基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢裝置及方法，屬于安檢設備【技術領域】。它包括多個檢測單元和示警單元，所述的多個檢測單元分別與示警單元連接，所述的檢測單元包括順次連接的微波雷達、中頻電路、信號采集電路和信號處理電路，所述的示警單元包括示警電路。本發明能夠在不接觸、不成像的情況下檢測出人體衣物下隱匿的金屬違禁品和非金屬違禁品，具有相當高的檢測準確率，而且在技術復雜性上遠低于成像式微波安檢設備，成本低廉，所用器件均可在國內自主實現。
【專利說明】基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于安檢設備【技術領域】，具體涉及一種基于微波雷達的非成像式、非接觸 式微波安檢裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 現行機場、火車站、地鐵口等重要場所使用的手持式金屬探測器和金屬安檢門，基 于電磁感應的原理，能夠對人體衣物下隱匿的金屬制違禁品一如刀、槍支等做出檢測；但 是，對于各種現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），現行基 于電磁感應原理的手持式金屬探測器和金屬安檢門無法做出檢測，帶來重大安全隱患。
[0003] 由于國內外反恐形式的嚴峻，以及現行金屬探測安檢裝置的欠缺，迫切需要新的 安檢技術和方法出現。
[0004] 在各種可選的先進技術方案中，紅外人體安檢不能夠穿透人體厚重的衣物，X光安 檢儀對人體會造成輻射的傷害，相比之下，微波（300MHz?3000GHz)具有穿透人體厚重衣 物的能力，不僅對金屬違禁品，而且對非金屬違禁品，如塑料槍支、陶瓷刀具、塑膠炸藥等， 能夠從人體背景中進行明顯的區分，同時其對人體的輻射也遠遠小于手機輻射，易于被公 眾接受。在人體安檢技術中應用微波技術，已得到極大的發展，國外已利用大型微波-毫米 波（26. 5GHz?300GHz)成像儀，可同時對人體衣物下隱匿金屬和非金屬違禁品進行檢測， 在極近距離（0. 5?1米）的微波人體安檢技術方面，美國交通運輸局（TSA)從2008年起， 已批準在美國各大機場投入使用美國L-3公司的毫米波（35GHz/94GHz)全息成像安檢系 統產品；在近距離（1?5米）的微波人體安檢技術方面，美國Bri jot公司的被動毫米波 (35GHz)成像安檢系統產品已在海關等重要場合應用。
[0005] 在上述近程安檢【技術領域】，微波-毫米波全息成像安檢系統產品雖然能夠進行成 像檢測，獲得較高的識別概率，但其設備的成本昂貴、技術復雜，難以大規模推廣，只能應用 于機場等重要場合；而其他微波成像安檢系統產品雖然能夠成像檢測，但是同樣存在微波 全息成像安檢系統產品的設備成本昂貴、技術復雜而導致的難以大規模推廣使用的難題， 并且其在室內的應用中往往受到限制。綜上所述，一臺成像儀設備不僅結構復雜、體積龐 大，而且技術難度大、價格昂貴，通常需要固定安裝使用，而且國內目前尚無具有自主知識 產權的相關技術。
[0006] 基于微波雷達的非成像、非接觸式近程人體安檢設備與技術，目前無論是在國外 還是在國內都尚未有應用。
[0007] 經檢索，中國專利號ZL200410091183. 9,授權公告日為2008年1月23日，發明創 造名稱為：脈沖激勵電磁諧振安檢方法及裝置，該申請案涉及一種脈沖激勵電磁諧振安檢 方法及裝置，屬于電磁無損檢測【技術領域】。針對現有技術的輻射危害等不足之處，該申請案 根據電磁無損檢測理論，提出了一種脈沖激勵電磁諧振安檢方法及其裝置。有別于傳統安 檢方法，采用瞬態高能沖擊激勵的激勵線圈，在空間建立了一個衰減諧振磁場，用以感知空 間磁場激變的檢出線圈經過信號處理電路與報警電路連接。該申請案無輻射危害，能夠實 時靈敏的檢出鐵磁性物體，通過調節報警閥值，以適應不同的安檢需求。但該申請案是從信 號的衰減過程中提取所需要的信號，對所檢測的空間磁場變化較為敏感，而空間磁場只有 在鐵磁性物體經過時才會發生激變，進而導致檢出線圈的阻抗變化，使鐵磁性物體被檢出， 卻無法檢測出非鐵磁性的違禁品，依然遺留有很大的安全隱患。
【發明內容】
[0008] 1.發明要解決的技術問題
[0009] 本發明的目的在于克服現有技術中基于電磁感應的手持式安檢儀、安檢門不能檢 測出人體隱匿非金屬違禁品的不足，提供一種基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安 檢裝置及方法，采用本發明的技術方案，其在成本以及技術復雜性上，遠低于成像式微波安 檢設備，更有利于大規模推廣使用。
[0010] 2.技術方案
[0011] 為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：
[0012] 一種基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，包括多個檢測單元和示 警單元，所述的多個檢測單元分別與示警單元連接，所述的檢測單元包括順次連接的微波 雷達、中頻電路、信號采集電路和信號處理電路，所述的示警單元包括示警電路，所述的微 波雷達用于發射微波并接收被檢目標反射回的信號，所述的中頻電路用于對微波雷達輸出 的信號進行濾波、中頻放大、檢波以及低頻放大，所述的信號采集電路用于對中頻電路輸出 的低頻信號進行模擬信號采集、預處理、模擬-數字轉換以及數字信號輸入，所述的信號處 理電路用于對信號采集電路輸入的數字信號進行特征提取、比較與識別，并根據雷達回波 信號數據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信號處理電路作出的 示警判斷提供示警。
