基于毫米波成像的便携式安检设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于毫米波成像的便携式安检设备，包括手持本体，所述手持本体上设置有用于产生毫米波发射信号的毫米波发射链路，用于向被测对象发射所述毫米波发射信号，并接收从所述被测对象反射回来的回波信号的毫米波阵列天线，和用于处理所述回波信号，并将所述回波信号转化为所述被测对象的图像数据的毫米波接收链路；该安检设备将一定数量的毫米波天线设置在手持本体上形成毫米波天线阵列，通过该毫米波阵列天线对被检测对象发送和接收毫米波信号进行成像从而实现危险物品的检测，体积小可手持操作，能够对被测对象的局部位置进行安全检测，方便快捷，成像效果好。
【专利说明】
基于毫米波成像的便携式安检设备
技术领域
[0001]本发明涉及毫米波成像技术，特别涉及一种基于毫米波成像的便携式安检设备。
【背景技术】
[0002]在毫米波探测技术领域，有主动式毫米波成像和被动式毫米波成像。主动式毫米波成像通过发射一定功率的毫米波信号于被测对象，接收被测对象反射信号，重建被测对象的图像信息，而被动式毫米波成像是利用毫米波辐射计采集被测对象的热辐射或者背景散射生成图像。显然，主动式毫米波成像受环境因素影响更小，获得的信息量更大，图像质量较好。
[0003]但是，目前的主动式毫米波成像系统整体尺寸过大，便携性差，而且成本高，难以推广使用。因此，设计一款基于毫米波成像实现的便携式安检设备具有重要的工程意义，从而代替传统的金属探测器和手持X光成像仪，与主动式毫米波成像系统互补，适用于需求数量较多的场景，比如地铁站、客运站以及重要场所等。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要提供一种基于毫米波成像的便携式安检设备，体积小可手持操作，能够对被测对象的局部位置进行安全检测，方便快捷，成像效果好。
[0005]—种基于毫米波成像的便携式安检设备，包括手持本体，所述手持本体上设置有:
[0006]毫米波发射链路，用于产生毫米波发射信号；
[0007]毫米波阵列天线，用于向被测对象发射所述毫米波发射信号，并接收从所述被测对象反射回来的回波信号；
[0008]毫米波接收链路，用于处理所述回波信号，并将所述回波信号转化为所述被测对象的图像数据。
[0009]在其中一个实施例中，所述毫米波阵列天线包括发射天线和接收天线，相邻的所述发射天线或接收天线之间的距离范围为1/4工作波长至工作波长，相邻的所述发射天线和接收天线之间的距离范围为1/4工作波长至工作波长，所述工作波长为所述毫米波信号的中心频率对应的波长。
[0010]在其中一个实施例中，所述发射天线和所述接收天线分别成列设置在所述手持本体的一面，成列的所述发射天线和接收天线间隔排列设置。
[0011]在其中一个实施例中，还包括毫米波阵列开关，连接所述毫米波阵列天线，用于控制所述毫米波阵列天线中每一个天线的接通和关断。
[0012]在其中一个实施例中，还包括扫描控制模块，用于通过控制所述毫米波阵列开关使得所述毫米波阵列天线按预设时序依次发射所述毫米波发射信号，或接收从所述被测对象反射回来的回波信号。
[0013]在其中一个实施例中，还包括位置测量模块，用于测量所述被测对象与所述便携式安检设备之间的距离和所述毫米波阵列天线对所述被测对象进行手持移动检测时的扫描位移。
[0014]在其中一个实施例中，还包括数据采集模块，所述数据采集模块包括模数转换器和可编程逻辑电路，所述模数转换器的输入端连接所述毫米波接收链路的输出端，所述可编程逻辑电路的输入端连接所述位置测量模块的输出端和所述模数转换电路的输出端。
[0015]在其中一个实施例中，还包括防抖处理模块，连接所述数据采集模块，用于根据所述距离补偿所述便携式安检设备与所述被测对象之间的距离偏差，使得通过所述毫米波阵列天线获取的所述被测对象的图像数据在同一平面。
