CN103782191B - 干涉测量扫描系统和方法 - Google Patents
干涉测量扫描系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103782191B CN103782191B CN201280044195.9A CN201280044195A CN103782191B CN 103782191 B CN103782191 B CN 103782191B CN 201280044195 A CN201280044195 A CN 201280044195A CN 103782191 B CN103782191 B CN 103782191B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- signal
- traces
- block
- receiver element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 84
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 63
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 30
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N nobelium Chemical compound [No] ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 3
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 3
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000001010 compromised effect Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000513 principal component analysis Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 241000239290 Araneae Species 0.000 description 1
- 101150064138 MAP1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000007476 Maximum Likelihood Methods 0.000 description 1
- 241000227425 Pieris rapae crucivora Species 0.000 description 1
- IOYNQIMAUDJVEI-BMVIKAAMSA-N Tepraloxydim Chemical compound C1C(=O)C(C(=N/OC\C=C\Cl)/CC)=C(O)CC1C1CCOCC1 IOYNQIMAUDJVEI-BMVIKAAMSA-N 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/887—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for detection of concealed objects, e.g. contraband or weapons
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于利用电磁波对对象（1）进行扫描的干涉测量扫描系统（1000），该对象（1）具有长轴（A），该长轴（A）定义具有第一、第二、第三以及第四象限（I，II，III，IV）的坐标系的一个轴。该系统包括第一天线组件（301），第一天线组件（301）包括第一天线块（201）和第二天线块（202），第一天线块（201）包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括用于发射电磁波作为传输信号（103）的至少一个发射器元件（101），第一天线块（201）布置在第一象限（I）内；并且第二天线块（202）包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路仅包括用于接收来自对象（1）的所发射的电磁波的反射作为接收信号（105）的接收器元件（102），第二天线块（202）布置在邻接第一象限（I）的第二象限（II）内。该系统（1000）进一步包括第二天线组件（302），第二天线组件（302）包括第三天线块（203）和第四天线块（204），第三天线块（203）包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括用于发射电磁波作为传输信号（103）的至少一个发射器元件（101），第三天线块（203）布置在第三象限（III）内；并且第四天线块（204）包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路仅包括用于接收来自对象（1）的所发射的电磁波的反射作为接收信号（105）的接收器元件（102），第四天线块（204）布置在邻接第三象限（III）的第四象限（IV）内。该系统（1000）进一步包括用于使用干涉测量方法对从接收信号（105）下变换的基带信号（105a，105b）进行处理的至少一个信号处理单元（100），干涉测量方法包括对特定接收器元件（102）之间的至少一个相差进行确定。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于利用电磁波对对象进行扫描的干涉测量扫描系统和方法，具体地，在1GHz到10THz的范围内，优选地，在30GHz到300GHz之间（例如，毫米波或者子毫米波）。具体地，该系统和方法能够额外地提供对象图像（例如，3D图像）。本发明进一步涉及一种计算机程序和一种用于实施该方法的计算机可读的非易失性介质。
背景技术
例如，根据本发明的扫描系统可以是入口安全扫描仪。该入口安全扫描仪广泛应用于在公共场所，例如，机场，以检测诸如人等对象是否隐藏有任何可疑物品。具体地，现在，由于安全威胁的量的增加，该入口扫描仪在诸如机场等公共场所的应用已成为必要。例如，通过使用频率调制连续波（FMCW）技术对深度（depth）进行解析或者通过采用反射器天线阵将电磁波聚焦在空间内不同的点上，该入口安全扫描仪能够生成对象（人）的图像。这两种技术在提取对象（3D）图像时均受限制。
例如，对于FMCW技术，需要非常高的带宽来实现精密的深度分辨率。FMCW系统的标准深度准确度△R定义如下：
其中，c是光的速度，BW是FMCW传输信号或者波形的带宽。正例如，为实现1cm深度的准确度或者分辨率，需要15GHz的带宽。该较大的带宽实现较低频率（例如，35GHz）具有挑战性，并且更高频率的使用（例如，大于等于140GHz）使得扫描系统或者入口安全扫描仪非常昂贵。
例如，对于使用诸如US6,965,340B1所公开的反射器天线阵技术，需要通过将波束聚焦在空间内的多个精细三维像素（fine voxel）上来执行非常精细的电子扫描。通常，这非常浪费时间并且导致捕获时间较长，从而导致低帧率的图像。
US7,583,221B2公开了一种包括至少一个发射和接收系统的设备，该设备沿着所述测试对象的周边利用毫米波相继示出测试对象并且接收散射波。该设备进一步包括从接收波生成测试对象图像的分析系统。每个发射和接收系统的发射天线和接收天线被定向成使得发射天线的查看方向和接收天线的接收方向以15°至70°的角倾斜于测试对象的长轴。分析系统使用脉冲雷达或者FMCW雷达概念对散射在测试对象的长轴方向上的辐射进行分析，并且SAR概念用于对垂直于长轴的分析。发射和接收系统能够具有带有用于散射场的偏置天线的额外接收设备，以对散射场信息进行干涉测量分析。在US7,583,221B2所示的实施例中，发射和接收系统绕固定测试对象进行旋转，从而其沿着其周边具有毫米波相继示出。另一提议替代方案能够包括将天线阵中单个的发射和接收天线布置在测试对象的整个周边。
该系统的问题是由于绕对象旋转。扫描较慢（扫描时间长）。该系统的一个问题还可以是其硬件复杂并且由此变得昂贵。该系统的问题还可能是由于接收器没有获得任何信号的高概率性，所以图像中具有黑点（丢失数据）的概率性高。该系统的其他问题可能是有关对不同深度层的隐藏对象进行检测的事实，其不能对多层深度层的对象进行分析。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有低复杂性（由此更具有成本效益）和/或更快或者更短扫描时间的扫描系统和方法。本发明的另一目的是提供一种计算机程序和用于实施该方法的计算机可读易失性介质。
根据本发明的一方面，提供一种用于利用电磁波对对象进行扫描的干涉测量扫描系统，该对象具有长轴，长轴定义具有第一、第二、第三以及第四象限的坐标系的一个轴。该系统包括第一天线组件，第一天线组件包括第一天线块和第二天线块，第一天线块包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括用于发射电磁波作为传输信号的至少一个发射器元件，第一天线块布置在第一象限内；并且第二天线块包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路仅包括用于接收来自对象的发射的电磁波的反射作为接收信号的接收器元件，第二天线块布置在邻接第一象限第二象限内。该系统包括第二天线组件，第二天线组件包括第三天线块和第四天线块，第三天线块包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括用于发射电磁波作为传输信号的至少一个发射器元件，第三天线块布置在第三象限内；并且第四天线块包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路仅包括用于接收来自对象的发射的电磁波的反射作为接收信号的接收器元件，第四天线块布置在邻接第三象限的第四象限内。该系统进一步包括至少一个信号处理单元，该至少一个信号处理单元用于使用干涉测量方法对从接收信号下变换的基带信号进行处理，干涉测量方法包括对特定接收器元件之间的至少一个相差进行确定。
根据本发明的另一方面，提供一种用于利用电磁波对对象进行扫描的干涉测量扫描方法，该对象具有长轴，长轴定义具有第一、第二、第三以及第四象限的坐标系的一个轴。该方法包括通过第一天线块发射电磁波作为传输信号，第一天线块包括具有至少一个发射器元件的至少一个天线线路，第一天线块布置在第一象限内；并且通过第二天线块接收来自对象的发射的电磁波的反射作为接收信号，第二天线块包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路仅包括接收器元件，第二天线块布置在邻接第一象限的第二象限内。该方法进一步包括通过第三天线块发射电磁波作为传输信号，第三天线块包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括至少一个发射器元件，第三天线块布置在第三象限内；并且通过第四天线块接收来自对象的发射的电磁波的反射作为接收信号，第四天线块包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路仅包括接收器元件，第四天线块布置在邻接第三象限的第四象限内。该方法进一步包括使用干涉测量方法对从接收信号下变换的基带信号进行处理，干涉测量方法包括对特定接收器元件之间的至少一个相差进行确定。
