医疗实施例的所述EF的构型为：

A.如6.2.A的四个线性接收器ESF

B.如6.2.B的合成ESF中的一弯曲EF，以及四个线性物理接收器ESF

6.15在所述医疗实施例中，在所述EF内的元件分布的构型为：

A.在6.2.A的配置中，均匀(统一)元件分布在所述四个线性物理接收器ESF中

B.在6.2.B的配置中，随机合成元件分布在弯曲合成接收器ESF中。该分布是通过所述胶囊的临时速度和合成接收器输出的采样的恒定速率而被确定的。另外，均匀(统一)元件分布在所述四个线性物理接收器ESF中。

6.16在所述医疗实施例中的所述EF内的元件类型的配置为在四个线性物理接收器ESF中的发射和接收元件。所述接收器为6.2.A的构型，所述发射器为6.2.B的构型。另外，在胶囊内的单个接收器为6.2.B的构型的合成ESF。

6.17在所述医疗实施例中的对象构型为6.2.A的构型的协作信标源(2.15)以及6.2.A的构型中的结肠内的潜在肿瘤的非协作目标反射器(2.17)。

6.18在所述医疗实施例中的所述EF的物质性构型为：

A.在6.2.A的构型中的四个物理接收器ESF

B.在6.2.B的构型中的一个合成接收器ESF及四个物理接收器ESF

6.19在所述医疗实施例中，实现AEF如同在第2.20节所定义的以及第3.10节的详细描述，且在当前范例中具有大约1.7cm的波长。

6.23所述医疗实施例中的用户界面208的一实施例为将对象显示、所述医疗实施例中被识别的对象符号及标记叠加于现场视频上，并表达所述医疗实施例中被识别的对象数据(诸如相对结肠的位置、范围及角度)。

现在参照图9，其为一实施例的流程示意图，即显示示例性实施例的整个操作。发射器按顺序地被切换，用于向所述场域发送一信号(步骤900)。接收器可以接收一从所述场域内的对象返回的接收信号，并且进行处理(诸如称量(加权)、过滤以及模数转化(ADC)(步骤902)。所接收到信号被解调(步骤904)并且可选地执行自适应孔径和方位角的处理(步骤906)。提供搜索阶段的系数(步骤910)至搜索阶段数字扫描(步骤908)。所述场域或部分的场域被映射，并且进行阈值操作(步骤912)。强调对象结果可以被发送，用于分类和判断(步骤914)。判断出一对象为潜在的威胁(步骤916)。这个过程可以被重复，如箭头915所示。如果未检测到一威胁，该方法返回至搜索阶段数字扫描(步骤908)。如果检测到一威胁时，所述方法在方框918继续以确定威胁子场域指示(部分的场域被检测到威胁)(步骤918)。子场域的判断可以用于提供调查系数(可能通过在线计算)(步骤922)，用于调查数字扫描(步骤920)。调查子场域映射和阈值(步骤924)导致潜在威胁的检测和成像(步骤926)。接着，执行威胁分类(步骤928)(调查阶段的强调对象结果)。基于威胁分类类型(步骤930)，如果该威胁被归类为一无害对象(innocent object)，无害对象档案管理(步骤940)用于更新无害对象档案(步骤942)，并反馈至威胁分类(步骤928)。如果该威胁被归类为一真正的威胁，可执行威胁显示和视频融合及叠加(步骤932)，并且用于威胁示范和用户支持(步骤934)。或者，和/或除此之外，通过威胁档案管理以处理一真正的威胁(步骤936)，以更新威胁档案(步骤938)，并反馈至威胁分类(步骤928)。

参照图11，其为一HERP标准的图表。非电离辐射保护国际委员会(International Commission on non-Ionizing Radiation Protection,即ICNIRP)于 1998年在职业接触(Occupational Exposure)中施加所述HERP(Hazard of Electromagnetic Radiation to Personal，即电磁辐射对人体的危害)标准。用于一般公众应用的实施例中所需要的功率密度范围为远低于HERP标准。例如，在第一实施例中，在第6段，典型地为低于HERP标准的振幅介于2至3阶，即低于HERP标准的(1/100)至(1/1000)倍之间。对于实施例为非公众应用，该实施例的功率等级可以比HERP标准更高。

