基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置及方法，屬于安檢設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。它包括多個(gè)檢測(cè)單元和示警單元，所述的多個(gè)檢測(cè)單元分別與示警單元連接，所述的檢測(cè)單元包括順次連接的微波雷達(dá)、中頻電路、信號(hào)采集電路和信號(hào)處理電路，所述的示警單元包括示警電路。本發(fā)明能夠在不接觸、不成像的情況下檢測(cè)出人體衣物下隱匿的金屬違禁品和非金屬違禁品，具有相當(dāng)高的檢測(cè)準(zhǔn)確率，而且在技術(shù)復(fù)雜性上遠(yuǎn)低于成像式微波安檢設(shè)備，成本低廉，所用器件均可在國內(nèi)自主實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于安檢設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸 式微波安檢裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)行機(jī)場(chǎng)、火車站、地鐵口等重要場(chǎng)所使用的手持式金屬探測(cè)器和金屬安檢門，基 于電磁感應(yīng)的原理，能夠?qū)θ梭w衣物下隱匿的金屬制違禁品一如刀、槍支等做出檢測(cè)；但 是，對(duì)于各種現(xiàn)代化的非金屬違禁品（如陶瓷刀、塑料槍、液體炸藥、塑膠炸藥等），現(xiàn)行基 于電磁感應(yīng)原理的手持式金屬探測(cè)器和金屬安檢門無法做出檢測(cè)，帶來重大安全隱患。
[0003] 由于國內(nèi)外反恐形式的嚴(yán)峻，以及現(xiàn)行金屬探測(cè)安檢裝置的欠缺，迫切需要新的 安檢技術(shù)和方法出現(xiàn)。
[0004] 在各種可選的先進(jìn)技術(shù)方案中，紅外人體安檢不能夠穿透人體厚重的衣物，X光安 檢儀對(duì)人體會(huì)造成輻射的傷害，相比之下，微波（300MHz?3000GHz)具有穿透人體厚重衣 物的能力，不僅對(duì)金屬違禁品，而且對(duì)非金屬違禁品，如塑料槍支、陶瓷刀具、塑膠炸藥等， 能夠從人體背景中進(jìn)行明顯的區(qū)分，同時(shí)其對(duì)人體的輻射也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于手機(jī)輻射，易于被公 眾接受。在人體安檢技術(shù)中應(yīng)用微波技術(shù)，已得到極大的發(fā)展，國外已利用大型微波-毫米 波（26. 5GHz?300GHz)成像儀，可同時(shí)對(duì)人體衣物下隱匿金屬和非金屬違禁品進(jìn)行檢測(cè)， 在極近距離（0. 5?1米）的微波人體安檢技術(shù)方面，美國交通運(yùn)輸局（TSA)從2008年起， 已批準(zhǔn)在美國各大機(jī)場(chǎng)投入使用美國L-3公司的毫米波（35GHz/94GHz)全息成像安檢系 統(tǒng)產(chǎn)品；在近距離（1?5米）的微波人體安檢技術(shù)方面，美國Bri jot公司的被動(dòng)毫米波 (35GHz)成像安檢系統(tǒng)產(chǎn)品已在海關(guān)等重要場(chǎng)合應(yīng)用。
[0005] 在上述近程安檢【技術(shù)領(lǐng)域】，微波-毫米波全息成像安檢系統(tǒng)產(chǎn)品雖然能夠進(jìn)行成 像檢測(cè)，獲得較高的識(shí)別概率，但其設(shè)備的成本昂貴、技術(shù)復(fù)雜，難以大規(guī)模推廣，只能應(yīng)用 于機(jī)場(chǎng)等重要場(chǎng)合；而其他微波成像安檢系統(tǒng)產(chǎn)品雖然能夠成像檢測(cè)，但是同樣存在微波 全息成像安檢系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)備成本昂貴、技術(shù)復(fù)雜而導(dǎo)致的難以大規(guī)模推廣使用的難題， 并且其在室內(nèi)的應(yīng)用中往往受到限制。綜上所述，一臺(tái)成像儀設(shè)備不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐 大，而且技術(shù)難度大、價(jià)格昂貴，通常需要固定安裝使用，而且國內(nèi)目前尚無具有自主知識(shí) 產(chǎn)權(quán)的相關(guān)技術(shù)。
[0006] 基于微波雷達(dá)的非成像、非接觸式近程人體安檢設(shè)備與技術(shù)，目前無論是在國外 還是在國內(nèi)都尚未有應(yīng)用。