根据本发明的另一方面，提供一种用于利用电磁波对对象进行扫描并且用于提供对象图像的干涉测量扫描和成像系统。该系统包括第一天线组件，第一天线组件包括第一天线块和第二天线块，第一天线块包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括用于发射电磁波作为传输信号的至少一个发射器元件；并且第二天线块包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括用于接收来自对象发射的电磁波的反射作为接收信号的至少三个接收器元件。一个天线线路的至少一个发射器元件和一个对应天线线路的接收器元件形成一个扫描线。该系统进一步包括至少一个信号处理单元，该至少一个信号处理单元用于使用干涉测量方法对从接收信号下变换的基带信号进行处理，干涉测量方法包括对用于每个扫描线的至少三个重要接收器元件进行确定，接收信号的主信号部分被接收在该至少三个重要接收器元件中；并且对于其中重要接收器元件被确定的每个扫描线，确定至少第一对重要接收器元件之间的第一相差和第二对重要接收器元件之间的第二相差。该至少一个信号处理器进一步被配置成使用至少第一相差和第二相差提供对象图像。
根据另一方面，提供一种用于利用电磁波对对象进行扫描并且用于提供对象图像的干涉测量扫描和成像方法。该方法包括通过第一天线块发射电磁波作为传输信号，第一天线块包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括至少一个发射器元件；并且通过第二天线块接收来自对象的发射的电磁波的反射作为接收信号，第二天线块包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括至少三个接收器元件。一个天线线路的至少一个发射器元件和一个对应天线线路的接收器元件形成一个扫描线。该方法进一步包括使用干涉测量方法对从接收信号下变换的基带信号进行处理，干涉扫描方法包括确定用于每个扫描线的至少三个重要接收器元件；并且对于其中重要接收器元件被确定的每个扫描线，确定至少第一对重要接收器元件之间的第一相差和第二对重要接收器元件的第二相差。该方法进一步包括使用至少第一相差和第二相差提供对象图像。
仍根据另些方面，一种计算机程序包括程序构件，该程序装置用于在计算机上执行所述计算机程序时，使计算机执行根据本发明的方法中的一个的步骤，以及计算机可读非易失性介质具有储存在其上的指令，当在计算机上执行指令时，指令致使计算机执行根据本发明提供的方法中的一个的步骤。
从属权利要求中定义了本发明的优选实施方式。应当理解的是，所请求的方法、所请求的计算机程序以及所请求的计算机可读非易失性介质具有与所请求系统和与从属权利要求中定义的相似和/或相同的优选实施方式。此外，应当理解的是，所请求的扫描和成像系统具有与所请求扫描系统和与从属权利要求中定义的相似和/或相同的实施方式。
本发明基于提供具有提供更快扫描时间和/或较少天线元件的具体天线线路布置的扫描系统的理念，同时还提供对象的良好的和/或完整的图像。第一天线组件包括第一天线块（具有至少一个发射器元件）和第二天线块（仅具有接收器元件，由此没有发射器元件）。同样，第二天线组件也包括第三天线块（具有至少一个发射器元件）和第四天线块（仅具有接收器元件，由此没有发射器元件）。天线块分布在四个象限内。第一天线组件和第二天线组件“并非在同一位置”，即，第一天线组件和第二天线组件布置在对象的相对侧（诸如，前方和后方）。如此，能够有效地对对象的前方和后方进行扫描。例如，使用第一天线块的发射器元件可对对象的前方进行扫描（正面扫描），并且使用第三天线块可对对象的后方进行扫描（背面扫描）。因此，使用用于发射和接收电磁波的至少两个（一个以上）天线组件。与花费更长时间的使用围着或者绕着对象的天线的机械旋转的系统相比较，本发明由此提供更快的扫描时间。与在整个对象圆周上使用天线的系统相比较，本发明由此通常要求更少数目的天线元件。此外，因为天线块能够与对象以足够的距离间隔开，所以本发明能够为对象提供更多空间。与使用围着或者绕着对象的天线的机械旋转的系统或者在整个对象圆周上使用天线的系统相比较，其中，天线需要被布置成非常小的半径以实现较快的扫描时间，根据本发明的系统由此为对象提供更多或者足够的空间。
本发明基于使用用于对从接收信号下变换的基带信号进行处理的干涉测量方法的理念，干涉测量方法包括对接收元件中的特定一些元件之间的至少一个相差进行确定，具体地，在接收信号的主信号部分被接收在其中的重要接收器元件之间。具体地，至少第一对重要接收器元件之间的第一相差和第二对重要接收器元件之间的第二相差可被确定。一对该重要接收器元件（两个接收器元件）还可被称为基线。使用多个（一个以上）基线也被称为“多基线”概念。同样，因为存在接收器元件中获得信号的高或者更高的概率，所以实现图像中存在黑点（丢失数据）的更低概率性。与仅确定一个基站的系统相比较，可对几个深度层上的对象进行解析。
本发明的扫描系统或者方法能够提供更低复杂性并且由此更具成本效益的硬件，具体地，该扫描系统或者方法在硬件实施方面限制性更低（例如，使用相应较低廉的低带宽部件）。本发明的扫描系统或者方法能够提供更快或者更短的扫描时间和/或能够产生更高分辨率（3D）的图像，具体地，具有更精细的深度分辨率。本发明的扫描系统或者方法能够实现图像中具有黑点（丢失数据）和/或对几个深度层上的对象进行解析的低概率性。
附图说明
从下面参照下文中描述的实施方式更为详细进行的更为详细的解释中，本发明的这些方面和其他方面讲显而易见。在下列附图中：
图1示出了用于对根据第一实施方式的利用电磁波对对象进行扫描的扫描系统的立体图；
图2示出了扫描系统的基本实施方式的俯视图；
图3a和图3b各自示出了根据第二实施方式的扫描系统的俯视图；
图4a和图4b各自示出了根据第三实施方式的扫描系统的俯视图；
图5a和图5b各自示出了根据图1中第一实施方式的扫描系统的俯视图；
图6示出了扫描系统的第一或者第二天线组件的正面图，具体地，示出了图1中第一实施方式的正面图；
图7示出了根据可选实施方式的扫描系统的第一或者第二天线组件的正面图；
图8示出了根据一实施方式的干涉测量方法的流程图；
图9a和图9b示出了确定图8中相差和深度值的步骤的两个可选实施方式；
图10示出了是每个天线块1的一部分或者附接到每个天线块1的示例性接收器元件的示意性框图；
图11a示出了包括仅具有根据第一实施例的接收器元件的至少一个天线线路的天线块的示意性框图；
图11b示出了仅具有根据第二实施例的接收器元件的天线线路的示意性框图；
图12a示出了具有单一发射器元件的天线线路，具体地，示出了图3a和图3b中所示的实施方式的天线线路；
图12b示出了具有单一发射器元件和多个接收器元件的天线线路的示意性框图，具体地，示出了图4a和图4b中所示的实施方式的天线线路；
图12c示出了具有发射器/接收器元件的天线线路的示意性框图，具体地，示出了图5a和图5b中所示的实施方式的天线线路；并且
图12d示出了第一或者第二天线组件的示意性框图，具体地，示出了图6中所示的实施方式的天线组件。
具体实施方式
图1示出了用于对根据第一实施方式的利用电磁波对对象1进行扫描的扫描系统1000的立体图。此外，系统1000能够提供对象1的图像。此处，扫描系统1000是用于对对象1进行检查的入口安全扫描仪，对象1是图1中显示的主体或者人。该系统可包括用于生成FMCW传输信号103或者脉冲传输信号103的信号生成器（图1中未示出）。
具体地，扫描系统1000能够利用1GHz与10THz之间范围内电磁波对对象1进行扫描，优选地，在30GHz与300GHz之间。因此，电磁波可以是毫米波（简称mm波）或者子毫米波（简称sub-mm波）。该频率和波长可透射大部分的服装材料。这允许在该频率或者波长范围内工作的扫描系统1000对衣服下面的隐藏对象或者物品进行检测。因此，在由扫描（和成像）系统1000提供的图像中可疑对象或者物品能够被自动定位。使用mm波或者sub-mm波的另一优点是与例如X射线相比较，施加到人类上的这些电磁波是安全的。mm波或者sub-mm波是电离辐射并且因此其确实对健康具有较低影响。
如图1所示，对象1具有长轴A，长轴A定义具有第一象限I、第二象限II、第三象限III以及第四象限IV的坐标系的一个轴。坐标系具有放置对象1的原点O。坐标系具有第一（x）轴和第二（z）轴。第一象限I、第二象限II、第三象限III以及第四象限IV由第一（x）轴和第二（z）轴定义或者分隔。坐标系进一步包括在长轴A方向上的第三轴（y）。因此，第三轴（y）是由对象或者主体1的长轴A定义的轴。
扫描系统1000包括第一天线组件301和第二天线组件302。第一天线组件301包括第一天线块201，第一天线块201包括至少一个天线线路（在图1中水平布置），该至少一个天线线路包括用于发射电磁波作为传输信号103的至少一个发射器元件101。第一天线块201布置在图1中的第一象限I内。第一天线组件301进一步包括第二天线块202，第二天线块202包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路仅包括用于接收来自对象1的所发射的电磁波的反射作为接收信号105的接收器元件102。第二天线块202布置在邻接图1中第一象限I的第二象限II内。第二天线组件302包括第三天线块203，第三天线块203包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括用于发射电磁波作为传输信号103的至少一个发射器元件101。第三天线块203布置在第三象限III内。第二天线组件302进一步包括第四天线块204，第四天线块204包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路仅包括用于接收来自对象1的所发射的电磁波的反射作为接收信号105的接收器元件102。第四天线块204布置在邻接第三象限III的第四象限IV内。
如图1所示，第三象限III与第一象限I对角线式相对（而非邻接）。通过在对角线式相对象限内提供发射器元件101，可以实现发射信号103的最低干扰。每个天线线路均是固定天线线路。第一天线组件301和第二天线组件302中的每个均包括在长轴A方向上的多个天线线路，从而形成二维阵列的传感器（transducer）元件。第一天线块201中的每个天线线路和第三天线块203中的每个天线线路均包括多个发射器元件101。每个天线线路均布置在垂直于对象1的长轴A的不同发射器/接收器平面P内。对于第一天线组件301和第二天线组件302中的每个，一个天线线路的至少一个发射器元件101和一个对应天线线路的接收器元件102布置在垂直于对象1的长轴A的同一发射器/接收器平面P内。对于第一天线组件301和第二天线组件302中的每个，一个天线线路的发射器元件101和一个对应天线线路的接收器元件102（布置在同一发射器/接收器平面P内）形成一个扫描线。
从图1中可以看出，使用第一天线块201的发射器元件101可对对象1的前方进行扫描（正面扫描）。使用第三天线块203的发射器元件101可对对象1的后方进行扫描（背面扫描）。因此，使用用于发射和接收电磁波的两个天线组件301和302。通过使用该正面扫描和背面扫描，可以从每一面对对象或者主体1进行全面扫描。在正面扫描和背面扫描时，第一天线块201或者第三天线块203的每个天线线路（或者扫描线）的每个发射器天线线路101能够发送传输信号103，具体地，（宽带）mm波或者sub-mm波传输信号。
