毫米波人体成像安检仪国内外发展现状
苏州感通微波科技有限公司 2022-09-22

毫米隐匿武器探测系统可以分为无源系统和有源系统两大类。无源系统,即辐射计,它通过测量并显示人体散射或反射的毫米波辐射信号来对人体进行安全检测。有源系统则需要一个合适的辐射源来照射物体,入射波在物体的边界和不均匀处发生散射。散射场在一定程度上可由成像系统测得,这取决于特定的成像系统。直接成像系统直接获取散射数据,比方说利用透镜。非直接成像系统,如全息成像,层析X射线照相法或合成孔径雷达系统,连续地记录复杂的散射场分布,利用数字聚焦技术对图像进行处理。

相比较而言,主动式毫米波系统分辨率更高,成像效果更好,环境适应性也更强不受温度、阳光、周围辐射源的影响。而被动式毫米波成像系统具备的动态检查模式是主动式系统不具备的,利用被动式毫米波成像系统可以搭建隐蔽检查系统,并且被动安检成像不需要信号发射,所以完全不存在辐射问题。

下面是国内外的典型毫米波人体安检系统介绍:

1、国外安检系统

1)、主动体制安检系统

美国L3通信公司在西北太平洋国家实验室的专利授权下研制了由一维电扫描天线阵列圆柱扫描的安检成像系统ProVision。其采用主动全息成像技术,工作频率为26GHz~32GHz,系统包括两个一维线阵,分别沿半个圆柱面对目标进行扫描,方位分辨率可达到5毫米,径向分辨率为15毫米,成像时间为1.5秒。该设备升级产品采用了目标识别技术,可以有效保护人体隐私。

英国Smiths Detection公司也研制出Eqo毫米波成像安全检查门。Eqo成像系统外观与标准安检门类似,该系统采用平面天线阵列并且通过电扫描进行成像,具备实时成像能力。Eqo毫米波成像系统使用单一源照射,由平面接收阵列接收散射回波信号,方位分辨率可达到4毫米。

德国Rohde&Schwarz公司基于高集成密度主动电子扫描阵列和强大的数字信号处理(DSP)能力开发了QPS100。QPS100外观像平板,内部集成了3008Tx和3008 Rx,数据获取时间只有16ms,工作频率为70到80GHz,方位分辨率优于2毫米。

2)、被动体制安检系统

Millivision公司的通过式安检仪采用线扫描结构,接收器为4排,每排64 个,相邻两排纵向间隔为每排中两单元间隔的1/4。系统在1 m 远处视场为1.92 m×0.768 m,分辨率为3 mm×3 mm,像素为640×256,扫描时间为5-10s。

美国Brijot公司开发了一种商用实时隐藏武器侦测照相机。该系统采用无源毫米波成像技术及光学成像技术,能探测金属、塑料或复合材料制成的枪支、刀具或炸弹等。系统中建立了存有各种武器和材料的数据库,可将探测到的信息与数据库比较进行判断。系统空间分辨率5 cm×5 cm,成像帧频4~12 Hz,可实现摄像式安检。

美国TRW公司的3 mm室外成像系统采用了由1040个W波段接收机集成的FPA(焦平面阵列),利用与水平方向成45°的反射镜将由主透镜聚焦的目标点辐射汇聚到FPA,通过该反射镜的微小移动,可实现四倍像素点数,系统空间分辨率5 cm×5 cm,成像帧频17 Hz。

2、国内安检系统

国内研究安检系统的单位很多,从技术角度分类,主要分为三种:

1)、基于主动全息成像技术

采用和美国L3公司同样的技术,国内主动成像的产品基本都是基于这种技术,这种方式相对其他主动成像方式成本较低,技术实现更简单。

采用主动全息成像技术的典型代表:同方威视、华讯方舟、航天科工35所、航天科工203所和中科院上海微系统所(中科院杭州识别研发中心)等。

2)、基于辐射计的焦平面技术

国外的被动成像安检仪基本都采用这种技术,其相对于主动成像的最大优点就是可以做到实时成像,进行隐蔽性安检,但是这个前提是需要有足够的辐射计单元,而为了控制成本,国内大部分单位采用双反射镜扫描方式,从而无法实现实时成像。减少辐射单元以后,被动安检主要竞争力在成本更低,并且完全无辐射。

采用焦平面被动安检技术的典型代表:中电38所、哈尔滨工业大学、公安部第一研究所、公安部第三研究所、上海理工大学和中电50所等。

3)、基于被动综合孔径技术

基于综合孔径技术的安检仪主要研究单位有北京航空航天大学和哈尔滨工业大学,后来哈尔滨工业大学主要精力用于研制焦平面技术的安检仪,也就是现在采用综合孔径技术研制安检仪的单位只有北京航空航天大学。

北航被动成像安检仪在综合孔径技术基础上加入相控阵技术,从而使安检仪在实时成像的同时可以进行相位扫描,解决了2D成像边缘成像效果差得缺陷,可以隐蔽监视并快速识别各类危险品,具有很高的应用价值,该项技术得到了国家十三五重大专项技术的支持。

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