[发明专利]一种基于稀疏阵列的安检装置及方法

说明书

一种基于稀疏阵列的安检装置及方法，包括伺服系统、天线臂、交换机和处理机。伺服系统在控制天线臂旋转的过程中，伺服系统通过交换机不断向处理机反馈天线臂旋转过程中的实时角度信息，处理机实时监测伺服系统传来的角度信息，并计算角度信息增量，角度每增加Δθ，处理机即给出一组稀疏发射天线阵列和稀疏接收天线阵列的控制信号，完成稀疏发射天线阵列和稀疏接收天线阵列的电扫描。根据处理机的成像结果，通过深度学习算法做检测后，确定被检人是否携带危险品。

技术领域

本发明涉及一种基于稀疏阵列的安检装置及方法，涉及毫米波安检成像领域。

背景技术

近年来国内外的恐怖袭击事件频繁发生，危险物品的种类也越来越多，传统的安检手段已经不满足当前安检市场的需求。传统的金属探测器仅能探测金属违禁品，对塑料炸弹、陶瓷刀具都无能为力；X光安检设备虽然能检测所有的违禁物品，但是对人体健康有一定的威胁，也不是最佳的安检手段。目前毫米波三维成像技术是一种替代传统安检手段的有效方法。L3公司的圆柱扫描三维成像系统、RS公司的QPS三维成像系统以及Smith公司的反射面天线阵成像系统，都是目前市场上的主要毫米波三维成像系统。目前市面上的毫米波安检设备都存在着收发单元个数多，成像时间长的缺点。本发明提出了一种基于稀疏阵的快速安检装置和方法。本发明在采用稀疏阵技术的同时，采用基于分子阵傅里叶变换的混合域成像算法，解决了稀疏阵成像处理的问题，并提高了方位维的成像精度，另外该算法支持并行计算，可以边扫描边处理，合理利用扫描时间完成成像，大大降低算法的运行时间。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于稀疏阵列的安检装置及方法。

本发明的技术解决方案是：

一种基于稀疏阵列的安检装置，包括：伺服系统、两个天线臂、交换机和处理机；其中，天线臂又包括射频收发前端、稀疏发射天线阵列以及稀疏接收天线阵列；

伺服系统在控制天线臂旋转的过程中，伺服系统通过交换机不断向处理机反馈天线臂旋转过程中的实时角度信息，处理机实时监测伺服系统传来的角度信息，并计算角度信息增量，角度每增加Δθ，处理机即给出一组稀疏发射天线阵列和稀疏接收天线阵列的控制信号，完成稀疏发射天线阵列和稀疏接收天线阵列的电扫描；

发射信号时，在处理机的控制下，依次打开1到N个稀疏发射天线阵列的发射单元，且确保每次只有一个单元工作，在每个单元开启的时间内完成M个步进频频点的信号发射；

接收信号时，在处理机的控制下，每个稀疏发射天线单元工作的同时，打开离稀疏发射天线单元最近的N1个稀疏接收天线单元。

进一步的，其中角度增量0.3≤Δθ≤0.8度，Δθ优选0.4度；N≤100,优选48个；48≤M≤256,优选64个；N1优选8个。

进一步的，射频收发前端中包括频率源模块、发射模块和接收模块；射频链路具体为：控制处理机中的直接数字式频率合成器DDS产生64个频点步进频信号，经射频电缆传输到频率源模块中，在频率源模块中由锁相环对该步进频信号进行倍频，将倍频后的步进频信号功分为两路，一路功分为两路分别传输给射频收发前端中的两个接收模块，作为接收本振，另外一路传输给射频收发前端的发射模块，与控制处理机中的中频信号混频后经射频电缆传送给稀疏发射天线阵列，作为发射信号；

伺服系统控制的天线臂每旋转过一个Δθ角度，在处理机的控制下，依次打开1到N个稀疏发射天线阵列的发射单元，在每个单元完成M1个周期M个步进频频点的信号发射后，切换到下一个单元，且确保每次只有一个单元工作，稀疏发射天线阵列将信号辐射到空间后，发射信号与目标相互作用后，被稀疏接收天线阵列接收。