从图1中可以看出，扫描系统1000进一步包括一个（或者至少一个）由参考标号100所描述的用于对从接收信号105下变换的基带信号105a和105b进行处理的信号处理单元。该至少一个信号处理单元100（例如，处理器或者微处理器）被配置成使用干涉测量方法对从接收信号105下变换的基带信号105a和105b进行处理，干涉测量方法包括如下面更为详细描述的确定特定接收器元件102之间的至少一个相差具体地，该至少一个相差可以是其中接收信号的主信号部分被接收的重要接收器元件之间的。一对该重要接收器元件（两个接收器元件）也可被称为基线。使用多个（一个以上）还可被称为“多基线”概念。
应当理解的是，该至少一个信号处理单元可以是单一的处理单元或者可以是多个处理单元。在图1的实施方式中，信号处理单元100包括用于获取和/或控制传输信号103和从接收信号105下变换的基带信号105a和105b的信号获取单元（例如，控制器）。应当理解的是，信号获取单元109还可以是独立单元。信号处理单元100进一步包括用于提供对象1的图像的成像单元110。可选地，如虚线所示，信号处理单元100可包括后处理单元111。此外，可选地，如虚线所示，该系统可进一步包括用于显示图像的显示器112和/或用于存储图像的存储器。
如上所述，图1中的实施方式的扫描系统1000被配置成用于提供对象1的图像。在获取基带信号105a和105b之后，信号获取单元109将其传送给构建对象或者主体1的（3D）图像的成像单元110。使用该至少一个确定的相差由此使用干涉测量方法构造该图像。可选地，在图像中自动定位可疑对象或者物品可。
如上所述，信号处理单元100包括信号获取单元109以获取和/或控制传输信号103和接收信号105。信号获取单元109经由连接或者通信信道108与每个天线块201、202、203以及204进行通信。此处，主体或者人作为对象1进入扫描系统1000或者入口安全扫描仪时，获取单元109可启动扫描过程。获取单元109的任务是通过连接或者通信信道108与发射器元件101进行通信，从而将电磁波作为传输信号103发射向对象或者主体1，并且通过连接或者通信信道108从接收器元件102接收所发射的电磁波的反射（从对象1反射）作为接收信号。
信号获取单元109可将传输信号103，具体地，宽带传输信号发送给每个天线块201、202、203以及204的发射器元件101。之前提及的信号生成器与信号获取单元109同步。信号生成器可布置在每个天线块内。同步单元可布置在信号获取单元109内。用于提供从接收信号下变换的基带信号的一个接收器单元或者多个接收器单元可布置在每个天线块内或者附接到每个天线块。
使用信号多路复用概念可相继或者并行发射每个天线线路的发射器元件101的传输信号103。在相继发射传输信号103的情况下，信号获取单元109与天线块201或者203在特定天线线路的每个发射器元件101进行通信，使得一次一个发射器元件101进行发射，同时信号获取单元109与所有接收器元件102进行通信以接收接收信号105。对于特定天线线路内每个发射器元件101，该过程连续重复，直至天线线路内的所有发射器元件101发送信号。在并行传输传输信号103的情况下，信号获取单元109与一个天线块201或者202中的发射器元件101进行通信，使得（所有天线线路或者扫描线内的）发射器元件101使用独立的不同传输信号103并行发送传输信号103。例如，这些传输信号103可使用不同的频率或者可使用能够使得信号分离并被接收的形式或者编码。
每个天线块内或者附接到每个天线块的接收器单元可从接收器元件102接收来自对象或者主体1的反射的电磁波作为接收信号105。然后，接收器单元可将接收信号105下变换成基带信号105a和105b。然后，从105下变换的基带信号105a和105b被传送给成像单元110。成像单元110可应用本文中描述的“多基线干涉测量”概念来提供局部图像。然后，成像单元110可将局部图像进行组合以构成对象或者主体1的完整图像。可选地，可使用后处理单元111对图像进行后处理，例如，在图像中自动定位可疑物品（例如，使用机器学习算法）。进一步可选地，（后处理或者非后处理的）图像在显示器112上被可视化，和/或被存储在存储器单元上（例如，记忆体）。
在一个天线线路或者扫描线的发射器元件101发射电磁波之后，电磁波撞击到对象1上并且在多个方向上散射。从对象1散射的最强反射撞击回具有接收器元件102的第二天线块202或者第三天线块204并且可作为接收信号105被接收。接收信号可被转换成中频（IF）。同样，（IF）接收信号可被信号获取系统109获取。信号获取单元109对于每个天线线路或者扫描线重复该过程，直至（在图1中第三（y）方向上）对整个对象1完成扫描。然后，（IF）接收信号从信号获取单元109被传送给其中构建（3D）图像的成像单元110。然后，图像可被直接显示在显示器112上和/或存储在存储器单元内。可选地，首先，可使用后处理单元111对图像进行后处理，然后，最终图像可被显示在显示器112上和/或存储在存储器单元内。在图1中，后处理单元111是独立单元。然而，应当理解的是，后处理单元111还可被集成入另一单元，诸如，成像单元110。
通常，根据本文中所描述的一方面，用于利用电磁波对对象1进行扫描的扫描方法包括通过第一天线块201发射电磁波作为传输信号103；并且通过（至少）第二天线块202（正面扫描）接收来自对象1的所发射的电磁波的反射作为接收信号105。该方法进一步包括通过第三天线块203发射电磁波作为传输信号103；并且通过（至少）第四天线块204（背面扫描）接收来自对象1的所发射的电磁波的反射作为接收信号105。该方法进一步包括使用干涉测量方法对从接收信号105下变换的基带信号105a和105b进行处理，干涉测量方法包括确定特定接收器元件102之间的至少一个相差
本文中所描述的概念被称为“多基线干涉测量”。要点是使用“多基线干涉测量”概念对深度维度（图1中的第二（z）方向）进行评估。这需要考虑到天线线路布置，具体地，被扫描的有关对象或者主体的发射器元件101和接收器元件102的设置。获得图像的分辨率取决于三个因素。如下面的进一步详细解释，第一（x）轴方向上的分辨率取决于传输信号的带宽。第二（z）轴方向上的分辨率取决于使用干涉测量方法进行处理的信号。第三（y）轴方向上的分辨率取决于用于获得该维度的特定方法。应当注意，本文中所公开的天线配置以及附图示出了特定的实施方式。然而，应当注意，第一（x-）方向上和第三（y-）方向上的分辨率可通过改变天线配置而容易互换，例如，通过使图1中所示的左和右天线块翻转成向上和向下。
图2示出了扫描系统1000的基本实施方式的俯视图。如上所述，图2中示出了垂直于对象1的长轴的单一发射器/接收器平面P（投影平面）。例如，扫描系统可以是图1中的扫描系统1000。在这种情况下，为简便起见，图2中仅描述了第一天线组件301。此外，在这种情况下，应当理解的是，对第一天线组件301进行的陈述同样适用于第二天线组件302。
然而，应当理解的是，图2中的扫描系统1000还可仅包括一个单一的天线组件301，而并非是图1中所示的第一天线组件和第二天线组件。在这种情况下，第一天线块201和第二天线块202可被放置成邻接于彼此（如图2所示）或者可被放置成彼此相对。具体地，图2中的系统可以是用于利用电磁波对对象1进行扫描并且用于提供对象1图像的干涉测量扫描和成像系统1000。从图2中可以看出，该系统包括第一天线组件301，第一天线组件301包括第一天线块201，第一天线块201包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括用于发射电磁波作为传输信号103的至少一个发射器元件101。第一天线组件301进一步包括第二天线块202，第二天线块202包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括布置在扫描线内的至少三个接收器元件102a、102b以及102c，以用于接收来自对象1的所发射的电磁波的反射作为接收信号105。一个天线线路的至少一个发射器元件（101）和一个对应天线线路的接收器元件（102）形成一个扫描线。该系统进一步包括用于使用干涉测量方法对从接收信号105下变换的基带信号105a和105b进行处理的至少一个信号处理单元100（图2中未示出）。具体地，干涉测量方法可包括（如参照图8和图9进行的更为详细的解释）对用于每个扫描线的至少三个重要接收器元件进行确定，接收信号的主信号部分被接收在该至少三个重要接收器元件中；并且对于其中重要接收器元件被确定的每个扫描线，确定至少第一对重要接收器元件之间的第一相差和第二对重要接收器元件之间的第二相差该至少一个信号处理器100可被配置成使用第一相差和第二相差提供对象1的图像。
在图2中，第二天线块202的每个天线线路均包括至少三个接收器元件102a、102b以及102c（为简便起见，图2中恰好三个）。在图2中，接收器元件102统一布置，即，接收器元件102以一个恒定的或者统一的距离d间隔开。可选地，接收器元件102也可不统一布置，即，以可变的距离间隔开。一对接收器元件（即两个接收器元件）被称为基线。从图2中可以看出，在第一接收器元件102a与第二接收器元件102b之间界定第一基线B1，并且在第一接收器元件201a与第三接收器元件102c之间界定第二基线B2。因为有多个（此处，两个）基线，所以此处描述了“多基线”概念。基于基带信号105a和105b，确定不同接收器元件102之间的相差。确定第一基线B1的第一相差（在第一接收器元件102a与第二接收器元件102b之间），并且确定第二基线B2的第二相差（在第一接收器元件102a与第三接收器元件102b之间）。使用第一接收器元件102a处的接收信号和第二接收器元件102b处的接收信号确定第一相差使用第一接收器元件102a处的接收信号和第三接收器元件102c处的接收信号确定第二相差
从图2中可以看出，每个发射器元件101和每个接收器元件102以非法线角和/或非零角θ布置在坐标系内。这就是指角θ相对于任何轴为非0°或者为非90°。如果角θ为0°或者90°，用于计算第二（z）维度的干涉测量方法和被依赖以计算第一（x）维度的带宽将在同一维度被解析。每个发射器元件101和/或接收器元件102将具有一定的半功率波束宽度（HPBM）。通常，例如，第一（x-）方向上HPBW的合适值可在10°与50°之间。通过这种方式，天线块可覆盖在第一（x）方向上被扫描的整个对象1（例如，人的身体）。为了使用干涉测量概念，可在x方向上以相对于水平线的视角θ发射发射器元件101。这对应用干涉测量概念并且在第三（z）方向上计算深度值的必要的。在一个实施例中，天线可被定向，从而使得沿着水平方向x的角θ发送发射和接收信号。在另一实施例中，第一天线块201可相对于水平线x顺时针地倾斜角θ，并且第二天线块202可逆时针地倾斜角θ。在这种情况下，发射和接收信号将沿着水平线x的法线方向。被扫描的对象或者主体1将距第一天线块201和第二天线块202为额定距离R。在这些假设条件下，该系统的交叉范围可近似计算为如下：
其中，c是光的速度，并且BW是传输信号103的带宽。可以任何合适的方式生成具有一定带宽的传输信号。例如，一个可能性是使用频率调制连续波（FMCW）作为传输信号103，其中由啁啾脉冲的频带宽度定义带宽。另一可能性是用于传输信号103的基于脉冲的解决方案（脉冲传输信号），其中，由脉冲持续时段定义带宽。应当理解的是，还可使用任何其他合适的传输信号。
将参照不同接收器元件（接收图像的同一部分）之间的相差定义（在第二（z）方向上）深度灵敏度。在相位准确度方面，深度灵敏度可被定义如下：
在上述等式（等式（2））中，f是传输信号103的中心频率，并且B是两个接收器元件102之间的基线或者距离。该等式（等式（2））给出了相位检测的每个弧度（radian）的深度变化或者分辨率。最大可能的基线长度（或者两个接收器元件之间的距离）还可被称为“临界基线”Bc。“临界基线”Bc可被定义如下：
临界基线Bc定义可被使用并且其中仍执行干涉测量概念的最大基线长度（或者两个接收器元件之间的距离）。通常，通过使最大基线长度（或者接收器元件之间的最大距离）小于临界基线Bc，可安全操作干涉测量原理。