[0007] 經(jīng)檢索，中國專利號(hào)ZL200410091183. 9,授權(quán)公告日為2008年1月23日，發(fā)明創(chuàng) 造名稱為：脈沖激勵(lì)電磁諧振安檢方法及裝置，該申請(qǐng)案涉及一種脈沖激勵(lì)電磁諧振安檢 方法及裝置，屬于電磁無損檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的輻射危害等不足之處，該申請(qǐng)案 根據(jù)電磁無損檢測(cè)理論，提出了一種脈沖激勵(lì)電磁諧振安檢方法及其裝置。有別于傳統(tǒng)安 檢方法，采用瞬態(tài)高能沖擊激勵(lì)的激勵(lì)線圈，在空間建立了一個(gè)衰減諧振磁場(chǎng)，用以感知空 間磁場(chǎng)激變的檢出線圈經(jīng)過信號(hào)處理電路與報(bào)警電路連接。該申請(qǐng)案無輻射危害，能夠?qū)?時(shí)靈敏的檢出鐵磁性物體，通過調(diào)節(jié)報(bào)警閥值，以適應(yīng)不同的安檢需求。但該申請(qǐng)案是從信 號(hào)的衰減過程中提取所需要的信號(hào)，對(duì)所檢測(cè)的空間磁場(chǎng)變化較為敏感，而空間磁場(chǎng)只有 在鐵磁性物體經(jīng)過時(shí)才會(huì)發(fā)生激變，進(jìn)而導(dǎo)致檢出線圈的阻抗變化，使鐵磁性物體被檢出， 卻無法檢測(cè)出非鐵磁性的違禁品，依然遺留有很大的安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0009] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中基于電磁感應(yīng)的手持式安檢儀、安檢門不能檢 測(cè)出人體隱匿非金屬違禁品的不足，提供一種基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安 檢裝置及方法，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，其在成本以及技術(shù)復(fù)雜性上，遠(yuǎn)低于成像式微波安 檢設(shè)備，更有利于大規(guī)模推廣使用。
[0010] 2.技術(shù)方案
[0011] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0012] 一種基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，包括多個(gè)檢測(cè)單元和示 警單元，所述的多個(gè)檢測(cè)單元分別與示警單元連接，所述的檢測(cè)單元包括順次連接的微波 雷達(dá)、中頻電路、信號(hào)采集電路和信號(hào)處理電路，所述的示警單元包括示警電路，所述的微 波雷達(dá)用于發(fā)射微波并接收被檢目標(biāo)反射回的信號(hào)，所述的中頻電路用于對(duì)微波雷達(dá)輸出 的信號(hào)進(jìn)行濾波、中頻放大、檢波以及低頻放大，所述的信號(hào)采集電路用于對(duì)中頻電路輸出 的低頻信號(hào)進(jìn)行模擬信號(hào)采集、預(yù)處理、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換以及數(shù)字信號(hào)輸入，所述的信號(hào)處 理電路用于對(duì)信號(hào)采集電路輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行特征提取、比較與識(shí)別，并根據(jù)雷達(dá)回波 信號(hào)數(shù)據(jù)庫與門限作出示警與非示警的判斷，所述的示警電路用于對(duì)信號(hào)處理電路作出的 示警判斷提供示警。
[0013] 所述的各個(gè)檢測(cè)單元中的微波雷達(dá)呈線性陣列排布。
[0014] 所述的微波雷達(dá)的發(fā)射支路包括微波源、調(diào)制器、壓控振蕩器、功率放大器和發(fā)射 天線，接收支路包括接收天線、低噪聲放大器和混頻器，所述的微波源與調(diào)制器連接，所述 的調(diào)制器分別與壓控振蕩器、混頻器連接，所述的壓控振蕩器、功率放大器和發(fā)射天線依次 連接，所述的接收天線、低噪聲放大器和混頻器依次連接，微波源發(fā)射的微波經(jīng)過調(diào)制器產(chǎn) 生調(diào)制信號(hào)，加載到低功耗的壓控振蕩器產(chǎn)生微波連續(xù)波信號(hào)，經(jīng)功率分配成兩路，一路進(jìn) 入混頻器作為本振信號(hào)，另一路經(jīng)功率放大器放大后經(jīng)發(fā)射天線向被檢人體發(fā)射，發(fā)射的 微波信號(hào)穿透人體衣物，遇到人體表層或隱匿違禁品后，反射回來，經(jīng)接收天線接收后，輸 入低噪聲放大器放大，然后進(jìn)入混頻器與本振信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出包含被檢人體信息的連 續(xù)波信號(hào)。