[0013] 所述的各個檢測單元中的微波雷達呈線性陣列排布。
[0014] 所述的微波雷達的發射支路包括微波源、調制器、壓控振蕩器、功率放大器和發射 天線，接收支路包括接收天線、低噪聲放大器和混頻器，所述的微波源與調制器連接，所述 的調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，微波源發射的微波經過調制器產 生調制信號，加載到低功耗的壓控振蕩器產生微波連續波信號，經功率分配成兩路，一路進 入混頻器作為本振信號，另一路經功率放大器放大后經發射天線向被檢人體發射，發射的 微波信號穿透人體衣物，遇到人體表層或隱匿違禁品后，反射回來，經接收天線接收后，輸 入低噪聲放大器放大，然后進入混頻器與本振信號進行混頻，輸出包含被檢人體信息的連 續波信號。
[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] 所述的信號采集電路包括順次連接的模擬信號輸入電路、預處理電路、模數轉換 電路和數字信號輸入電路。
[0017] 所述的信號處理電路采用數字信號處理電路。
[0018] 所述的示警電路由聲、光或振動傳感器組成。
[0019] 一種基于微波雷達的非成像式、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，人體進入安檢區與安檢裝置相距一定距離，保持相對靜止 或相對運動；
[0021] 2)多個呈線性陣列排布的微波雷達發射微波對被檢人體形成一維波束覆蓋，并 通過人體自身的行進或多個微波雷達的另一維運動，實現對二維人體的全身或局部掃描探 測，探測完成后反射回的連續波信號依次進入中頻電路、信號采集電路和信號處理電路，經 過信號處理電路進行識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、振動等可見、可察的 方式示警，安檢人員對被檢人體進行隔離審查，如果人體未隱匿金屬或非金屬違禁品，示警 電路不進行示警，被檢人體通過安檢裝置，結束檢測。
[0023] 所述的被檢人體與微波安檢裝置之間的距離在0. 1?lm范圍內時微波安檢裝置 發射微波進行檢測。
[0024] 3.有益效果
[0025] 采用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果：
[0026] (1)本發明的一種基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，采用多個檢 測單元分別與示警單元連接，且檢測單元包括順次連接的微波雷達、中頻電路、信號采集電 路和信號處理電路，示警單元包括示警電路，該裝置將采集到的回波信號與數據庫的門限 對比，并作出示警或不示警的判斷，設備實現的技術難度低，成本少；
[0027] (2)本發明的一種基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其各個檢測 單元中的微波雷達呈線性陣列排布，發射的微波信號對被檢人體形成一維波束覆蓋，能夠 全面檢測人體的各個部位，準確性高，效果顯著；
[0028] (3)本發明的一種基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其制造難度 及復雜性遠遠低于成像式微波安檢設備，各器件均可在國內實現，更利于大規模的推廣使 用；
[0029] (4)本發明的一種基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢方法，采集信號準 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為本發明的一種基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢裝置的結構示 意圖；
[0031] 圖2為本發明中微波雷達的結構框圖；
[0032] 圖3為本發明的一種基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢方法的流程 圖。
[0033] 示意圖中的標號說明：
[0034] 1、微波雷達；11、微波源；12、調制器；13、壓控振蕩器；14、功率放大器；15、發射天 線；16、接收天線；17、低噪聲放大器；18、混頻器；2、中頻電路；3、信號采集電路；4、信號處 理電路；5、示警電路。
【具體實施方式】
[0035] 為進一步了解本發明的內容，結合附圖對本發明作進一步描述。
[0036] 實施例
[0037] 結合圖1、圖2和圖3,本實施例的一種基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安 檢裝置，包括多個相同的檢測單元和示警單元，多個相同的檢測單元分別與示警單元連接， 檢測單元包括順次連接的微波雷達1、中頻電路2、信號采集電路3和信號處理電路4,示警 單元包括示警電路5。
