针对利用三维合成孔径技术成像的毫米波人体安检设备成像分辨力低的问题, 提出一种将迭代自适应(IAA)技术与合成孔径成像技术相结合的波数域 IAA成像算法。波数域 IAA技术能估计出每个潜在位置所对应的信号源能量, 具有分辨力高、旁瓣低且适合单快拍估计等优点。通过理论模型分析和仿真运算, 将重构效果图与传统的匹配滤波方法重构效果图进行对比分析, 验证了该算法的有效性; 同时随着计算能力的提高, 该算法的性能也得到提高。
毫米波成像 合成孔径雷达 迭代自适应 超分辨算法 millimeter wave imaging Synthetic Aperture Radar(SAR) Iterative Adaptive Approach super-resolution algorithm 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(11): 1364
中国民航大学 天津市智能信号与图像处理重点实验室，天津 300300
在毫米波人身安检成像中，二维平面承载的有限信息量使得安检系统对隐匿危暴/爆品的检出概率不高，亟待获取人体三维全聚焦重建结果，且以往仅时域或频域三维重建算法均难以实现精度与效率的平衡。为此，基于“维度分解-算法调和”策略提出时频调和型三维重建算法（Time-Frequency Coordination 3D Reconstruction，TFC-3DR）。该算法融合频域算法的效率与时域算法的精度优势，利用距离徙动频域成像算法（Range Migration Algorithm，RMA）的方位平移不变性，在距离-高度截面统一地校正距离徙动，以保证运算效率，而后将时域后向投影（Back Projection，BP）算法应用于距离-角度维截面，通过将脉冲压缩数据与成像空间分辨单元逐点相干积累，以保证成像精度，由此加快运算效率的同时又保证重建精度。由于BP算法的引入，阵列天线角度维扫描轨迹灵活可变，有效降低了人体侧面盲区面积，避免漏检、误检。仿真和实测人体毫米波数据实验，验证了算法的有效性与实用性，同时分析重建效果与运算复杂度，验证了该文所提算法相比三维BP重建算法的优越性。
毫米波成像 三维重建 距离徙动算法 后向投影算法 millimeter wave imaging three-dimensional reconstruction range-migration algorithm back-projection algorithm
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所太赫兹固态技术重点实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 上海科技大学信息科学与技术学院, 上海 201210
以主动式毫米波全息成像的应用为背景,中国科学院上海微系统与信息技术研究所研制的异质结AlGaAs/GaAs PIN二极管毫米波开关为安检成像领域的关键核心器件,为此提出一种基于高、低阻抗变换线的补偿结构以优化高频处的匹配程度。设计合适的毫米波倍频链路、低插入损耗的带通滤波器以及低插入损耗和高隔离度的开关通道阵列,实现一款满足系统要求的输出功率和一致性且谐波抑制良好的发射前端。结果表明,在28~34 GHz频段内,各通道的输出功率大于10 dBm,谐波抑制度大于22 dBc,通道间的隔离度大于23 dB,通道间的差异小于2 dB,满足主动成像发射端的要求。集成相应天线阵列和接收前端后进行成像实验,可以得到分辨率为0.5 cm的毫米波成像。
激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2209001
1 危爆物品扫描探测技术国家工程实验室, 北京 100084
2 清华大学工程物理系, 北京 100084
在毫米波多发多收阵列成像中, 由于收发天线排布不规则, 图像重建依赖于逐点计算的反向传播算法, 重建速度难以满足快速成像需求。为了解决上述问题, 本文提出了一种 “粗到精”的分级重建策略, 通过基于相位补偿的快速粗重建和基于反向传播的子区域细重建来对多发多收全息数据进行快速处理。通过任意复杂电磁场计算 (FEKO)电磁仿真实验对正交阵列和紧凑方框型阵列的毫米波成像进行了模拟, 验证了分级重建方法的有效性。
毫米波成像 多发多收阵列 分级重建 millimeter-wave imaging MIMO array hierarchical reconstruction 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(2): 250
School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, Baoding Hebei 071003, CHN