[0015] 所述的中頻電路包括順次連接的濾波器、中頻放大器、檢波器和低頻放大器。
[0016] 所述的信號(hào)采集電路包括順次連接的模擬信號(hào)輸入電路、預(yù)處理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換 電路和數(shù)字信號(hào)輸入電路。
[0017] 所述的信號(hào)處理電路采用數(shù)字信號(hào)處理電路。
[0018] 所述的示警電路由聲、光或振動(dòng)傳感器組成。
[0019] 一種基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢方法，包括如下步驟：
[0020] 1)打開微波安檢裝置，人體進(jìn)入安檢區(qū)與安檢裝置相距一定距離，保持相對(duì)靜止 或相對(duì)運(yùn)動(dòng)；
[0021] 2)多個(gè)呈線性陣列排布的微波雷達(dá)發(fā)射微波對(duì)被檢人體形成一維波束覆蓋，并 通過人體自身的行進(jìn)或多個(gè)微波雷達(dá)的另一維運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)二維人體的全身或局部掃描探 測(cè)，探測(cè)完成后反射回的連續(xù)波信號(hào)依次進(jìn)入中頻電路、信號(hào)采集電路和信號(hào)處理電路，經(jīng) 過信號(hào)處理電路進(jìn)行識(shí)別并判斷人體是否隱匿違禁品；
[0022] 3)如果人體隱匿金屬或非金屬違禁品，示警電路采用聲、光、振動(dòng)等可見、可察的 方式示警，安檢人員對(duì)被檢人體進(jìn)行隔離審查，如果人體未隱匿金屬或非金屬違禁品，示警 電路不進(jìn)行示警，被檢人體通過安檢裝置，結(jié)束檢測(cè)。
[0023] 所述的被檢人體與微波安檢裝置之間的距離在0. 1?lm范圍內(nèi)時(shí)微波安檢裝置 發(fā)射微波進(jìn)行檢測(cè)。
[0024] 3.有益效果
[0025] 采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果：
[0026] (1)本發(fā)明的一種基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，采用多個(gè)檢 測(cè)單元分別與示警單元連接，且檢測(cè)單元包括順次連接的微波雷達(dá)、中頻電路、信號(hào)采集電 路和信號(hào)處理電路，示警單元包括示警電路，該裝置將采集到的回波信號(hào)與數(shù)據(jù)庫的門限 對(duì)比，并作出示警或不示警的判斷，設(shè)備實(shí)現(xiàn)的技術(shù)難度低，成本少；
[0027] (2)本發(fā)明的一種基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其各個(gè)檢測(cè) 單元中的微波雷達(dá)呈線性陣列排布，發(fā)射的微波信號(hào)對(duì)被檢人體形成一維波束覆蓋，能夠 全面檢測(cè)人體的各個(gè)部位，準(zhǔn)確性高，效果顯著；
[0028] (3)本發(fā)明的一種基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其制造難度 及復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于成像式微波安檢設(shè)備，各器件均可在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)，更利于大規(guī)模的推廣使 用；
[0029] (4)本發(fā)明的一種基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢方法，采集信號(hào)準(zhǔn) 確，操作方法簡單，靈活性高，成本較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明的一種基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明中微波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0032] 圖3為本發(fā)明的一種基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢方法的流程 圖。
