Локационное радиовидение с контролируемым сканированием

• Автор: Федянин, Иван Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 92 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ДОСМОТРОВЫХ СИСТЕМ

1.1. Бесконтактные средства досмотра

1.2. Радиоволновые средства досмотра

1.3. Системы пассивного радиовидения

Глава 2. МИКРОВОЛНОВЫЙ ДОПЛЕРОВСКИЙ ДАТЧИК

2.1. Описание и принцип работы датчика

2.2. Проникающая способность излучения датчика

Глава 3. МЕТОД ТОМОСИНТЕЗА

3.1. Описание метода синтезирования с использованием эффекта

Доплера
3.2. Оценка разрешающей способности метода синтезирования
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ С
КОНТРОЛИРУЕМЫМ СКАНИРОВАНИЕМ
4.1. Основные элементы экспериментальной установки
4.2. Система позиционирования элементов решетки
4.3. Координаты датчиков решётки
4.4. Радиоволновая голограмма тестовой сцены
4.5. Аппаратная функция системы
4.6. Восстановление изображения объектов тестовой сцены
4.7. Восстановление изображения без координатной привязки
Заключение
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
Литература

Введение
Актуальность
Глобализация современного мира приводит к тому, что пассажирооборот между городами и странами неуклонно растет. По данным интернета, статистика перевозок пассажиров говорит о том, что за последние пять лет общий объем пассажирооборота, только в России, увеличился с
473,3 до 483,9 млрд. пассажиро-километров, причем в основном за счет воздушного транспорта. Это означает постоянное увеличение нагрузки на аэропорты, а следовательно, на обслуживающий персонал и службы безопасности. Растет население крупных городов, и основная нагрузка по перевозу местных жителей ложится на городской транспорт, в частности метро. Печально известные события, связанные с терактами в аэропортах и станциях метро, демонстрируют несовершенство современных средств досмотра пассажиров. Проведение массовых мероприятий, по типу олимпийских игр, концертов, футбольных матчей собирает огромное количество людей со всего мира и, очевидно, такие мероприятия должны проводиться максимально безопасно для желающих их посетить. Поэтому основной задачей для служб безопасности является своевременное выявление граждан с представляющими потенциальную угрозу намерениями, обнаружение и визуализация опасных предметов, в частности, скрытых под одеждой, в ручной клади или в багаже.
Очень важно при этом обеспечить быстрый и бесконтактный досмотр, не создавая паники и не задерживая людей. Современные службы безопасности для поиска опасных предметов, чаще всего, используют стационарные рамки металлодетекторов или ручные металлодетекторы, которые имеют ограниченный спектр применений — они эффективны только для обнаружения металлических предметов и не могут показать форму этих предметов. Наиболее достоверную информацию о скрытых предметах дает
рентгеновская интроскопия. Однако используют интроскопы в основном для досмотра багажа, так как рентгеновское излучение потенциально опасно для человека и живых организмов. Радиоволновые томографы миллиметрового диапазона длин волн призваны восполнить существующий пробел в системах контроля. Сейчас эти устройства начинают широко применяться в крупных аэропортах и других общественно значимых местах. Однако такие устройства остаются пока достаточного громоздкими и дорогостоящими, так что покупать их могут очень крупные компании.
В общем, можно резюмировать, что у современных служб безопасности нет доступного, с точки зрения финансов, и универсального прибора для быстрого досмотра граждан. Очевидно, прибор должен иметь габариты ручного металлодетектора, быть безвредным для окружающих и способный выводить легко читаемое изображение, т.е. работать в миллиметровом диапазоне длин волн. В данной диссертационной работе проводится попытка реализовать прототип такого устройства, которое было бы способно без вреда для человека бесконтактно «заглянуть» под его одежду с помощью радиоволн. При этом исключается применение дорогостоящей элементной базы, значительно уменьшаются массогабаритные параметры, а быстродействие, наоборот, возрастает. Этот эффект достигается за счет объединения новой идеи реализации схемы сканирования и нового метода восстановления томографических изображений.
Цель работы
Данная работа имеет своей целью создание бесконтактной томографической системы радиовидения на основе объединения в линейную решетку микроволновых доплеровских датчиков (МИД) перемещений, использующей технологии синтезирования большой апертуры при произвольном, но контролируемом ручном перемещении решетки вблизи зондируемой сцены неоднородностей.

Таким образом, минимальный коэффициент прохождения (передачи) на частоте 24 ГГц имеет значение И/14 = 0,7. Это означает, что коэффициент прохождения на данной частоте для перечисленных материалов близок к единице. Можно сделать вывод, что в обычных условиях одежда не является серьезной преградой для выбранной в экспериментах частоты 24 ГГц.
Но какое влияние оказывает излучение МДД на человека? Поскольку предполагается поиск объектов на теле человека и изначально условием создания радиоволнового сканера являлась безвредность процедуры досмотра для человека, то необходимо провести расчет плотности энергии на теле человека в момент его сканирования.
По российским стандартам предельно допустимая для человека норма СВЧ облучения составляет 200 мкВт час./кв.см [22-25]. В пересчете на энергию это составляет 0тах =0,72 Дж/кв.см. Сопоставим эту величину с создаваемым МДД изучением. При мощности излучения в 40 мВт на расстоянии /- = 10 см от МДД создается плотность мощности излучения (величина вектора Пойнтинга), определяемая как
П = Н/2яг2 =63.7 мкВт/кв.см.
При временной экспозиции за / = 10 с это равнозначно созданию (выделению) плотности энергии на теле человека, равной (7 = 0,636 мДж/кв.см, что на три порядка ниже предельно допустимой нормы. Однако эта оценка сделана для одного МДД. При одновременной работе N = 16 датчиков величина Q увеличивается в N раз и составляет N ()= 0,01 Дж/кв.см. Видно, что полученная величина в 72 раза (на 18,5 дБ) меньше предельно допустимого значения. При использовании N = 32 датчиков расчетная величина выделяемой энергии возрастает, но не в 2 раза, а меньше, поскольку диаграммы направленности передней и задней линеек МДД направлены в разные стороны.
Сопоставим теперь создаваемую ручным сканером мощность с мощностью излучения сотовых телефонов. Например, для