[发明专利]一种复用多子阵结构安检阵列

说明书

本发明公开了一种复用多子阵结构的安检阵列，该阵列采用复用多子阵的稀疏阵列结构，利用多种工作模式，实现满阵的虚拟重构。该安检阵列可以将安检阵列阵元数量降低一半以上，成本大大降低，同时阵元设计排布复杂度也得到降低。该安检阵列可以将安检扫描时间降低一半以上，提高了人体安检速度。该安检阵列在降低成本和扫描时间的基础上，成像质量基本不受影响，且本发明所述的安检方案与成熟的汽车雷达芯片兼容，可进一步降低安检阵列设计成本和复杂度。

技术领域

本发明涉及一种基于复用多子阵结构的安检阵列，属于人体安检领域。

背景技术

近年来随着国际安全形式的恶化和恐怖主义的猖獗，飞机场、地铁站等人流密集场所的安全开始面临越来越多的威胁，人体安检设备需求迫切。目前人体安检设备采用的线性阵列基本特征在于，利用天线阵列的电子开关逐个阵元切换来完成一维扫描(CollinsH D,Mcmakin D L,Hall T E,et al.Real-time holographic surveillance system:U.S.Patent 5,455,590[P].1995-10-3；Sheen D M,Collins H D,Hall T E,et al.Real-time wideband holographic surveillance system:U.S.Patent 5,557,283[P].1996-09-17)，然后通过控制天线阵列的机械移动来完成另一个方向的扫描。传统逐个阵元切换的线性阵列扫描时间过长，造成人体安检设备检查速度太慢。采用复用多子阵结构安检阵列既可以减少阵元数量，提高扫描速度，同时对成像质量影响不大，配合成熟的汽车雷达芯片，还可以大幅降低设备成本，对低成本人体快速安检设备的研制具有重要的意义。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种基于复用多子阵结构的安检阵列，该安检阵列采用复用多子阵的稀疏阵列结构，利用多发多收(MIMO)工作模式，实现满阵的虚拟重构，降低了阵元数量和扫描时间。

为了解决以上问题，本发明采用了如下技术方案：一种复用多子阵结构安检阵列，其特征在于，由M个复用子阵构成，其中M≥1,每个子阵由1个发射阵元和2N个接收阵元构成，接收阵元在发射阵元两边对称分布，每边各N个，其中2≤N≤32；一个发射阵元和2N个接收阵元构成了第一个子阵，第二个子阵也由一个发射阵元和2N个接收阵元构成，其中有N个接收阵元与第一个子阵复用，以此类推，所有相邻子阵复用N个接收阵元，整个阵列有M个发射阵元和(M+1)×N个接收阵元，接收阵元排布成一条直线，发射阵元排布成一条直线，在线阵两边边缘各设有富余阵元，数量各1个，也可以是多个。富余阵元不发射也不接收信号，起到修正由于几何不对称性造成的边缘天线方向图畸变的作用。

接收阵元间的中心间距d1为0.5λ-λ，其中λ代表安检系统工作波长，接收阵元与发射阵元的横向中心间距d2等于0.5×d1，纵向中心间距d3为0-10λ，为了天线排布空间的考虑，发射阵元和接收阵元设计在不同直线上，即一般d3＞0。

复用多子阵结构安检阵列，可采用子阵间分时工作模式，或子阵间同时工作模式，或子阵间分时工作和同时工作相结合的模式。阵间分时工作和同时工作相结合的模式。

采用子阵间分时工作模式：首先第一个子阵工作，第一个发射阵元发射线性调频连续波或者步进频信号，第一个子阵内2N个接收阵元同时接收信号；之后第二个子阵工作，第二个发射阵元发射同样信号，第二个子阵内2N个接收阵元同时接收信号；以此类推，直到最后一个子阵工作完；处理时，将第一个子阵中2N个接收阵元采集的数据按顺序排成一行为[1-1,1-2,…，1-2N]，同样，第二个子阵的2N个数据按顺序在第一个子阵数据后排成一行[2-1,2-2,…,2-2N],以此类推，直到最后一个子阵的2N个数据按顺序排在整个阵列数据的末尾，该行数据即为整个阵列的一维扫描数据[1-1,1-2,1-3,…,M-2N]，整个安检阵列通过机械扫描即可完成另一维的扫描，最后通过后向投影(BP)算法实现人体的二维图像重建。