[0016]在其中一个实施例中，还包括成像处理模块，用于将所述图像数据转化为二维图像输出。
[0017]在其中一个实施例中，还包括显示器，用于显示所述二维图像。
[0018]在其中一个实施例中，还包括报警模块，用于在所述便携式安检设备检测出所述被测对象夹带有危险物品时发出报警提醒。
[0019]在其中一个实施例中，还包括模式切换模块，用于切换所述便携式安检设备的工作模式，所述便携式安检设备包括在检测出所述被测对象夹带有危险物品时发出报警提醒和不发出报警提醒两种工作模式。
[0020]上述基于毫米波成像的便携式安检设备，包括手持本体，所述手持本体上设置有用于产生毫米波发射信号的毫米波发射链路，用于向被测对象发射所述毫米波发射信号，并接收从所述被测对象反射回来的回波信号的毫米波阵列天线，和用于处理所述回波信号，并将所述回波信号转化为所述被测对象的图像数据的毫米波接收链路;该安检设备将一定数量的毫米波天线设置在手持本体上形成毫米波天线阵列，通过该毫米波阵列天线对被检测对象发送和接收毫米波信号进行成像从而实现危险物品的检测，体积小可手持操作，能够对被测对象的局部位置进行安全检测，方便快捷，成像效果好。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
[0022]图1是一实施例中一种基于毫米波成像的便携式安检设备的正面图；
[0023]图2是另一实施例中一种基于毫米波成像的便携式安检设备的正面图；
[0024]图3是一实施例中一种基于毫米波成像的便携式安检设备的侧面图；
[0025]图4是一实施例中一种基于毫米波成像的便携式安检设备的背面图；
[0026]图5是一实施例中一种基于毫米波成像的便携式安检设备的信号处理框图。
【具体实施方式】
[0027]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0028]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0029]参见图1和图3，图1是一实施例中一种基于毫米波成像的便携式安检设备的正面图，图3是一实施例中一种基于毫米波成像的便携式安检设备的侧面图。
[0030]本实施例中，该基于毫米波成像的便携式安检设备，包括手持本体，该手持本体包括手持柄1I和扫描拍100，手持柄1I和扫描拍100可以固定连接，也可以通过旋钮连接，使得扫描拍100可以绕该扫描柄旋转任意角度，所述手持本体上设置有:
[0031]毫米波发射链路10，用于产生毫米波发射信号；
[0032]在其中一个实施例中，该毫米波发射链路10包括射频信号源、第一倍频器、第一宽带滤波器和第一低噪声放大器，射频信号源的输出端连接第一倍频器的输入端，第一倍频器的输出端连接第一宽带滤波器的输入端，第一宽带滤波器的输出端连接第一低噪声放大器的输入端，第一低噪声放大器的输入端连接发射天线。
[0033]其中，第一倍频器、第一宽带滤波器和第一低噪声放大器可以多级设置，每一级中的第一倍频器为小倍数的倍频器，经过多次倍频处理后达到目标倍频信号，可以减小目标倍频信号中的噪声，提高目标倍频信号的纯度，即毫米波发射信号的纯度。
[0034]毫米波阵列天线11，用于向被测对象发射所述毫米波发射信号，并接收从所述被测对象反射回来的回波信号。
[0035]该毫米波阵列天线11包括发射天线111和接收天线112，相邻的所述发射天线111或接收天线112之间的距离范围为1/4工作波长至工作波长，相邻的所述发射天线111和接收天线112之间的距离范围为1/4工作波长至工作波长，所述工作波长为所述毫米波信号的中心频率对应的波长。使得毫米波阵列天线11中的每个天线接收或发射的毫米波信号不会互相干扰，保证通过该毫米波信号成像的质量，其中发射天线111用于发射所述毫米波发射信号，接收天线112用于接收从所述被测对象反射回来的回波信号，该回波信号为毫米波经过被测对象时的反射信号，该发射天线111和接收天线112在收发信号时是通过扫描的方式依次收发信号的，保证收发的信号之间不会彼此干扰，成像效果好。毫米波信号的频带越宽，分辨率越高，成像效果越好。