在各种实施例中，传输的有效辐射功率电平范围可以为但不限制于从-20dBm至+80dBm(从0.01mW至100kW)。由于实施例为常规的，且该功率电平范围较广，因此可以使用于各种各样的应用中：例如，通过定位于一干净的传播环境且几厘米距离内的小形态，低功率电平可以用于对象识别。例如，通过在一地球上且其位置朝向天空的元件形态，高功率电平可以用于空间对象识别。

本实施例的示例性频段可以从HP至Terahertz(即,从30MHz至3THz)。由于实施例为常规的，且该频率范围较广，因此可以使用于各种各样的应用中：例如，开始于通过位于几厘米距离内的小形态，用于对象识别，并且结束于通过在一地球上且其位置朝向天空的元件形态，用于对空间内的对象的空间对象识别。

为了增加权利要求书的清楚，权利要求书提及“接收器”和“发射器”。然而，这种语言不应该被视为限制性的，并且本领域的技术人员将认识到接收器和发射器的至少一部分的从属形态是可以被实施的。

例如，根据应用的特定需求，可以被部署的发射器和/或接收器的数量多于严格需要地达到一应用所需孔径的发射器/或接收器的数量。可以操作地使用一部分被部署的元件，而另一部被部署的元件为断电，并且被保留以用在一可操作单元发生故障的情况下。或者，元件的一部分可以被断电，以减少所述EF的功耗，并使用较小孔径来操作系统，或以减小的分辨率在初始搜索阶段进行操作。

在正被操作的元件数量少于已部署(可用于操作)的元件数量的情况下，用于离线(保留、非操作)单元的相位校正和振幅校正的计算被计算的同时，用于操作单元的相位校正和振幅校正的计算也在进行。例如，在系统部署之前、在系统配置过程中，或在校正阶段过程中，可以对一些(即一部分)元件的相位校正和振幅校正进行离线生成及预计算。

总之，一种用于检测的方法开始于对众多分辨单元中的每一个产生多个相位校正和振幅校正。相位校正的每一个：(i)与多个发射器和接收器对中的其中一对相对应，以及(ii)基于以下值之间的一相位差的余数：

(A)从一给定的发射器至所述分辨单元的距离与从一给定的接收器至所述分辨单元的距离之和，其中所给定的发射器和所给定的接收器是来自于相应的发射器和接收器对；以及

(B)从一元件形态中心至所述分辨单元的往返距离，其中所述元件形态中心作为与发射器和接收器的位置相对应的参考点。

如上所述，在操作/执行之前、离线、安装/部署过程中、或校正阶段，可以产生相位校正(及振幅校正)。用于一调查区域(通过一搜索阶段而被确定的场域的一部分将会被更感兴趣，从而进行更详细的搜索)的相位校正的产生可以在开始操作(在搜索之前)或作为操作一部分(在执行搜索并确定分辨单元的哪一部分(子集)为感兴趣之后，但在开始调查阶段之前)之前进行。离线系数计算概念加快对实时接收到的信号的实时相位校正和振幅校正。这样就减少了所需的实时处理，该实时处理对减轻系统实施中的处理需求是非常重要的。

通常，第一次执行(系统的操作)可以被视为在一实施例中的所述方法的初始执行，例如一搜索阶段。所述初始执行可以使用预先确定的分辨单元、预生成的校正(相位，或相位和振幅)以及计算系数。在所述初始执行过程中所使用的这些值也可以被用于后续操作(执行)。或者，或除此之外，在初始执行过程中或初始执行之后，可以生产新值或附加值。例如，根据在初始执行的临时阶段(执行期间)或最终阶段(完成执行之后)，可以确定用于分辨单元、相位校正、振幅校正和计算系数的新值。

按顺序地操作每一个发射器，以按预定频率发射一信号。与每一个发射器同时进行的，通过所述EF或所述ESF内的主动(操作的)接收器接收一接收信号。由于其对于本领域技术人员而言是显而易见的，因此如果从正在被搜索或调查的部分场域部内的一对象的返回的信号，那么接收信号是十分重要的。如果接收器没有接收到足够的返回信号(接收信号的电平不足)，或所检测到的接收信号可能是环境结果，或接收器噪音，那么接收信号可以是微不足道的(忽略不计、空)。

不管接收到的信号是十分重要的，或微不足道的，所述方法通过基于与一发射器和接收器对相对应的接收信号和分辨单元，以计算来自于每一个相位校正和振幅校正的一校正信号而得以继续。校正信号也可以被认为是信号校正。

