引言
一直以来，电磁波检测技术及其应用在反恐维稳、重大安全等全球各公共领域发挥了不可替代的作用。随着人脸识别技术的发展、智能感知安防天网的不断完善，安检领域的防范识别能力正在后疫情时代以世人瞩目的速度蓬勃发展，尤其是在曾经难以有效开展安检的公共区域，相关技术已达到对未知风险进行及时预警的能力要求。如今，新兴电磁技术太赫兹与毫米波不断突破，已经开发出具有安全监测的“透视眼”，实现了安检系统数据级集成，使得该类技术深入融合并应用在人类安检领域已成为现实。
安检技术需求现状
目前，国际社会反全球化的趋势正愈演愈烈，影响和平稳定的因素越来越复杂，安全检查已成为预防地区安全问题的主要解决方案。当下，世界各地区人体安检和物体安检的主流手段是由持有安全检查仪器的安全人员强制检测，或在重要场所设置安全检查门和安全检查通道。其局限性在于，它高度依赖于所在位置、检测设备、安全检测主客体人员之间的合作。例如，对于城市公共安全防范和未知的暴力恐怖行为，如校园、广场、超市、医院等人流范围广、流量大的区域，仍存在安全检查手段难以提前介入、危险品携带人员无法提前预警等问题，这使得如何让危险人员“无意识地通过安全检查”的需求越来越重要。
随着世界范围内政治波动、文化对抗、经济制裁等“黑天鹅”事件频发，图像技术、安检识别系统等综合系统正逐步投入各公共安全场景中使用，原先安检的速度和准确性得到大幅度提升，实现了安检系统的功能升级。目前，已开发的图像大数据应用和安全物联网技术实现了人脸识别和物体识别，如何将需求与技术相结合形成创新正成为下一轮安检技术的发展追求；同时，如何将新型安检需求进一步整合，与新兴电磁技术太赫兹与毫米波进行深度集成和应用，实现对开阔地区流动人员的安检和实时预警，结合图片对比进行身份识别、轨迹描绘和区域控制，也是当下正流行的研究热点。
太赫兹与毫米波技术在安检创新中的地位
3．1太赫兹与毫米波的介绍
毫米波是指频率在30GHZ到300GHZ之间的电磁波。太赫兹波是指频率在100GHz到10THz之间的电磁波。这两部分电磁频谱在传统电子学和光子学的研究频带之间处于重要位置，它们之间有一些重叠的频段，过去对它们的研究、开发和利用相对偏少。近年来，其特点越来越多地被应用于安全检测领域。例如，较短的毫米波波长可以有效地缩小器件尺寸，并且在成像中具有更高的分辨率。而且，与传统毫米波相比，太赫兹波还具有波长短、分辨率高、透视性好、安全性高、瞬态性好等优点，不仅可以实现昼夜工作，而且可以实现高分辨率成像。此外，这两个频段可以实现被动探测，接收来自人体的外部辐射，对人体无害。
3．2太赫兹与毫米波技术在安检创新中的地位
传统手持式安检仪器、安检门所使用的电磁场、X射线等技术正在追赶当今社会发展所引发的新型需求。为了实现人体安检设备的非接触甚至隐蔽应用，安检设备首先要解决的问题是设备如何被动、快速以及非接触成像。然而，在电磁波家族的许多成员中，只有两个频段可以被动检测和成像各类危险品：太赫兹和毫米波。2018年，民航局发布了《民用航空毫米波人体成像安全检查设备鉴定内控标准》和《民用航空毫米波人体成像安全检查设备违禁物品探测能力测试程序》，正式将毫米波人体成像设备列入中国民用航空安检设备名录，使中国成为亚洲第一个独立发布毫米波人体成像技术标准的国家实体，世界上第三个独立发布毫米波人体成像技术标准的国家实体，迈入了世界领先的行列。同年，国内多家厂家和科研机构推出应用级太赫兹安检仪，“无辐射、无感知、无停留”的安检新概念正式出现，标志着毫米波和太赫兹这两种电磁场领域最前沿的新兴技术已经进入安检应用阶段。可以确切地说，在当前技术条件下，毫米波和太赫兹是开拓电磁安全检测领域，实现数据级融合应用的最佳途径。
基于太赫兹与毫米波技术的安检技术创新
4．1太赫兹安检技术及设备
安全检测设备的太赫兹波具有以下两个特点：第一，几乎所有宏观物体包括人体都向外发射太赫兹波，但其中所含有的太赫兹波能量不同；第二，太赫兹波对许多非极性材料有一定的渗透性，如布料和皮革。基于上述两个特性，太赫兹安检设备可以接收被测人体及其携带物体发出的不同能量的太赫兹波，并将其转换为二维图像显示。在整个过程中，安检设备不辐射电磁波，而是被动接收太赫兹波能量，因此对人体没有辐射伤害。太赫兹安全检测设备能够检测多种材料，包括金属、液体、凝胶、陶瓷和粉末。它可以对固定（或移动）人员进行安全扫描和检测，安检过程中无需触碰人体，可对人体表面（或衣服内）携带的潜在危险品进行安全、文明、可靠、高效的安检。