使用用于交叉范围的分辨率（等式（1））、在相位准确度方面的深度灵敏度（等式（2））以及临界基线Bc’（等式（3））的上述等式，可使用“多基线干涉测量”概念对扫描系统进行合适的设计。考虑到上述等式（等式（1）、（2）以及（3））的所有因素，例如，额定范围值R依据操作频率可在0.5m至3m之间变化。通常，例如，视角θ的值可在20°至80°之间。可依据该系统中所需的交叉范围分辨率选择带宽。由ψ指示的相位检测准确度决定该系统的实际深度准确度。由硬件实施决定变量ψ。
用于干涉测量方法的最大基线长度Bmax和因此用于对图像中的每个像素进行解析的接收器元件102的最大数目应小于、具体地非常小于临界基线Bc，具体地，建议20%至30%的临界基线Bc的因素以实现最佳性能。然而，扫描线或者天线线路中接收器元件102的实际数目可大于由临界基线Bc设定的数目，从而确保接收器元件102可捕获从对象或者主体1反射回来的信号。因此，扫描线（或者天线线路）内接收器元件102的数目可高于重要接收器元件的数目。同样，减少了最终图像中具有黑点的可能性。
仅为了更容易地理解该概念，将给出一种示例性的非限制性设置。假设额定范围R是1.5m，视角θ是45°并且传输信号频率f是94GHz。对于2cm的交叉范围分辨率所需的带宽BW将约为10GHz。临界基线Bc由此为0.45m并且因此干涉测量中使用的最大基线Bmax应小于该值。假设使用用于最大基线Bmax的较低值，例如，0.1m的最大基线，并且同时接收器元件的有效数目Ne在每个天线线路（统一布置）中为5，则两个连续接收器元件之间的距离被设置为2cm。在实际实施中，为确保5个接收器元件同时接收每个天线线路中的信号，实际上，可用多于5个接收天线。即，在本具体实施例中，需要安装数目大于等于5个的数目N的接收器元件以确保在每个线内捕获接收信号。在实际实施中，最终安装元件的数目多少取决于使用的配置、成本和复杂性。例如，2×Ne至5×Ne的因素可用作实际实施的指南，从而减少最终图像中具有黑点的可能性。
图3a和图3b各自示出了根据第二实施方式的扫描系统的俯视图。图4a和图4b各自示出了根据第三实施方式的扫描系统的俯视图。图5a和图5b各自示出了根据图1中第一实施方式的扫描系统的俯视图。应当理解的是，即使图1示出了对应于图5中俯视图的实施方式，也可参照如图1中的解释，以相同方式实施诸如图3或者图4中实施方式的任何其他合适的实施方式。此外，应当理解的是，图3至图5中的任何实施方式可用于如参照图2解释的系统，具体地，干涉测量扫描和成像系统。例如，如果该系统仅使用一个单一的天线组件301，图3至图5中任一实施方式所示的第一天线块201和第二天线块202的配置（其与第三天线块203和第四天线块204的配置相同）可用于一个单一的天线组件。此外，应当理解的是，附图中的相同参考标号描述了相同元件（具体地，结合图1或者图2所解释的元件）。如上所述，图3a、图4a以及图5a各自示出了正面扫描，并且图3b、图4b以及图5b各自示出了背面扫描。
在图3a和图3b的实施方式中，第一天线块201或者第三天线块203的天线线路中仅有一个发射器元件（Tx），并且没有接收器元件。仅用于发射的天线元件Tx以具有十字叉的白色圆圈表示。因此，第一天线块201和第三天线块203各自均被设计成仅进行发射。在图3a和图3b的实施方式中，将不捕获一部分反射信号。如下所述，这仍可被信号处理单元或成像单元进行部分矫正。在图3a和图3b中，仅第二天线块202和第四天线块204具有接收器元件（Rx）。因此，第二天线块202和第四天线块204各自被设计成仅进行接收。仅用于接收的天线元件以黑色圆圈表示。
在图4a和图4b的实施方式中，仅第一天线块201或者第三天线块203的天线线路中的中间元件是发射器元件（Tx），而天线线路中的其他元件是接收器元件（Rx）。因此，第一天线块201和第三天线块203各自均被设计成进行发射和接收。参考标示Tx&Rx指示每个天线线路均包括不能切换的发射器元件和接收器元件。第二天线块202和第四天线块204各自被设计成仅进行接收。
在图5a和图5b的实施方式中，第一天线块201或者第三天线块203的天线线路中的每个元件是用于发射电磁波作为传输信号并且用于接收来自对象1的所发射的电磁波的反射的发射器/接收器元件（Tx/Rx）。发射器/接收器元件Tx/Rx以普通的白色圆圈（没有十字交叉）表示。因此，第一天线块201和第三天线块203各自均被设计成进行发射和接收。参考标示Tx/Rx指天线线路内的发射器/接收器元件可被用作发射器和接收器元件。第二天线块202和第四天线块204各自均被设计成仅进行接收。
在正面扫描时（例如，见图3a、图4a或者图5a），对对象或者主体1的前面部分进行扫描。天线线路内的每个发射器元件发送传输信号。由于被扫描的对象或者主体1的几何形状，存在接收反射信号的多种可能性。在图3a的实施方式中，存在接收反射信号的两种可能性，即，第二天线块202和第四天线块204。在图4a的实施方式和图5a的实施方式中，存在接收反射信号的三种可能性，即，第一天线块201、第二天线块202以及第四天线块204。对象或者主体1的左侧部分很可能被第四天线块204接收。对象或者主体1的其余前面部分很可能被第二天线块202接收，而其他部分将较低可能性地被第一天线块201接收。应当理解的是，当对对象或者主体1的后侧进行扫描时，将结合图3b、图4b或者图5b应用用于背面扫描的相似解释。
图6示出了扫描系统1000的第一天线组件301或者第二天线组件302的正面图，具体地，图1中所示的第一实施方式。应当理解的是，图6还示出了图3a、图3b或者图4a、图4b或者图5a、图5b的实施方式的扫描系统。天线组件301或者302包括在长轴A方向（第三（y）轴方向）上的多个天线线路或者扫描线，从而使得形成二维阵列的传感器元件或者天线元件。每个天线线路或者扫描线布置在垂直于对象1的长轴A的不同发射器/接收器平面P内（第三（y-）轴方向）。在图6中，每个天线线路201a或者203a、201b或者203b、201c或者203c以及每个天线线路202a或者204a、202b或者204b、202c或者204c均是固定天线线路。
图7示出了根据可可选实施方式的扫描系统1000的第一天线组件301或者第二天线组件的正面图。在图7中，天线组件301或者302在长轴A方向（第三（y）轴方向）上可移动，从而使得通过移动天线组件301或者302可形成多个扫描线。
为了获得完整的（3D）图像，还需要对第三（y）方向上第三维度进行扫描并且提供足够的分辨率。实现此目的有几种可能性，并且将在下面解释某些实施例。然而，本文中所描述的主要方面是如何在第一（x）方向和第二（z）方向上实现分辨率。这可结合任何合适的方法来实现第三（y）方向上的分辨率。
具体地，确定长轴A方向（第三（y）方向）上用于多个天线线路或者扫描线的像点，以用于提供对象的三维图像。在第一实施例中，使用合成孔径雷达（SAR）概念可确定像点。在第二课可选实施例中，使用波束形成概念可确定这些像点。在对至少一个相差进行确定之前，例如，可使用SAR或者波束形成概念确定长轴A方向（第三（y-）方向）上的这些像点。这提供了更佳分辨率的图像。然而，可选地，在对至少一个相差进行确定之后，例如，还可使用SAR或者波束形成概念对长轴A方向（第三（y）方向）上的这些像点进行确定。
如上，在第三（y）方向上实现分辨率的第一实施例使用合成孔径雷达（SAR）概念，其中，通过在第三（y）方向上的不同位置处发射和接收反射信号（来自对象）而在第三（y）方向上建立大孔径。在一个实施例中，如图7中的实施方式所示，这可通过在第三（y）方向上物理移动天线块实现。在第三（y）方向上的每个采样位置处且由此每个扫描线处可收集接收信号。使用SAR概念在第三（y）方向上实现分辨率的另一实施例是使用所谓的“停止-继续”SAR技术，其中，并非在第三（y）方向上移动天线块，而是发射和接收信号在一定时间被多路复用到不同的线。因此，如图6中的实施方式所示，需要完整的二维阵列的传感器元件或者天线组件，对于该二维阵列或者面板，信号可被多路复用。
如上，在第三（y）方向上提供分辨率的第二可选实施例中，可执行用于传输信号和/或接收信号的波束形成。如图6中的实施方式所示，该波束形成解决方法还需要（完整填充的）二维阵列或者面板的传感器元件或者天线元件。此外，该波束形成解决方法还需要用于二维阵列或者面板的每个天线线路的专用接收器单元和/或发射器单元，并且因此可能是用于在第三（y）方向提供分辨率的更加昂贵的替代方法。
在图6的实施方式中，天线块通常在第三（y）方向上完整填充（fully populated），而在图7的实施方式中，扫描线机械地移动。这两种实施方式之间的主要差别是扫描时间和成本。图6的实施方式较快，但是，由于硬件部件的增加而更加昂贵。图7的实施方式较低廉，但是由于移动而较慢。扫描（在第三（y）方向上）的高度取决于被扫描或者被检查的对象或者主体1的高度。当对人进行扫描时，通常，2.5m的最高高度足以，以将身高高的人考虑在内。
通常，根据本文中所描述的一方面的扫描和成像方法包括通过第一天线块201（和/或第三天线块203）发射电磁波作为传输信号103；并且通过第二天线块202（和/或第四天线块204）接收来自对象1发射的电磁波的反射作为接收信号。一个天线线路的至少一个发射器元件101和一个对应天线线路的接收器元件102形成一个扫描线。该方法进一步包括使用干涉测量方法对从接收信号105下变换的基带信号105a和105b进行处理，干涉测量方法包括确定用于每个扫描线的至少两个接收器元件，具体地，至少三个，接收信号的主信号部分被接收在该至少三个接收器元件中；并且对于其中重要接收器元件被确定的每个扫描线，确定至少第一对重要接收器元件之间的第一相差和第二对重要接收器元件之间的第二相差该方法进一步包括使用至少第一相差和第二相差提供对象1的图像。
图8示出了根据实施方式的干涉测量方法的流程图。如上所述，在步骤S10中，每个天线线路或者扫描线中的发射器元件发送传输信号103，并且信号获取单元109获得接收信号105，然后，对从接收信号105下变换的获得基带信号105a和105b进行处理。在步骤S20中，对于每个天线组件301或者302并且对于每个扫描线，确定其中接收信号的主信号部分被接收的至少两个重要接收器元件。主要接收信号可被位于每个扫描线内。换言之，其确定哪些接收器元件进行处理，以使用干涉测量方法在每个扫描线内生成图像。该确定可在具有接收器元件的每个扫描线或者天线线路内完成。可仅在具有接收器元件的一个天线块内、仅在具有接收器元件的部分天线块内或者每个天线块内对重要基线进行确定。如上所述，例如，在图4a、图4b或者图5a、图5b的每个实施方式中，该确定可在接收信号的三个天线块的每个天线线路内完成。
在一个实施例中，该确定可通过执行自适应阀值而完成。在该实施例中，计算通过所有的接收器元件接收的整体能量，然后，对应于最高测量的能量的接收器元件是包含重要接收信号的元件（因此，需要基线用于干涉测量）。在另一实施例中，可使用子空间分析方法完成该确定，例如主分量分析（PCA）。在该示例中，计算来自所有接收器元件的接收信号的协方差矩阵，使用主分量分析（PCA）对所计算的协方差矩阵进行分解，然后，确定对应于重要的主分量的接收器元件进行。应当理解的是，任何其他合适的实施例或者方法也可用于该确定。
在步骤S30中，在对重要接收器元件（基线）进行定位之后，对于其中重要接收器元件被确定的每个扫描线，确定各对重要接收器元件之间的相差例如，使用波达方向（DOA）估计算法可对相差进行确定。确定不同“共置”的接收器元件之间的相差（干涉测量相位）“共置”的接收器被界定为在具有接收器元件的至少一个天线块中的相邻的重要接收器元件102。如上所述，如果距离高于临界基线Bc，则可应用干涉测量方法。具体地，建议20%至30%的Bc因素以实现最佳性能。“共置”的接收器元件或者基线各自均可接收对应于对象或者主体1的不同部位的整个图像的不同部分，例如，人的身体。每个接收器元件处的接收信号可以是对象或者主体1的不同点之间的混合。这就在计算相差方面引起了问题并且这就是应将此考虑在内的原因。当几个不同材料属性和不同深度水平的对象被对象或者主体1隐藏时，尤其会发生该问题。为了将此考虑在内，例如，可使用波达方向（DOA）估计。