[0036]发射天线111和所述接收天线112分别成列设置在所述手持本体的一面，即扫描拍100的正面，成列的所述发射天线111和接收天线112间隔排列设置，一列发射天线111和一列接收天线112并排设置，扫描拍100的表面积小，重量轻，在使用该安检设备对被测对象，如人体进行安检时，握住手持柄101，通过扫描拍100对人体进行主动式毫米波扫描，操作灵活，可以轻松扫描人体的局部位置，安检全面无遗漏，同时毫米波成像效果好，提高了安检的准确度和效率。
[0037]参见图2，在其中一个实施例中，成列的所述发射天线111和接收天线112间隔排列设置，包括多列发射天线111和多列接收天线112并排设置，该毫米波阵列天线11通过增加天线的数量来实现更大的扫描面积，在对人体进行检测时，通过该实施例的安检设备对人体局部进行扫描时无需手持移动检测，对准需要安检的部位一次成像便可以获取到该部位的全部图像信息，成像速度快，加快了安检速度，提高了安检效率。
[0038]毫米波接收链路12，用于处理所述回波信号，并将所述回波信号转化为所述被测对象的图像数据。
[0039]该毫米波接收链路12包括本振信号源、第二倍频器、第二宽带滤波器、第二低噪声放大器、第一混频器、第三低噪声放大器、第一中频信号源、第一正交解调器、第四低噪声放大器、第三宽带滤波器、第四宽带滤波器、第五宽带滤波器、第五低噪声放大器、第六低噪声放大器组成。
[0040]本振信号源的输出端连接第二倍频器的输入端，第二倍频器的输出端连接第二宽带滤波器的输入端，第二宽带滤波器的输出端连接第二低噪声放大器的输入端，第二低噪声放大器的输出端连接第一混频器的本振信号输入端，第一混频器高频调制波输入端连接第三低噪声放大器的输出端，第三低噪声放大器的输入端连接接收天线，第一混频器的输出端连接第三宽带滤波器的输入端，第三宽带滤波器的输出端连接第四低噪声放大器的输入端，第四低噪声放大器的输出端连接第一正交解调器一输入端，所述第一正交解调器的另一输入端连接第一中频信号源的输出端，第一正交解调器的同向分量输出端连接第四宽带滤波的输入端，所述第一正交解调器的正交分量输出端连接第五宽带滤波的输入端，第四宽带滤波的输出端连接第五低噪声放大器的输入端，第五宽带滤波的输出端连接第六低噪声放大器的输入端。该毫米波接收链路和发射链路设置在手持本体的侧面。
[0041]在使用上述安检设备时，手握手持柄101，将扫描拍100对准被测对象，毫米波发射链路10产生毫米波信号之后，通过发射天线111发出，遇到被测物体后产生反射形成回波信号，接收天线112接收该回波信号之后，毫米波接收链路12对该回波信号进行处理得到被测对象的图像信息，将其作为安检结果的参考，该设备结构简单，使用灵活，可以对被测对象的局部位置进行安检，成像效果好。
[0042]参见图5，图5是一实施例中一种基于毫米波成像的便携式安检设备的信号处理框图。
[0043]本实施例中，该安检设备还包括毫米波阵列开关13，连接所述毫米波阵列天线11，用于控制所述毫米波阵列天线11中每一个天线的接通和关断。毫米波信号在发送和接收的过程中，为了保证信号之间的干扰最小，通过开关，即可控电子开关来控制毫米波阵列天线11每次只通过一个接收天线接收信号或一个发射天线发射信号，其中接受和发送可以同时进行，保障成像的质量。
[0044]在其中一个实施例中，该安检设备还包括扫描控制模块14，用于通过控制所述毫米波阵列开关13使得所述毫米波阵列天线11按预设时序依次发射所述毫米波发射信号，或接收从所述被测对象反射回来的回波信号。信号的接收和发送均通过扫描的方式来实现。