通常来说，太赫兹人体安全检测设备成像效果好，成像速度快；但由于设备体积大，部署灵活性不足，在布置时需要修建安检室，不适合隐蔽的安检。而作为国全球领先的安全检测解决方案供应商，同方威视自主研发制作的MW1000AA毫米波人体安全检查仪拥有高端的配置和优越的性能，其成像速度（不到2秒）、图像分辨率（内置自动识别算法支撑）、违禁品（金属、陶瓷、液体、毒品、爆炸物）检测能力等关键技术指标均达到先进水平；并且，其毫米波全息成像人体安检仪是一种新型安检方式，突破了传统的“只查金属＋全面人工搜身”的安检模式，跨越到“全面查验＋自动报警辅助搜身”的安检2．0时代。国际上，同方威视人体安检仪设备已通过欧洲民航会议（ECAC）SSc A类标准2．1测试，为同方威视开拓全球市场奠定了基础，澳洲和美国监狱都曾经使用同方威视人体安全检查系统检测到了囚犯夹带的毒品。
4．2毫米波安检技术及设备
毫米波人体安检技术充分利用毫米波的优点，实现对隐藏在人体衣服下物体的非接触检测，其工作原理是通过发射一定功率的毫米波信号照射被测物体，利用接收器收集被测物体反射的回波，重建被测物体的空间散射强度，形成清晰的人体各角度图像。新一代智能安检设备，已经可以对隐藏在人体表面及衣服内的金属、塑料、陶瓷、半导体、液体、胶体、复合材料等制成的潜在危险品进行自动识别、成像和报警。
毫米波人体安全检测设备按工作模式可分为三类：圆柱机电混合扫描、平板纯电扫描和平板机电混合扫描。第一类圆柱机电混合扫描能覆盖人体全方位，但结构复杂、占地面积大，且部件磨损较严重，后期维护费用较高。第二类平板纯电扫描的设备结构紧凑、重量轻，拆装方便，并且扫描速度快。然而，由于扫描形式和结构的限制，无法实现360°扫描，导致受试者身体两侧的成像和检测效果较差，并且产品的能耗大、热量高、散热差，运营成本非常高。第三类平板机电混合扫描设备的占地面积小、重量轻，能耗和后期维护费用都比较适中，国内许多毫米波安全检测设备都采用该模式扫描平面图像。但是，由于平板结构的限制，受试者身体两侧的成像效果也较差。同方威视自主研发出先进的图像处理技术和人体表面自动分析识别技术，并针对特定应用场所对设备进行本地化算法的升级和改进，使设备能够快速检测、定位和显示图像中违禁品或危险品的形状和位置，目标检测精度达到毫米级，图像质量、违禁品检测能力等关键技术指标达到世界先进水平。
4．3 其他领域前瞻
毫米波和太赫兹通信技术作为一种综合技术，包含了光学技术和微波毫米波技术，可以通过开发频谱资源来提高通信速率。过去，这项技术的应用主要集中在军事领域，在民用领域很少。造成这种现象的主要原因是毫米波和太赫兹通信技术的高成本。同时，目前设计的毫米波和太赫兹通信技术在实际应用中尚存在通信速率低的问题，不能全部满足部分场景对于高标准通信速率的要求。随着通信行业的不断发展，面对6G发展已经不是一句空话。作为一种新型的信息技术，6G以其高效、高可靠性的优势，与5G相比取得了显著的进步，正成为未来发展的主流信息技术。同时，基于毫米波和太赫兹发展起来的通信技术优化设计具有重要的实际意义，因其独特的优势得到了全球各地越来越广泛的社会关注，对这项技术的相关研究正火速发酵。因此，设计面向6G的毫米波和太赫兹通信新技、努力提高当前的通信速率是符合该技术发展方向的。
5． 总结
随着太赫兹和毫米波安检技术的不断发展，未来安检设备的小型化、无影响、高分离率和高灵敏度技术将不断提高。与人脸识别等视频图像大数据系统进行数据融合后的跨维智能应用已成为现实，积极探索和深入开展电磁技术在安全领域甚至通信领域中的应用研究，将成为必然趋势。目前，“电磁检测＋图像识别”正在深度融合，打造安检应用的技术难题已经解决，相信随着新的集成需求的发现和提出，更多应用级产品的研发和大规模应用将会加快。业界和学界将紧密合作，共同推动建立属于“太赫兹和毫米波”的新型生态。
作者：冀林晔
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