[0033] 示意圖中的標(biāo)號(hào)說明：
[0034] 1、微波雷達(dá)；11、微波源；12、調(diào)制器；13、壓控振蕩器；14、功率放大器；15、發(fā)射天 線；16、接收天線；17、低噪聲放大器；18、混頻器；2、中頻電路；3、信號(hào)采集電路；4、信號(hào)處 理電路；5、示警電路。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0036] 實(shí)施例
[0037] 結(jié)合圖1、圖2和圖3,本實(shí)施例的一種基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安 檢裝置，包括多個(gè)相同的檢測(cè)單元和示警單元，多個(gè)相同的檢測(cè)單元分別與示警單元連接， 檢測(cè)單元包括順次連接的微波雷達(dá)1、中頻電路2、信號(hào)采集電路3和信號(hào)處理電路4,示警 單元包括示警電路5。
[0038] 本實(shí)施例的微波雷達(dá)1用于發(fā)射微波并接收被檢目標(biāo)反射回的信號(hào)，各個(gè)檢測(cè)單 元中的微波雷達(dá)1呈線性陣列排布，且各微波雷達(dá)1之間具有一定的間距，方便發(fā)射出的微 波信號(hào)形成多波束覆蓋被檢人體。微波雷達(dá)1的發(fā)射支路包括工作于微波頻段的微波源 11、調(diào)制器12、壓控振蕩器13、功率放大器14和發(fā)射天線15,接收支路包括工作于微波頻 段的接收天線16、低噪聲放大器17和混頻器18,微波源11與調(diào)制器12連接，調(diào)制器12分 別與壓控振蕩器13、混頻器18連接，壓控振蕩器13、功率放大器14和發(fā)射天線15依次連 接，而接收天線16與低噪聲放大器17、混頻器18依次連接，微波源11發(fā)射的微波經(jīng)過調(diào)制 器12產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，加載到低功耗的壓控振蕩器13產(chǎn)生微波連續(xù)波信號(hào)，經(jīng)功率分配成兩 路，一路進(jìn)入混頻器18作為本振信號(hào)，另一路經(jīng)功率放大器14放大后經(jīng)發(fā)射天線15向被 檢人體發(fā)射，發(fā)射的微波信號(hào)穿透人體衣物，遇到人體表層或隱匿違禁品后，反射回來，經(jīng) 接收天線16接收后，輸入低噪聲放大器17放大，然后進(jìn)入混頻器18與本振信號(hào)進(jìn)行混頻， 輸出包含被檢人體信息的連續(xù)波信號(hào)。
[0039] 發(fā)射天線15向被檢人體發(fā)射的微波信號(hào)為：
[0040]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其特征在于：包括多個(gè)檢 測(cè)單元和示警單元，所述的多個(gè)檢測(cè)單元分別與示警單元連接，所述的檢測(cè)單元包括順次 連接的微波雷達(dá)（1)、中頻電路（2)、信號(hào)采集電路（3)和信號(hào)處理電路（4)，所述的示警單 元包括示警電路（5)，所述的微波雷達(dá)（1)用于發(fā)射微波并接收被檢目標(biāo)反射回的信號(hào)，所 述的中頻電路（2)用于對(duì)微波雷達(dá)（1)輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波、中頻放大、檢波以及低頻放 大，所述的信號(hào)采集電路（3)用于對(duì)中頻電路（2)輸出的低頻信號(hào)進(jìn)行模擬信號(hào)采集、預(yù)處 理、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換以及數(shù)字信號(hào)輸入，所述的信號(hào)處理電路（4)用于對(duì)信號(hào)采集電路（3) 輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行特征提取、比較與識(shí)別，并根據(jù)雷達(dá)回波信號(hào)數(shù)據(jù)庫與門限作出示警 與非示警的判斷，所述的示警電路（5)用于對(duì)信號(hào)處理電路（4)作出的示警判斷提供示警。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其特征 在于：所述的各個(gè)檢測(cè)單元中的微波雷達(dá)（1)呈線性陣列排布。