[0045]在其中一个实施例中，该安检设备还包括位置测量模块15，用于测量所述被测对象与所述安检设备之间的距离和所述毫米波阵列天线11对所述被测对象进行手持移动检测时的扫描位移。该安检设备在对被测对象进行安检的过程中可以手持移动也可以不移动，位置测量模块15通过实时测量获取被测物体和该安检设备之间的直线距离和手持移动时的扫描位移，记录该安检设备相对于被测物体的移动路径，该安检设备的移动路径和扫描拍100获取的图像信息构成二维图像平面，从而得到被测对象手持移动检测区域的图像?目息O
[0046]在其中一个实施例中，该安检设备还包括数据采集模块16，所述数据采集模块16包括模数转换器161和可编程逻辑电路162，所述模数转换器161的输入端连接所述毫米波接收链路12的输出端，所述可编程逻辑电路162的输入端连接所述位置测量模块15的输出端和所述模数转换电路161的输出端。毫米波接收链路12对上述回波信号进行处理之后，经高分辨率的模数转换器161转换为数字信号后发送给可编程逻辑电路162，位置测量模块15获取到该安检设备的位置信息和移动路径对应的数字信号之后，发送给可编程逻辑电路162，可编程逻辑电路162对这两路数字信号进行采集。
[0047]在其中一个实施例中，该安检设备还包括防抖处理模块17，连接所述数据采集模块16，用于根据所述距离补偿所述安检设备与所述被测对象之间的距离偏差，使得通过所述毫米波阵列天线11获取的所述被测对象的图像数据在同一平面。由于该安检设备需要手持使用，在使用的过程中可能会存在手部抖动影响成像的效果，位置测量模块15实时获取该安检设备与被测物体之间的直线距离，防抖处理模块17根据该直线距离对一次扫描操作中获取的该直线距离之间的偏差进行补偿，使得该安检设备获取的图像信息在同一平面。
[0048]在其中一个实施例中，该安检设备还包括成像处理模块18，用于将所述图像数据转化为二维图像输出。
[0049]数据采集模块16和成像处理模块18设置在扫描拍100的侧面。
[0050]在其中一个实施例中，该安检设备还包括显示器19，用于显示所述二维图像。该显示器19为液晶显示器，设置在扫描拍100的背面。
[0051]在其中一个实施例中，该安检设备还包括报警模块20，用于在所述安检设备检测出所述被测对象夹带有危险物品时发出报警提醒。该报警模块20设置在扫描拍100的侧面，该报警模块20可以发出语音和/或震动等报警信号。
[0052]在其中一个实施例中，该安检设备还包括模式切换模块21，用于切换所述安检设备的工作模式，所述安检设备包括在检测出所述被测对象夹带有危险物品时发出报警提醒和不发出报警提醒两种工作模式。
[0053]该安检设备可以工作在两种工作模式下:
[0054]a.当对人体进行安检时，若通过上述安检设备检测到该人体携带有危险物品，发出报警提醒；
[0055]b.当对物品进行安检时，若通过上述安检设备检测到该物品内藏有危险物品，不发出报警提醒，由安检人员通过显示器19的图像进行判断；同时，在该模式下也可以设定相应的判断算法由软件给出可疑区域的标注供安检人员参考。
[0056]上述安检设备，在使用的过程中，手握手持柄101，通过扫描拍100收发毫米波信号获取被测对象的图像数据，并通过位置测量单元15检测该安检设备的位置信息，该位置信息包括该安检设备与被测对象的距离和其移动路径，根据该距离对扫描拍100获取到的图像数据进行防抖处理，使得获取到的被测对象的图像数据在同一平面，避免手部抖动影响成像质量，该移动路径和获取的该图像数据构成二维图像平面，从而得到被测对象手持移动检测区域的图像数据，将该图像数据进行处理后显示在扫面拍100的背面，安检人员可以通过显示的图像清楚的判断被测对象是否携带有危险物品，同时也可以在检测到危险物品时发出报警提醒，该安检设备可以对被测对象的局部位置进行安检，使用方便灵活，成像效果好。