研究推导了安检系统近场信号传播方程，并引入了一维近场响应矩阵，在此基础上，提出了结合LMS（Least Mean Square，LMS)自适应波束形成的非均匀快速傅里叶变换（Non?uniform Fast Fourier Transform, NUFFT）二维近场成像算法。先对多阵元接收信号进行自适应波束形成处理，再通过NUFFT重构目标图像。对文中算法与传统的波束形成NUFFT二维成像算法进行了模拟仿真比较分析，仿真结果表明，提出的算法具有更好的噪声抑制效果，提高了毫米波近场成像的质量。
毫米波成像 成像算法 自适应波束形成 非均匀快速傅里叶变换 millimeter wave imaging imaging algorithm adaptive beamforming NUFFT
合肥工业大学 光电技术研究院，安徽 合肥 230009
提出 2种基于前视和斜下视圆周扫描的毫米波人体安检方案，该方案采用 1对收发分置天线沿圆周扫描，利用矢量网络分析仪、喇叭天线和高精确度转台搭建了毫米波成像实验平台。为了验证 2种方案及相应的波数域算法的有效性，通过毫米波转台实验对多个目标反演成像，并得到了良好的实验结果。实验结果表明，本文提出的 2种毫米波人体安检方案都具有一定的可行性。
人体安检 毫米波成像 波数域算法 转台 圆周合成孔径雷达 personnel surveillance millimeter wave imaging wave-number domain algorithm rotating platform circular Synthetic Aperture Radar 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(1): 90
被动毫米波成像是公共安全检查的一个重要发展方向，目前国内外主要集中在纯反射系统的多元探测成像，以及采用透射形式的阵列探测成像两个领域。本文采用单点探测加扫描的形式，设计完成一套低成本近场被动毫米波成像系统，实现探测距离1.5 m、成像范围1.2 m×1.2 m、空间分辨率优于1.5 cm。该系统可应用于各公共检查场所，实现非接触式安全检查。
高斯波束 准光路系统 毫米波成像 单点探测 geometrical optics Gaussian beam quasi-optical system millimeter imaging
北京理工大学 信息与电子学院, 北京 100081
介绍了一套基于频率步进机制的W波段三维近场安检成像系统以及相应的成像算法.W波段信号可以穿透普通衣物, 对人员携带的藏匿物品进行成像.成像算法通过在频率波数域进行插值处理可以完全补偿近场的波前曲面.文中阐述了频率波数域的插值过程以及实验数据的预处理过程.成像系统通过发射宽带信号得到高分辨距离像, 通过提高工作频率得到高分辨方位像, 方位向分辨率优于5 mm.成像实验结果表明该系统性能优于现有的Ka波段成像系统.
毫米波成像 近场成像 人体安检 三维成像 W波段系统 millimeter-wave (MMW) imaging near-field imaging personnel surveillance three-dimensional imaging W-band system
1 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
2 中国工程物理研究院 微系统与太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621999
3 国防科技大学 电子科学与工程学院ATR实验室, 湖南 长沙 410073
全息雷达成像系统具有电离辐射小、穿透衣服等优点, 在人体安检等领域具有广泛的应用前景.然而, 现有系统尚存在多运动目标补偿及快速成像能力不足的问题, 限制了其在火车站等人流量大的场景中的应用.本文提出了一种基于距离多普勒概念的全息雷达成像方法, 其优点是成像速度快、运动补偿方便, 具有多运动目标快速成像的潜力.该方法利用了信号在时间采样和空间采样上的对称性, 将合成孔径雷达成像中常用的距离多普勒算法引入全息雷达成像.本文对距离多普勒全息雷达成像算法进行了推导, 通过仿真及试验, 验证了该成像方法具有多目标运动补偿及快速成像的能力.
全息成像 运动目标 距离多普勒算法 微波全息 太赫兹成像 毫米波成像 holographic imaging moving target range doppler algorithm microwave holography terahertz imaging millimeter wave imaging