用于来自发射器元件T的每个发射信号的重要干涉测量基线之一处的整个接收信号YT可被写为：
其中，变量τi描述了有关该混合的对象（例如，主体或者身体）的每个点的反射率组成，假设该混合中不同点的最大数目是L（对应于整体接收反射率的对象的不同点的数目），重要基线的最大基线是Bmax，是对应于最大基线Bmax的相差（干涉测量相位），并且Bi是来自小于Bmax的重要基线的基线中的一个，并且η是相加噪声。应当理解的是，为简便起见，还可假设为更加复杂的噪声模型，然而，其不可被整合到上述等式（等式（4））中。正例如，通过由表示噪声的整体乘以上述等式（等式（4））的左加数（left addend）可模型化相乘噪声。使用上述整体信号YT的等式（等式（4）），对于在天线线路或者扫描线内发射的每个传输信号的接收信号可构成并且放置在单一矩阵内。然后，在DOA算法中使用这些接收信号以对来自身体每个不同点的对应反射率和相位组成进行估计。在上述等式（等式（4））中，假设接收器元件之间的距离d不统一以使得对该问题的描述更为概括。在距离统一的情况下，由此上述等式（等式（4））中的Bi值相等，接收的整体信号可被写为：
其中，Ne是最大基线Bmax中可用的接收器元件的有效数目。
通过使用算法可执行波达方向（DOA）算法，以同时使用统一或者不统一的基线求解τi和用于此目的的示例性方法是最大似然（ML）、ESPRIT、MUSIC、CAPON波束形成（诸如，2009年2月第2期第57卷IEEE传输,信号处理中Rübsamen和Greshman公开的,“Direction-of-Arrival-Estimation for Nonuniform Sensor Arrays):From ManifoldSeparation to Fourier Domain Music Methods”，通过引用将其结合在此）及其变形。在各种方法中，以整体信号YT的上述等式（等式（4））中所描述的相似方式获得用于每个传输信号的对应雷达反射率τi和相差在其中发现重要基线的每个扫描线的（基带）接收信号中对其进行估计。
图9a和图9b示出了确定图8中相差和深度值的步骤S30的两种可选实施方式。在对y方向上的像点进行确定之前，或者在对y方向上的像点进行确定之后，例如，使用如上所述的SAR或者波束形成概念可实现任何这两种实施方式。换言之，如上所述，在对至少一个相差进行确定之前或者之后，可对y方向上的像点进行确定。
在图9a或者图9b的步骤S31中，对不同天线块内的扫描线进行配准或者对准。具体地，可对准或者配准用于至少两个不同天线块内扫描线的几对重要接收器元件的每个组合之间的确定的相差。配准步骤试图寻找例如201和202的不同天线块内的构成局部图像的哪些像素属于彼此。这是因为不同天线块内每个接收器元件处的接收信号对应于身体的不同部位。换言之，将从不同天线块处的所有身体部位接收直接反射和漫射反射，并且需要找到对应的部位以对来自不同天线块处所有部位的整个图像进行重新构造。然而，因为沿着相差（干涉测量相位）计算DOA并且额定范围R也已知，所以可以使用例如简单搜索和位置算法对其进行区分并且将所有接收信号放置在图像中其对应的位置。这意味着给出接收器元件相对于彼此的几何位置和每个信号的估计DOA，对应位置在包含所有信息的单一图像中连接在一起。然而，配准之后产生的图像可能具有一些空位置，这些位置中，例如，接收信号的信号噪声比（SNR）过低。
为了解决该问题，可使用插值算法来估计从接收信号中丢失的相位。在图9a和图9b的步骤S33中，使用插值算法从确定的相差中确定丢失的相差。可使用任何合适的插值算法，诸如，应用双线性、双三次、样条或者总偏差以插入丢失位置。
图9b的实施例与图9a的实施例的不同在于通过进一步的步骤S34确定所确定的相差是否大于2π，并且如果相差被确定为大于2π，则在计算深度值z之前执行相位展开算法。可定义相差（干涉测量相位）达到2π值的模糊深度zA。可按照下列等式定义用于给定基线B的模糊深度zA。
对于给定的基线B，模糊深度zA在再不能对深度值进行解析之后定义该值。其主要由所使用的基线Bmax的最大上限、视角θ、对象的额定范围R以及操作频率f定义。
对于依据所设计扫描设置的成像算法，存在两种可能性。首先，在取决于根据模糊深度的上述等式（等式（6））选择的参数的某些设置中，根本不可能达到模糊深度zA。在这种情况下，在插值之后，可基于用于深度灵敏度的上述等式（等式（2））从相差（干涉测量相位）计算深度值z。其次，在该系统的一些参数中，模糊深度zA可被损害（trespass），即，相差（干涉测量相位）再次重叠（wrap）在2π长度间隔。在这种情况下，如图9b中步骤S34所示，在插值步骤之后，在计算深度值之前，则需要执行相位展开（unwrap）算法。相位展开的理念是当模糊深度被损害时从获得的模数（modulo-）2π相位确定绝对相位值。任何合适的算法可用于相位展开算法，例如，基于最小平方（LS）拟合的方法、分支技术、基于图表优化技术（类似置信传播和图切）以及许多其他技术。例如，该等算法的实施例可在Rosen,Hensley,Joughin,Li,Madsen,Rodriguez以及Goldstein于2000年3月的第3期第88卷IEEE协议”合成孔径干涉测量法”中找到，其通过引用结合在此。
在图9a中步骤S33的插值之后，或者在图9b中步骤S34的相位展开之后，基于确定的相差计算深度值z。具体地，对于每个扫描线，确定的相差和深度值z可用于创建对象1的图像的像点。例如，该算法可基于用于深度灵敏度的上述等式（等式（2））计算深度值z。
使用本文中所描述的成像算法执行用于人正面扫描和背面扫描的该过程（例如，见图1、图3、图4以及图5）并且对接收信号进行处理会产生2D图像（在第一（x）和第二（z）维度上）。为了对第三（y）维度进行解析，可使用诸如合成孔径雷达（SAR）概念或者波束形成概念等其他算法。可将2D图像的结果与第三（y）维度算法的结果进行组合，从而产生对象或者主体1的完整3D图像。例如，该3D图像可用于对对象或者主体1进行检查。可选地，图像增强算法可用于进一步增强例如在图1中所示的后处理单元111中实施的图像。例如，可对用于超高分辨率的成像或者降噪技术的解决方案进行组合。
在其他实施例中，例如，存在隐私问题时，可使用一些其他算法来修正信号处理单元，例如，目的是检测某些隐藏的对象或者物品并且显示该对象或者物品的概略，而无需显示该主体（人）的实际图像。在该情况下，使用对象检测算法，在图像上可自动定位可疑对象或者物品，从而允许在该主体或者人的图像上显示可疑对象或者物品的位置。例如，还可在图1的后处理单元111中实施该算法。
例如，如图1所示，图10示出了是每个天线块一部分或者附接到每个天线块的示例性接收器单元的示意性框图。在该实施例中，系统1000进一步包括用于基于传输信号103和接收信号105生成混合接收信号的I-/Q-混频器形式接收器混频器。此处，信号获取单元109包括典型的FMCW接收器。在接收器元件或者天线线路中接收的接收信号105经由低噪放大器（LNA）906被放大并且经由I-/Q-混频器905与基准传输信号103混合，从而在隔离阶段904之后获得用于两种信号的拍频（beats）信号。经由自动增益控制单元（AGC）902使用带通滤波器（BPF）903对I&Q输出进行过滤，从而经由模数转换器（ADC）901对全部动态范围进行采样。该输出是I-输出（I分支）和Q-输出（Q分支）形式的基带信号105a和105b。通常，还可使用遵照数字方法的单一分支的非I/Q混频器来获得I输出和Q输出（I/Q信号）。例如，接收器混频器可以是数字正交解调器。
图11a示出了包括仅具有根据第一实施例的接收器元件（而非发射器元件）的至少一个天线线路的天线块的示意性框图。图11b示出了仅具有根据第二实施例的接收器元件（而非发射器元件）的天线线路的示意性框图。这两种实施例是用于一个天线线路的两种不同解决方案。在图11a的第一实施例中，每个接收器元件102均连接到一个接收器块1004。在图11b的第二实施例中，使用切换器（switch）1005将接收器元件切换成单一的接收器1004。例如，对该解决方案的选择不取决于在图3a、图3b或者图4a、图4b或者图5a、图5b中所描述的第一（x）方向上选择的扫描解决方案。
在图11a中具有接收器元件（Rx）的天线线路的第一实施例中，提供用于N个接收器元件102中每个的接收器1004。为简便起见，图11a中仅示出了N个接收器中的两个接收器1004。在图11a的该实施例中，参考信号经由功率分配器1001驱动给N个接收器1004。在数据总线1002中收集N个接收器元件102的I输出和Q输出。在图11b中具有接收器元件（Rx）的天线线路的第二实施例中，使用切换器1005将单一接收器1004依次切换至N个接收器元件102。在这种情况下，信号获取单元109可定义哪个接收器元件102的信号需要经由（N：1）切换器1005被驱动给接收器1004。图11a中第一实施例的优点在于因为不需要进行连续接收，但可进行并行接收，所以扫描时间快N倍。与第一实施例相比较，因为每个天线线路需要N个接收器元件，所以图11b中的第二实施例成本较低。
图12a示出了具有单一发射器元件的天线线路，具体地，示出了图3a和图3b中所示的实施方式的天线线路。在图12a的实施例中，（第一天线块201或者第三天线块203的）每个天线线路仅包括单一的发射天线101。传输信号（Tx信号）被递送给单一的发射器元件101。
图12b示出了具有单一发射器元件和多个接收器元件的天线线路的示意性框图，具体地，示出了图4a和图4b中所示的实施方式的天线线路的示意性框图。在图12b的实施例中，每个天线线路均包括一个第一的发射天线101和N个接收天线。在图12b所示的该实施例中，Tx信号经由功率分配器1102被递送给发射天线和Rx线1104。这使得将信号导出给发射天线，并且同时将该信号作为接收线的基准。在Rx线部分中所描述的相同指示中，此处可应用针对Rx线解释的两个选项。
图12c示出了具有发射器/接收器元件的天线线路的示意性框图，具体地，示出了图5a和图5b中所示的实施方式的天线线路的示意性框图。在图12b的实施例中，每个天线线路均包括可进行发射和接收的M个发射器/接收器元件。在本实施例中，可依次地选择M个发射器/接收器元件中的一个发射器/接收器元件来发射传输信号，同时其他M-1个发射器/接收器元件接收传输信号。在图12c所示的实施例中，信号获取单元109可定义传输信号经由（M:1）切换器1105连接到哪个天线。M数目的循环器（circulator）1107可定义发射器/接收器元件是否连接到发射或者接收线。如果需要，循环器1107允许同时使用发射/接收模型。在数据总线1108中收集M个接收器1106的I输出和Q输出。为简便起见，图12c中仅示出了M个接收器的两个接收器1106。
图12d示出了第一天线组件或者第二天线组件的示意性框图，具体地，示出了图6中所示的实施方式的天线组件。参照图12d，对将单一图像解决方案扩展到天线块的第三（y）方向上（由此形成阵列或者面板的选项）进行解释。依据在第三（y）方向上使用的扫描技术，具有发射器元件的第一天线块201或者第二天线块203（Tx/Rx面板）和仅具有接收器元件（Rx面板）的第二天线块202或者第四天线块204从所描述的天线线路扩展。
图6示出了如何解决在第三（y）方向进行扫描的第一实施例，其中，Tx面板和Rx面板分别被填充有多个Tx/Rx线和Rx线。如上所述，对于第三（y）方向，该解决方案可用于“停止和继续”SAR和波束形成概念。图12d示出了具有K个线的Tx/Rx面板的整体实施方式。