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其特征 在于：所述的微波雷達(dá)（1)的發(fā)射支路包括微波源（11)、調(diào)制器（12)、壓控振蕩器（13)、 功率放大器（14)和發(fā)射天線（15)，接收支路包括接收天線（16)、低噪聲放大器（17)和混 頻器（18)，所述的微波源（11)與調(diào)制器（12)連接，所述的調(diào)制器（12)分別與壓控振蕩器 (13)、混頻器（18)連接，所述的壓控振蕩器（13)、功率放大器（14)和發(fā)射天線（15)依次連 接，所述的接收天線（16)、低噪聲放大器（17)和混頻器（18)依次連接，微波源（11)發(fā)射的 微波經(jīng)過調(diào)制器（12)產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，加載到低功耗的壓控振蕩器（13)產(chǎn)生微波連續(xù)波信 號(hào)，經(jīng)功率分配成兩路，一路進(jìn)入混頻器（18)作為本振信號(hào)，另一路經(jīng)功率放大器（14)放 大后經(jīng)發(fā)射天線（15)向被檢人體發(fā)射，發(fā)射的微波信號(hào)穿透人體衣物，遇到人體表層或隱 匿違禁品后，反射回來，經(jīng)接收天線（16)接收后，輸入低噪聲放大器（17)放大，然后進(jìn)入混 頻器（18)與本振信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出包含被檢人體信息的連續(xù)波信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其特征 在于：所述的中頻電路（2)包括順次連接的濾波器、中頻放大器、檢波器和低頻放大器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其特征 在于：所述的信號(hào)采集電路（3)包括順次連接的模擬信號(hào)輸入電路、預(yù)處理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換 電路和數(shù)字信號(hào)輸入電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其特征 在于：所述的信號(hào)處理電路（4)采用數(shù)字信號(hào)處理電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其特征 在于：所述的示警電路（5)由聲、光或振動(dòng)傳感器組成。
8. -種基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢方法，其特征在于，包括如下步 驟： 1) 打開微波安檢裝置，人體進(jìn)入安檢區(qū)與安檢裝置相距一定距離，保持相對(duì)靜止或相 對(duì)運(yùn)動(dòng)； 2) 多個(gè)呈線性陣列排布的微波雷達(dá)（1)發(fā)射微波對(duì)被檢人體形成一維波束覆蓋，并通 過人體自身的行進(jìn)或多個(gè)微波雷達(dá)（1)的另一維運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)二維人體的全身或局部掃描 探測(cè)，探測(cè)完成后反射回的連續(xù)波信號(hào)依次進(jìn)入中頻電路（2)、信號(hào)采集電路（3)和信號(hào)處 理電路（4)，經(jīng)過信號(hào)處理電路（4)進(jìn)行識(shí)別并判斷人體是否隱匿違禁品； 3)如果人體隱匿金屬或非金屬違禁品，示警電路（5)采用聲、光、振動(dòng)等可見、可察的 方式示警，安檢人員對(duì)被檢人體進(jìn)行隔離審查，如果人體未隱匿金屬或非金屬違禁品，示警 電路（5)不進(jìn)行示警，被檢人體通過安檢裝置，結(jié)束檢測(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于微波雷達(dá)的非成像式、非接觸式微波安檢方法，其特征 在于：所述的被檢人體與微波安檢裝置之間的距離在〇. 1?lm范圍內(nèi)時(shí)微波安檢裝置發(fā)射 微波進(jìn)行檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】G01V3/12GK104090305SQ201410374788
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】時(shí)翔, 黃婧, 陳敏, 朱翔 申請(qǐng)人:常州工學(xué)院