对每一个分辨单元的校正信号进行求和，以生产一强调对象结果。

接着，可以传送强调对象结果，用于处理(诸如成像或对象处理)，或用于分类。在现有技术中，成像和对象处理技术是公知的，且将不会在此处进行讨论。可以提供所产生的强调对象结果和/或分类结果给一用户，例如如图3和图8所示，被识别的对象207被提供至用户界面208。

基于上述使用时序发射器开关的非限制性范例，本领域技术人员将可以通过使用时序接收器开关及发射器和接收器对开关以实施方法和系统。时序接收器开关包括在至少一发射器ESF内的所有发射器进行传输，与此同时，一单个接收器元件进行接收，接着，继续进行从多个发射器至单个接收器的并行传输。发射器和接收器对开关包括：一单个发射器进行传输，与此同时，单个接收器进行接收，接着使用另一发射器和接收器对以继续进行。

本领域技术人员理解为，提及的“并行”传输和接收作为同一时间发射和接收在白话中为公知的。换言之，传输的至少一部分持续时间与接收的一部分持续时间是重叠的。

图12为一示例性系统1200的高级部分框图，该系统用以实现本发明的检测功能。系统(处理系统)1200包括：一处理器1202(一个或多个)和四个示例性内存设备：一RAM1204、一启动ROM1206、一大容量存储设备(硬盘)1208、一闪存1210，所有组件通过公共总线1212进行通信。如现有技术中所公知的，处理和内存包括：任意计算机可读媒介，其存储软件、和/或固件、和/或任意硬件元件，其包括但不限于：现场可编程逻辑阵列(field programmable logic array,简写FPLA)元件、硬连线逻辑元件、现场可编程门阵列(field programmable gate array,简写FPGA)元件以及专用集成电路(application-specific integrated circuit,简写ASIC)元件。任何指令集架构可在处理器1202中使用，其包括但不限于：精简指令集计算机(reduced instruction set computer,简写RISC)架构和/或复杂指令集计算机(complex instruction set computer,简写CISC)架构。一模块(处理模块)1214显示于大容量存储1208上，但是对于本领域技术人员言，其可以位于任何内存设备上，这是显而易见的。

大容量存储设备1208为一非临时性计算机可读存储介质的非限制性示例，该介质承载用于实现本文所描述的传感方法的计算机可读代码。其他像这样计算机可读存储介质的示例包括：只读内存，诸如承载像这样的代码的CD。

系统1200可以具有一存储于内存设备上的操作系统，只读存储器(ROM)可包括：用于系统的启动代码。处理器可以被配置用于执行启动代码以加载操作系统至随机访问内存(RAM)1204，以及用于执行操作系统，以拷贝计算机可读代码至随机访问内存(RAM)1204，并且执行该代码。

网络连接1220提供与系统1200的通讯。典型地，一单个网络连接提供一个或多个链接，其包括至本地和/或远程网络中的其他设备的虚拟连接。或者，系统1200可包括多于一个的网络连接(未示出)，每个网络连接提供一个或多个链接至其他设备和/或网络。

系统1200可以分别作为一通过网络连接至一客户端的服务器以及一通过网络连接至一服务器的客户端而被实施。

处理系统1200包括一个或多个处理器1202。处理系统1200可以被配置用以执行一控制器，其包括信号支持器204和信号处理器206的功能。或者，一控制器可以包括用于信号支持器204和信号处理器206的独立硬件，该独立硬件用作本发明的实施例的处理系统。

需注意的是，具有各种模块和处理的实施例是可能的，这取决于应用。模块优选在软件中实施，但也可以在硬件和固件、在单个处理器或分布处理器、在一个或多个位置上实施。上述模块的功能可以被组合并以更少的模块而被实施，或者被分离至子功能并以大量的模块而被实施。基于以上描述，本领域技术人员可以设计出一特定应用的实施方案。

需注意的是，上述范例、使用的数字以及示例性的计算用以协助在本实施例中的描述。无意印刷错误、数学错误、和/或简化的计算并不会减损本发明的效用和基本优点。

就所附的权利要求并未撰写成具有多重附属项来说，这样的做法仅是为了适应司法管辖区的正式要求，司法管辖区不允许这样的多重附属项。需要注意的是，特征的各种可能性组合是被明确设想的，并且应该被视为本发明的一部分，其中特征的各种组合可以通过提供多项引用形式请求项来暗示。

应当理解的是，以上描述仅用作范例，并且许多其它的实施例可以在本发明的由所附权利要求限定的范围内。