在图12d的实施方式中，数字平台1201指导如何经由控制输出进行扫描并且经由数据输入从接收器元件收集数据。分别在直接数字合成器（DDS）1203和本机振荡器1202中从面板分别生成基带啁啾和基准信号。使用功率分配器120将这些信号驱动给Tx/Rx面板和Rx面板。
在Tx/Rx面板中，在第一阶段中由DDS1203在基带中生成传输信号。然后，其与由振荡器1202生成的基准信号上变换并且混合（经由混频器1205）。然后，使用乘法器1206对传输信号的带进行扩展。最终，使用带通滤波器（BPF）对该信号进行过滤以抑制不需要的频率分量。下一阶段是将传输信号切换至其中需要进行扫描的K个天线线路中的每个天线线路。为此，在切换器1209之前，经由功率放大器（PA）1208对传输信号进行放大，以对由切换器1209引起的损失进行补偿。本实施例中所使用的Tx线1212是图12c中所示的解决方案。传输信号用于传输并且用作接收过程中的基准。使用数据总线1210收集M个接收器元件的I输出和Q输出，并且I输出和Q输出被直送给数字平台1201。
对于Rx面板，以用于Tx/Rx面板的相同方式生成接收中使用的以获得拍频的基准信号。如在这种情况下使用的功率分配器1213，因为该信号在完整的扫描过程中可出现在所有的Rx线中并且因为该信号的功率电平在接收中不是问题，所以区别在于如何将信号导出到K个线。使用数据总线1201收集N个接收器的I输出和Q输出，并且I输出和Q输出以与Tx/Rx面板的相同方式被直送给数字平台1201。
在附图和上述描述中已经详细地示出和描述了本发明，但是，该示出和描述被视为示出性或者示例性并且不受限制。本发明不局限于所公开的实施方式。从附图、公开以及所附权利要求中可知，本领域技术人员在实施所请求的发明时可理解和实现所公开实施方式的其他变形。
在本权利要求中，词语“包括”并不排除其他元件或者步骤，并且非限定性冠词“一（a）”或者“一个（an）”并不排除复数。一个单一元件或者其他单元可执行权利要求中所述的几个项的功能。不争的事实是互不相同的从属权利要求中所述的特定措施并不表明这些措施的组合不能被利用。
计算机程序可存储/分布在合适的非易失性介质上，诸如，与其他硬件一起提供或者作为其他硬件一部分的光学存储介质或者固态介质，但是，还可以其他形式分布，诸如，经由因特网或者其他有线或者无线电信系统。
权利要求中的任何参考标示不得被解释为限制该范围。
其遵照进一步实施方式的列表：
1.一种用于利用电磁波对对象（1）进行扫描并提供所述对象（1）的图像的干涉测量扫描系统（1000），该系统包括：
第一天线组件（301），包括：
第一天线块（201），包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括用于发射电磁波作为传输信号（103）的至少一个发射器元件（101）；以及
第二天线块（202），包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括布置在扫描线内的至少三个接收器元件（102a，102b，102c），以用于接收来自对象（1）的所发射的电磁波的反射作为接收信号（105），一个天线线路的至少一个发射器元件（101）与一个对应天线线路的接收器元件（102）形成一个扫描线；
该系统进一步包括用于使用干涉测量方法对从所述接收信号（105）下变换的基带信号（105a,105b）进行处理的至少一个信号处理单元（100），干涉测量方法包括确定用于每个扫描线的至少三个重要接收器元件，接收信号的主信号部分被接收在该至少三个重要接收器元件中；并且对于其中重要接收器元件被确定的每个扫描线，确定至少第一对重要接收器元件之间的第一相差和第二对重要接收器元件之间的第二相差其中，该至少一个信号处理器（100）被配置成使用至少第一相差和第二相差提供对象（1）的图像。
2.根据实施方式1所述的系统，其中，第一天线块（201）与第二天线块（202）被布置成彼此邻接。
3.根据实施方式1所述的系统，其中，第一天线块（201）与第二天线块（202）被布置成彼此相对。
4.根据实施方式1至3中任一种所述的系统，其中，第一天线组件（301）是该系统的单一天线组件。
5.根据实施方式1至3中任一种所述的系统（1000），进一步包括第二天线组件（302），第二天线组件（302）包括：
第三天线块（203），包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括用于发射电磁波作为传输信号（103）的至少一个发射器元件（101）；和
第四天线块（204），包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路仅包括用于接收来自对象（1）的所发射的电磁波的反射作为接收信号（105）的接收器元件（102）。
6.根据之前实施方式中任一种所述的系统（1000），对象（1）具有长轴（A），长轴（A）定义具有第一、第二、第三以及第四象限（I，II，III，IV）的坐标系的一个轴，第一天线块（201）布置在第一象限（I）内和/或第二天线块（202）布置在邻接第一象限（I）的第二象限（II）内。
7.根据实施方式5和6所述的系统（1000），第三天线块（203）布置在第三象限（III）内和/或第四天线块（204）布置在邻接第三象限（III）的第四象限（IV）内。
8.根据实施方式6至7中任一种所述的系统，第三象限（III）与第一象限（I）对角线式相对。
9.根据实施方式6至8中任一种所述的系统，其中，坐标系具有原点（O）、第一轴（x）以及第二轴（z），其中，第三轴（y）在长轴（A）的方向上。
10.根据实施方式9所述的系统，其中，对于每个天线组件（301，302），一个天线线路的至少一个发射器元件（101）和一个对应天线线路的接收器元件（102）被布置在垂直于对象（1）的长轴（A）的同一发射器/接收器平面（P）内。
11.根据实施方式9或者10所述的系统，其中，每个天线线路均被布置成平行于第一轴（x）。
12.根据实施方式6至11中任一种所述的系统，其中，每个发射器元件（101）和/或每个接收器元件（102）均以非法线角和/或非零角（θ）布置在坐标系内。
13.根据之前实施方式中任一种所述的系统，其中，对于每个天线组件（301，302），一个天线线路的至少一个发射器元件（101）和一个对应天线线路的接收器元件（102）形成一个扫描线。
14.根据之前实施方式中任一种所述的系统，第一天线块（201）的每个天线线路和/或第三天线块（203）的每个天线线路均包括多个发射器元件（101）。
15.根据实施方式14所述的系统，其中，相继发射每个天线线路的发射器元件（101）的传输信号。
16.根据实施方式14所述的系统，其中，使用信号多路复用概念并行发射每个天线线路的发射器元件（101）的传输信号。
17.根据之前实施方式中任一种所述的系统，第二天线块（202）的每个天线线路和/或第四天线块（204）的每个天线线路包括至少三个接收器元件（102a，102b，102c）。
18。根据之前实施方式中任一种所述的系统，其中，第一天线块（201）和/或第三天线块（203）的至少一个发射器元件（101）是用于发射电磁波作为传输信号并且用于接收来自对象（1）的所发射的电磁波的反射的发射器/接收器元件。
19.根据之前实施方式中任一种所述的系统，其中，每个天线线路是固定天线线路。
20.根据之前实施方式中任一种所述的系统，每个天线组件（301，302）均包括位于长轴（A）方向上的多个天线线路或者扫描线，从而形成二维阵列的传感器元件。
21.根据实施方式20所述的系统，其中，每个天线线路或者扫描线均被布置在垂直于对象（1）的长轴的不同发射器/接收器平面（P）内。
22.根据之前实施方式中任一种所述的系统，其中，每个天线线路（301，302）在长轴（A）方向上可移动，从而通过移动天线组件（301，302）可形成多个扫描线。
23.根据之前实施方式中任一种所述的系统，进一步包括用于生成FMCW传输信号（103）或者脉冲传输信号（103）的信号生成器，
24.根据之前实施方式中任一种所述的系统，该系统进一步包括用于基于传输信号（103）和接收信号（105）生成混合接收信号的混频接收器。
25.根据实施方式24所述的系统，其中，混频接收器是I-/Q-混频器。
26.根据之前实施方式中任一种所述的系统，其中，扫描线中接收器元件（102）的数目高于重要接收器元件的数目。
27.根据之前实施方式中任一种所述的系统，该至少一个信号处理器（100）被配置为对于其中重要接收器元件被确定的每个扫描线，确定每对所述重要接收器元件之间的相差。
28.根据之前实施方式中任一种所述的系统，该至少一个信号处理器（100）被配置成使用波达方向（DOA）估计算法确定至少两个相差（和）。
29.根据之前实施方式中任一种所述的系统，所述至少一个信号处理器（100）被配置成对于至少两个不同天线块内的扫描线，将各对重要接收器元件的每个组合之间的确定的相差进行配准或者对准。
30.根据之前实施方式中任一项所述的系统，该至少一个信号处理器（100）被配置成确定在长轴（A）的方向（y）上的多个天线线路或者扫描线的像点，以用于提供对象的三维图像。
31.根据实施方式30所述的系统，其中，使用合成孔径雷达概念或者使用波束形成概念确定长轴（A）的方向（y）上的多个天线线路或者扫描线的像点。
32.根据实施方式30或者31所述的系统，该至少一个信号处理器（100）被配置成在确定至少一个相差之前确定长轴（A）的方向（y）上的多个天线线路或者扫描线的像点。
33.根据实施方式30或者31所述的系统，该至少一个信号处理器（100）被配置成在确定至少一个相差之后确定长轴（A）的方向（y）上的多个天线线路或者扫描线的像点。
34.根据之前实施方式中任一种所述的系统，该至少一个信号处理器（100）被配置成使用插值算法根据所确定的相差估计丢失相差。
35.根据之前实施方式中任一种所述的系统，该至少一个信号处理器（100）被配置成基于所确定的相差计算深度值（z）。
36.根据实施方式35所述的系统，该至少一个信号处理器（100）被配置成确定所确定的相差是否大于2π，并且如果该相差被确定为大于2π，则在计算深度值（z）之前执行相位展开算法。
37.根据之前实施方式中任一种所述的系统，其中，对于每个扫描线，所确定的相差和深度值（z）用于创建对象（1）的图像的像点。
38.根据之前实施方式中任一种所述的系统，该至少一个信号处理器（100）被配置成执行图象增强算法，以增强图像。
39.根据之前实施方式中任一种所述的系统，该至少一个信号处理器（100）被配置成在图像中自动定位可疑对象或者物品。
40.根据之前实施方式中任一种所述的系统，其中，电磁波在1GHz到10THz的范围内。
41.根据之前实施方式中任一种所述的系统，其中，电磁波是毫米波。
Claims (43)
1.一种用于利用电磁波对对象(1)进行扫描的干涉测量扫描系统(1000)，所述对象(1)具有长轴(A)，所述长轴(A)定义具有第一象限(I)、第二象限(II)、第三象限(III)以及第四象限(IV)的坐标系的一个轴，所述系统包括：
第一天线组件(301)，包括：
第一天线块(201)，包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括用于发射电磁波作为传输信号(103)的至少一个发射器元件(101)，所述第一天线块(201)布置在所述第一象限(I)内；以及
第二天线块(202)，包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路仅包括用于接收来自所述对象(1)的所发射的电磁波的反射作为接收信号(105)的接收器元件(102)，所述第二天线块(202)布置在邻接所述第一象限(I)的所述第二象限(II)内；