[0038] 本實施例的微波雷達1用于發射微波并接收被檢目標反射回的信號，各個檢測單 元中的微波雷達1呈線性陣列排布，且各微波雷達1之間具有一定的間距，方便發射出的微 波信號形成多波束覆蓋被檢人體。微波雷達1的發射支路包括工作于微波頻段的微波源 11、調制器12、壓控振蕩器13、功率放大器14和發射天線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與調制器12連接，調制器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發射的微波經過調制 器12產生調制信號，加載到低功耗的壓控振蕩器13產生微波連續波信號，經功率分配成兩 路，一路進入混頻器18作為本振信號，另一路經功率放大器14放大后經發射天線15向被 檢人體發射，發射的微波信號穿透人體衣物，遇到人體表層或隱匿違禁品后，反射回來，經 接收天線16接收后，輸入低噪聲放大器17放大，然后進入混頻器18與本振信號進行混頻， 輸出包含被檢人體信息的連續波信號。
[0039] 發射天線15向被檢人體發射的微波信號為：
[0040]
【權利要求】
1. 一種基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其特征在于：包括多個檢 測單元和示警單元，所述的多個檢測單元分別與示警單元連接，所述的檢測單元包括順次 連接的微波雷達（1)、中頻電路（2)、信號采集電路（3)和信號處理電路（4)，所述的示警單 元包括示警電路（5)，所述的微波雷達（1)用于發射微波并接收被檢目標反射回的信號，所 述的中頻電路（2)用于對微波雷達（1)輸出的信號進行濾波、中頻放大、檢波以及低頻放 大，所述的信號采集電路（3)用于對中頻電路（2)輸出的低頻信號進行模擬信號采集、預處 理、模擬-數字轉換以及數字信號輸入，所述的信號處理電路（4)用于對信號采集電路（3) 輸入的數字信號進行特征提取、比較與識別，并根據雷達回波信號數據庫與門限作出示警 與非示警的判斷，所述的示警電路（5)用于對信號處理電路（4)作出的示警判斷提供示警。
2. 根據權利要求1所述的基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其特征 在于：所述的各個檢測單元中的微波雷達（1)呈線性陣列排布。
3. 根據權利要求2所述的基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其特征 在于：所述的微波雷達（1)的發射支路包括微波源（11)、調制器（12)、壓控振蕩器（13)、 功率放大器（14)和發射天線（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)與調制器（12)連接，所述的調制器（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)發射的 微波經過調制器（12)產生調制信號，加載到低功耗的壓控振蕩器（13)產生微波連續波信 號，經功率分配成兩路，一路進入混頻器（18)作為本振信號，另一路經功率放大器（14)放 大后經發射天線（15)向被檢人體發射，發射的微波信號穿透人體衣物，遇到人體表層或隱 匿違禁品后，反射回來，經接收天線（16)接收后，輸入低噪聲放大器（17)放大，然后進入混 頻器（18)與本振信號進行混頻，輸出包含被檢人體信息的連續波信號。
4. 根據權利要求3所述的基于微波雷達的非成像式、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. 根據權利要求4所述的基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其特征 在于：所述的信號采集電路（3)包括順次連接的模擬信號輸入電路、預處理電路、模數轉換 電路和數字信號輸入電路。
6. 根據權利要求5所述的基于微波雷達的非成像式、非接觸式微波安檢裝置，其特征 在于：所述的信號處理電路（4)采用數字信號處理電路。
7. 根據權利要求6所述的基于微波雷達的非成像式、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、光或振動傳感器組成。
8. -種基于微波雷達的非成像式、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，人體進入安檢區與安檢裝置相距一定距離，保持相對靜止或相 對運動； 2) 多個呈線性陣列排布的微波雷達（1)發射微波對被檢人體形成一維波束覆蓋，并通 過人體自身的行進或多個微波雷達（1)的另一維運動，實現對二維人體的全身或局部掃描 探測，探測完成后反射回的連續波信號依次進入中頻電路（2)、信號采集電路（3)和信號處 理電路（4)，經過信號處理電路（4)進行識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、振動等可見、可察的 方式示警，安檢人員對被檢人體進行隔離審查，如果人體未隱匿金屬或非金屬違禁品，示警 電路（5)不進行示警，被檢人體通過安檢裝置，結束檢測。
9.根據權利要求8所述的基于微波雷達的非成像式、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范圍內時微波安檢裝置發射 微波進行檢測。
【文檔編號】G01V3/12GK104090305SQ201410374788
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】時翔, 黃婧, 陳敏, 朱翔 申請人:常州工學院
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