[0057]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0058]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种基于毫米波成像的便携式安检设备，其特征在于，包括手持本体，所述手持本体上设置有: 毫米波发射链路，用于产生毫米波发射信号； 毫米波阵列天线，用于向被测对象发射所述毫米波发射信号，并接收从所述被测对象反射回来的回波信号； 毫米波接收链路，用于处理所述回波信号，并将所述回波信号转化为所述被测对象的图像数据。2.根据权利要求1所述的基于毫米波成像的便携式安检设备，其特征在于，所述毫米波阵列天线包括发射天线和接收天线，相邻的所述发射天线或接收天线之间的距离范围为I/4工作波长至工作波长，相邻的所述发射天线和接收天线之间的距离范围为1/4工作波长至工作波长，所述工作波长为所述毫米波信号的中心频率对应的波长。3.根据权利要求2所述的基于毫米波成像的便携式安检设备，其特征在于，所述发射天线和所述接收天线分别成列设置在所述手持本体的一面，成列的所述发射天线和接收天线间隔排列设置。4.根据权利要求2所述的基于毫米波成像的便携式安检设备，其特征在于，还包括毫米波阵列开关，连接所述毫米波阵列天线，用于控制所述毫米波阵列天线中每一个天线的接通和关断。5.根据权利要求4所述的基于毫米波成像的便携式安检设备，其特征在于，还包括扫描控制模块，用于通过控制所述毫米波阵列开关使得所述毫米波阵列天线按预设时序依次发射所述毫米波发射信号，或接收从所述被测对象反射回来的回波信号。6.根据权利要求1所述的基于毫米波成像的便携式安检设备，其特征在于，还包括位置测量模块，用于测量所述被测对象与所述便携式安检设备之间的距离和所述毫米波阵列天线对所述被测对象进行手持移动检测时的扫描位移。7.根据权利要求6所述的基于毫米波成像的便携式安检设备，其特征在于，还包括数据采集模块，所述数据采集模块包括模数转换器和可编程逻辑电路，所述模数转换器的输入端连接所述毫米波接收链路的输出端，所述可编程逻辑电路的输入端连接所述位置测量模块的输出端和所述模数转换电路的输出端。8.根据权利要求7所述的基于毫米波成像的便携式安检设备，其特征在于，还包括防抖处理模块，连接所述数据采集模块，用于根据所述距离补偿所述便携式安检设备与所述被测对象之间的距离偏差，使得通过所述毫米波阵列天线获取的所述被测对象的图像数据在同一平面。9.根据权利要求1所述的基于毫米波成像的便携式安检设备，其特征在于，还包括成像处理模块，用于将所述图像数据转化为二维图像输出。10.根据权利要求9所述的基于毫米波成像的便携式安检设备，其特征在于，还包括显示器，用于显示所述二维图像。11.根据权利要求1所述的基于毫米波成像的便携式安检设备，其特征在于，还包括报警模块，用于在所述便携式安检设备检测出所述被测对象夹带有危险物品时发出报警提醒。12.根据权利要求1所述的基于毫米波成像的便携式安检设备，其特征在于，还包括模式切换模块，用于切换所述便携式安检设备的工作模式，所述便携式安检设备包括在检测出所述被测对象夹带有危险物品时发出报警提醒和不发出报警提醒两种工作模式。
【文档编号】G01V8/20GK106094048SQ201610596859
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月26日 公开号201610596859.2, CN 106094048 A, CN 106094048A, CN 201610596859, CN-A-106094048, CN106094048 A, CN106094048A, CN201610596859, CN201610596859.2
【发明人】陈寒江, 祁春超, 冯智辉, 刘艳丽, 候晓翔, 王荣
【申请人】华讯方舟科技有限公司, 深圳市太赫兹科技创新研究院