第二天线组件(302)，包括：
第三天线块(203)，包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括用于发射电磁波作为传输信号(103)的至少一个发射器元件(101)，所述第三天线块(203)被布置在所述第三象限(III)内；以及
第四天线块(204)，包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路仅包括用于接收来自所述对象(1)的所发射的电磁波的反射作为接收信号(105)的接收器元件(102)，所述第四天线块(204)布置在邻接所述第三象限(III)的所述第四象限(IV)内；
所述系统进一步包括用于使用干涉测量方法对从所述接收信号(105)下变换的基带信号(105a，105b)进行处理的至少一个信号处理单元(100)，所述干涉测量方法包括确定在特定接收器元件(102)之间的至少一个相差
2.根据权利要求1所述的系统，所述第三象限(III)与所述第一象限(I)对角线式相对。
3.根据权利要求1或者2所述的系统，其中，所述坐标系具有原点(O)、第一轴(x)、以及第二轴(z)，其中，第三轴(y)在所述长轴(A)的方向上。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，对于每个天线组件(301，302)，一个天线线路的所述至少一个发射器元件(101)和一个对应天线线路的所述接收器元件(102)布置在垂直于所述对象(1)的所述长轴(A)的同一发射器/接收器平面(P)内。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，每个天线线路均被布置成平行于所述第一轴(x)。
6.根据权利要求3所述的系统，其中，每个发射器元件(101)和/或每个接收器元件(102)均以非法线角和/或非零角(θ)布置在所述坐标系内。
7.根据权利要求3所述的系统，其中，对于每个天线组件(301，302)，一个天线线路的所述至少一个发射器元件(101)和一个对应天线线路的所述接收器元件(102)形成一个扫描线。
8.根据权利要求1所述的系统，所述第一天线块(201)的每个天线线路和/或所述第三天线块(203)的每个天线线路均包括多个发射器元件(101)。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，依次发射每个天线线路的所述发射器元件(101)的所述传输信号。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，使用信号多路复用概念并行发射每个天线线路的所述发射器元件(101)的所述传输信号。
11.根据权利要求1所述的系统，所述第二天线块(202)的每个天线线路和/或所述第四天线块(204)的每个天线线路包括至少三个接收器元件(102a，102b，102c)。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一天线块(201)和/或所述第三天线块(203)的所述至少一个发射器元件(101)是用于发射电磁波作为传输信号并且用于接收来自所述对象(1)的所发射的电磁波的反射的发射器/接收器元件。
13.根据权利要求4所述的系统，其中，每个天线线路是固定天线线路。
14.根据权利要求1所述的系统，每个天线组件(301，302)均包括位于所述长轴(A)的方向上的多个天线线路或者扫描线，从而形成二维阵列的传感器元件。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，每个天线线路或者扫描线均被布置在垂直于所述对象(1)的所述长轴的不同发射器/接收器平面(P)内。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，每个天线线路(301，302)在所述长轴(A)的方向上可移动，从而通过移动所述天线组件(301，302)能形成多个扫描线。
17.根据权利要求1所述的系统，进一步包括用于生成FMCW传输信号(103)或者脉冲传输信号(103)的信号生成器。
18.根据权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括用于基于所述传输信号(103)和所述接收信号(105)生成混合接收信号的混频接收器。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述混频接收器是I-/Q-混频器。
20.根据权利要求1所述的系统，所述至少一个相差包括第一相差和第二相差
21.根据权利要求1所述的系统，进一步被配置成用于提供所述对象(1)的图像。
22.根据权利要求21所述的系统，所述至少一个信号处理单元(100)被配置成使用所述至少一个相差提供所述对象(1)的所述图像。
23.根据权利要求1所述的系统，所述至少一个信号处理单元(100)被配置成为每个扫描线确定至少两个重要接收器元件，在该至少两个重要接收器元件处所述接收信号的主信号部分被接收。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，扫描线中的接收器元件(102)的数目高于重要接收器元件的数目。
25.根据权利要求23所述的系统，所述至少一个信号处理单元(100)被配置为对于其中重要接收器元件被确定的每个扫描线，确定每对所述重要接收器元件之间的相差。
26.根据权利要求23或者25所述的系统，所述至少一个信号处理单元(100)被配置为对于其中重要接收器元件被确定的每个扫描线，确定第一对重要接收器元件之间的第一相差和第二对重要接收器元件之间的第二相差
27.根据权利要求25所述的系统，所述至少一个信号处理单元(100)被配置为使用波达方向(DOA)估计算法确定至少两个相差(和)。
28.根据权利要求23所述的系统，所述至少一个信号处理单元(100)被配置为对于至少两个不同天线块内的扫描线，配准或者对准各对重要接收器元件的每个组合之间的所确定的相差。
29.根据权利要求1所述的系统，所述至少一个信号处理单元(100)被配置为确定在所述长轴(A)的方向(y)上的多个天线线路或者扫描线的像点，以用于提供所述对象的三维图像。
30.根据权利要求29所述的系统，其中，使用合成孔径雷达概念或者使用波束形成概念确定所述长轴(A)的方向(y)上的多个天线线路或者扫描线的所述像点。
31.根据权利要求29或者30所述的系统，所述至少一个信号处理单元(100)被配置为在确定所述至少一个相差之前确定所述长轴(A)的方向(y)上的多个天线线路或者扫描线的所述像点。
32.根据权利要求29或者30所述的系统，所述至少一个信号处理单元(100)被配置成在确定所述至少一个相差之后确定所述长轴(A)的方向(y)上的多个天线线路或者扫描线的所述像点。
33.根据权利要求1所述的系统，所述至少一个信号处理单元(100)被配置成使用插值算法根据所确定的相差估计丢失相差。
34.根据权利要求21所述的系统，所述至少一个信号处理单元(100)被配置成基于所确定的相差计算深度值(z)。
35.根据权利要求34所述的系统，所述至少一个信号处理单元(100)被配置成确定所确定的相差是否大于2π，并且如果所述相差被确定为大于2π，则在计算深度值(z)之前执行相位展开算法。
36.根据权利要求34或者35所述的系统，其中，对于每个扫描线，所确定相差和深度值(z)用于创建所述对象(1)的所述图像的像点。
37.根据权利要求21所述的系统，所述至少一个信号处理单元(100)被配置为执行图像增强算法，以增强所述图像。
38.根据权利要求21所述的系统，所述至少一个信号处理单元(100)被配置为将可疑对象或者物品自动定位在所述图像中。
39.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电磁波在1GHz到10THz的范围内。
40.根据权利要求39所述的系统，其中，所述电磁波是毫米波。
41.一种用于对利用电磁波对对象(1)进行扫描并且用于提供所述对象(1)的图像的干涉测量扫描和成像系统(1000)，所述系统包括：
第一天线组件(301)，包括：
第一天线块(201)，包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括用于发射电磁波作为传输信号(103)的至少一个发射器元件(101)；以及
第二天线块(202)，包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括布置在扫描线内的至少三个接收器元件(102a，102b，102c)，以用于接收来自所述对象(1)的所发射的电磁波的反射作为接收信号(105)，一个天线线路的所述至少一个发射器元件(101)和一个对应天线线路的所述接收器元件(102)形成一个扫描线；
所述系统进一步包括至少一个信号处理单元(100)，所述至少一个信号处理单元(100)用于使用干涉测量方法对从所述接收信号(105)下变换的基带信号(105a，105b)进行处理，所述干涉测量方法包括为每个扫描线确定至少三个重要接收器元件，在该至少三个重要接收器元件中所述接收信号的主信号部分被接收；并且对于其中重要接收器元件被确定的每个扫描线，确定至少第一对重要接收器元件之间的第一相差和第二对重要接收器元件之间的第二相差其中，所述至少一个信号处理单元(100)被配置成使用所述至少第一相差和所述第二相差提供所述对象(1)的图像。
42.一种用于利用电磁波对对象(1)进行扫描的干涉测量扫描方法，所述对象(1)具有长轴(A)，所述长轴(A)定义具有第一象限(I)、第二象限(II)、第三象限(III)以及第四象限(IV)的坐标系的一个轴，所述方法包括：
通过第一天线块(201)发射电磁波作为传输信号(103)，所述第一天线块(201)包括具有至少一个发射器元件(101)的至少一个天线线路，所述第一天线块(201)布置在所述第一象限(I)内；并且
通过第二天线块(202)接收来自所述对象(1)的所发射的电磁波的反射作为接收信号(105)，所述第二天线块(202)包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路仅包括接收器元件(102)，所述第二天线块(202)布置在邻接所述第一象限(I)的所述第二象限(II)内；
通过第三天线块(203)发射电磁波作为传输信号(103)，所述第三天线块(203)包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括至少一个发射器元件(101)，所述第三天线块(203)布置在所述第三象限(III)内；并且
通过第四天线块(204)接收来自所述对象(1)的所发射的电磁波的反射作为接收信号(105)，所述第四天线块(204)包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路仅包括接收器元件(102)，所述第四天线块(204)布置在邻接所述第三象限(III)的所述第四象限(IV)内；
使用干涉测量方法对从所述接收信号(105)下变换的基带信号(105a，105b)进行处理，所述干涉测量方法包括确定特定接收器元件(102)之间的至少一个相差
43.一种用于利用电磁波对对象(1)进行扫描并且用于提供所述对象(1)的图像的干涉测量扫描和成像方法，所述方法包括：
通过第一天线块(201)发射电磁波作为传输信号(103)，所述第一天线块(201)包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括至少一个发射器元件(101)；并且
