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 中国科学院上海微系统与信息技术研究所,中国科学院太赫兹固态技术重点实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
设计了一种应用于毫米波开关及限幅器的异质结AlGaAs/GaAs PIN二极管材料结构,接着对影响二极管性能的两个主要因素(Al掺杂量和I层厚度)进行分析和优化,然后采用分子束外延与半导体工艺流片制备出了验证器件。对该器件进行测试,测试结果表明,所制备的PIN二极管的开启电压为1.06 V,击穿电压为26 V;在1~40 GHz频率范围内,该二极管的插入损耗为1 dB左右,隔离度为12 dB(频率为30 GHz时)。所制备二极管可应用于毫米波开关和限幅器电路中。
材料 PIN二极管 异质结 I-V特性 S参数 激光与光电子学进展
2020, 57(23): 231604
中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海 200050
常规多普勒信号识别主要以多普勒信号幅值作为判定依据。该方法在扇面波束探测器的目标识别过程中，由于多普勒时域波形变窄，存在识别率低的问题。基于测试的多普勒信号数据，进行了时频变换分析。在不改变现有波束形状的条件下，提出了一种采用频率和幅度联合判定的信号识别方法。实验结果表明，当6次目标进入探测范围时，探测器都能准确识别目标，为无人机目标识别提供了借鉴价值。
多普勒 毫米波 识别 Doppler millimeter wave recognition
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海 200050
2 东华大学理学院,上海 201620
常规侧向探测天线主波束垂直于天线辐射面,会导致飞行探测漏报率高,因此有必要研究具有前倾探测功能的天线,以提高探测准确率。基于HFSS软件,设计了狭缝天线结构。设计的输入参数如下：频段为36.85~37.15 GHz,收发隔离度优于50 dB,前倾角为20°~24°,旁瓣抑制度要求大于-10 dB,天线长度小于85 mm,方位角大于80°,俯仰角小于11°,增益大于11 dB。测试结果表明,天线增益为12 dB,在36.85~37.15 GHz条件下,方位角位于116°~134°之间,俯仰角位于8°~9°之间,前倾角在22°~24°之间,旁瓣抑制度位于-11.45~-14.60 dB之间,且波束方向可控。在36.5~37.5 GHz频率范围内,驻波比保持在1.413以下,收发隔离度保持在-51.132以下,天线总长度为83 mm。该天线的测试结果与设计一致,能满足设计要求,为无人机侧向探测器提供天线技术支撑。
缝隙天线 前倾探测 毫米波 小型化 slot antenna forward tilt detection millimeter wave miniaturization
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
采用反卷积与捷径连接,针对毫米波图像提出了一种高效、快速的卷积神经网络,在保留图像低阶细粒度特征的同时,检测速度由原框架的9 frame/s大幅提升至27 frame/s,并取消了Faster RCNN (Regions with Convolutional Neural Networks)中的RCNN部分。为了使网络更好地收敛,基于聚类思想设计了初始候选框的大小。使用在线困难样本挖掘(OHEM)优化了Faster RCNN的损失函数,解决了毫米波图像中正负样本失衡的问题,大幅提升了训练速度。所提算法在测试集上取得了87.6%的准确率和81.2%的检出率,F1分数相较于主流算法提升了5%左右。
图像处理 图像识别 卷积神经网络 反卷积 毫米波图像 目标检测 激光与光电子学进展
2019, 56(13): 131009
1 西安电子科技大学 综合业务网理论与关键技术国家重点实验室, 陕西 西安 710071
2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 中科院太赫兹固态技术重点实验室, 上海 200050
主动式毫米波成像(AMWI)技术是检测隐藏在衣服下的危险物体的有效方法.但AMWI获取的图像通常很模糊, 而且一些隐匿物体的尺寸较小, 因此隐匿物品的自动检测和定位仍然是一个具有挑战性的问题.姚家雄等
主动式毫米波图像 隐匿物品检测 卷积神经网络 上下文信息 active millimeter-wave image concealed object detection CNN contextual information
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所中科院太赫兹固态技术重点实验室，上海 200050
2 杭州射频识别技术研发中心，浙江 杭州 310011
3 中国科学院大学，北京 100049
针对主动毫米波成像安检系统的个人隐私保护问题，提出了一种主动毫米波人体图像性别识别流程，包括图像预处理、人体躯干图像分割、性别特征提取、各特征值权重确定、性别识别图谱形成、基于图形数据库的图像分类识别和算法优化验证。提出了一种基于灰度值提取的局域直方图性别识别特征图谱，给出了不同图像主体直观、量化的性别特征表达。基于该图谱，提出了一种多特征、多权值性别识别方法，性别识别准确率高于80%，可对海量人体图像快速分类与筛选，从而采取针对性隐私保护措施。该算法已应用于毫米波安检产品，其可移植性高，运行速度快，识别率高，在同类安检设备中具有巨大的应用潜力。
毫米波 性别识别 图像处理 millimeter-wave gender identification image processing
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 中科院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
针对主动毫米波成像安检系统的个人隐私保护问题, 提出了一种不受身高、站姿影响的毫米波人体图像隐私保护算法.通过预处理将毫米波图像背景噪声弱化, 增加人体目标边缘细节.使用二值化和形态学处理进一步区分背景与人体目标, 根据身高划分的人体部位比例与像素点遍历求最值法实现隐私部位的初步定位, 可以满足标准站姿下不同身高受检人的隐私部位定位需求.算法所包含的定位复查校准模块通过对隐私位置条件的循环判断与调整, 解决了非标准站姿下隐私部位的定位.最后, 根据已定位的坐标进行模糊化处理, 实现保护受检人隐私的功能.算法已应用于实际产品, 与常规隐私保护算法相比, 可移植性高, 运行速度快, 定位准确
毫米波 隐私保护 定位 图像处理 millimeter-wave privacy protection positioning image processing
1 上海微系统与信息技术研究所 中科院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, 上海 201210
随着毫米波器件的成熟, 毫米波成像雷达已经应用于人体安检.但毫米波图像中违禁物体的定位仍然是一个艰巨的任务, 这极大地限制了毫米波成像雷达的应用.文章将卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)应用于毫米波图像, 自动定位毫米波图像中的违禁物体, 如枪、刀等.利用滑动窗口在输入图像上滑动, 并通过CNN得到各个子图块存在违禁物体的概率.图像块是相互交叠的, 将各子图块的概率值累积起来, 得到概率累积图.概率累计图反映了违禁物体的位置.由于CNN和概率累积图的应用, 在实验中, 该方法获得了很高的定位准确率, 验证了该方法的有效性.
毫米波图像 卷积神经网络 物体定位 概率累积图 millimeter-wave image convolution neural network(CNN) object localization probability accumulation map