通过第二天线块(202)接收来自所述对象(1)的所发射的电磁波的反射作为接收信号(105)，所述第二天线块(202)包括至少一个天线线路，该至少一个天线线路包括至少三个接收器元件(102a，102b，102c)，一个天线线路的所述至少一个发射器元件(101)和一个对应天线线路的所述接收器元件(102)形成一个扫描线；
使用干涉测量方法对从所述接收信号(105)下变换的基带信号(105a，105b)进行处理，所述干涉测量方法包括：
为每个扫描线确定至少三个重要接收器元件，在所述至少三个重要接收器元件中所述接收信号的主信号部分被接收；并且
对其中重要接收器元件被确定的重要接收器元件的每个扫描线，确定至少第一对重要接收器元件之间的第一相差和第二对重要接收器元件之间的第二相差
使用所述至少第一相差和所述第二相差提供所述对象(1)的图像。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP11180967 | 2011-09-12 | ||
| EP11180967.9 | 2011-09-12 | ||
| PCT/EP2012/067464 WO2013037701A1 (en) | 2011-09-12 | 2012-09-07 | Interferometric scanning system and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103782191A CN103782191A (zh) | 2014-05-07 |
| CN103782191B true CN103782191B (zh) | 2017-09-08 |
Family
ID=46880680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201280044195.9A Expired - Fee Related CN103782191B (zh) | 2011-09-12 | 2012-09-07 | 干涉测量扫描系统和方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103782191B (zh) |
| WO (1) | WO2013037701A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102014210227A1 (de) * | 2014-01-23 | 2015-07-23 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | System und Verfahren zur effizienten Abtastung von Gegenständen |
| CN108254743A (zh) * | 2016-12-28 | 2018-07-06 | 富士通株式会社 | 信息提取装置、物品检测装置 |
| JP2019015706A (ja) * | 2017-07-11 | 2019-01-31 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像装置及びモニタリング装置 |
| CN113126084A (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 同方威视技术股份有限公司 | 用于主动式毫米波安检成像的多发多收天线阵列布置、人体安检设备和方法 |
| CN112505654B (zh) * | 2020-11-27 | 2024-08-30 | 杭州睿影科技有限公司 | 一种阵面扫描装置、以及安检系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0898174A1 (en) * | 1997-08-18 | 1999-02-24 | Fujitsu Limited | Radar apparatus |
| CN1573356A (zh) * | 2003-06-09 | 2005-02-02 | 富士通天株式会社 | 接收扫描反射波的雷达装置 |
| CN1779442A (zh) * | 2004-11-24 | 2006-05-31 | 安捷伦科技有限公司 | 使用微波成像进行安全检查的系统和方法 |
| CN101614722A (zh) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | 同方威视技术股份有限公司 | 一种人员安全检查系统 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6992616B2 (en) * | 2003-12-05 | 2006-01-31 | Safeview, Inc. | Millimeter-wave active imaging system |
| WO2005069037A1 (ja) * | 2004-01-15 | 2005-07-28 | Fujitsu Ten Limited | レーダ装置 |
| DE102005016106A1 (de) | 2005-04-08 | 2006-10-19 | Smiths Heimann Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Abbildung von Prüfobjekten mit Hilfe von Millimeterwellen, insbesondere zur Kontrolle von Personen auf verdächtige Gegenstände |
-
2012
- 2012-09-07 WO PCT/EP2012/067464 patent/WO2013037701A1/en active Application Filing
- 2012-09-07 CN CN201280044195.9A patent/CN103782191B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0898174A1 (en) * | 1997-08-18 | 1999-02-24 | Fujitsu Limited | Radar apparatus |
| CN1573356A (zh) * | 2003-06-09 | 2005-02-02 | 富士通天株式会社 | 接收扫描反射波的雷达装置 |
| CN1779442A (zh) * | 2004-11-24 | 2006-05-31 | 安捷伦科技有限公司 | 使用微波成像进行安全检查的系统和方法 |
| CN101614722A (zh) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | 同方威视技术股份有限公司 | 一种人员安全检查系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2013037701A1 (en) | 2013-03-21 |
| CN103782191A (zh) | 2014-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yanik et al. | Development and demonstration of MIMO-SAR mmWave imaging testbeds | |
| JP7379622B2 (ja) | システム及び検査方法 | |
| US11715228B2 (en) | Imaging systems and related methods including radar imaging with moving arrays or moving targets | |
| US8912946B2 (en) | Submillimeter radar using signals reflected from multiple angles | |
| CN103782191B (zh) | 干涉测量扫描系统和方法 | |
| JP6073680B2 (ja) | 位相情報を用いたサブミリ波レーダー | |
| US8060339B2 (en) | Multistatic concealed object detection | |
| US7515916B1 (en) | Method and apparatus for multi-dimensional channel sounding and radio frequency propagation measurements | |
| JP2017215328A (ja) | アンテナローブが狭く、かつ角度検出範囲が広いイメージング・レーダセンサ | |
| WO2011047426A1 (en) | Wide area detection of insects using reflected microwaves | |
| JPWO2017159521A1 (ja) | 物体検知装置および物体検知方法 | |
| KR101615151B1 (ko) | 저피탐 표적에 대한 ＭＩＭＯ ＩｎＩＳＡＲ영상형성방법 | |
| CN111025423B (zh) | 主动式毫米波实时三维成像安检系统的校准系统及方法 | |
| KR101224075B1 (ko) | 은폐된 지형지물에 대한 영상이미지를 도화하는 정밀영상도화시스템 | |
| Longstaff et al. | MIMO radar developments at Teledyne Australia | |
| JP2013210268A (ja) | ２次元像再構成方法 | |
| RU2522853C1 (ru) | Способ и устройство обнаружения и идентификации предметов, спрятанных под одеждой на теле человека | |
| Cetinkaya et al. | Near field beam patterns of circularly rotating phased array | |
| JP2013113644A (ja) | レーダ装置 | |
| WO2019059115A1 (ja) | レーダ装置、アンテナ装置 | |
| Kavitha et al. | Active Electronically Steered Array (AESA) radar data visualization software | |
| Gao et al. | A Millimeter-wave Personnel Imager Based on the E-band Sparse Polyline Array | |
| Wicks et al. | Adaptive tomographic sensors for below ground imaging | |
| CN119044965A (zh) | 一种基于同频正交信号的多视角分布式穿墙雷达系统 | |
| Yarman et al. | Synthetic aperture hitchhiker imaging using non-cooperative sources of opportunity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170908 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |