CN106646464A - 一种便携式3d穿墙成像雷达 - Google Patents

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韩明华
赵朝辉
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Abstract

本发明公开了一种便携式3D穿墙成像雷达，包括雷达主机、天线阵列、控制终端和支撑架，所述雷达主机插设于所述支撑架上，所述天线阵列和控制终端均与所述雷达主机插拨连接。本发明的便携式3D穿墙成像雷达具有结构简单、模块化设计以及快速拆装等优点。

Description

一种便携式3D穿墙成像雷达
技术领域
本发明主要涉及无线探测技术领域，特指一种便携式3D穿墙成像雷达。
背景技术
穿墙雷达一般用于反恐、军事巷战、救援等紧急、突发事件场景，对使用的便携性、可靠性、快速展开与收起、单兵携行等有很高要求。穿墙雷达主要包括天线阵列和雷达主机，其中天线阵列包括两部分，一是由天线阵元组成的天线阵列，二是给天线阵列馈电的结构—馈电网络，馈电网络连接天线阵列与雷达主机（雷达主机包括：射频收发组件、数据采集与信号处理板卡）。穿墙雷达在使用时，要求雷达探测面紧贴墙壁，需要使用三角支撑架来来固定并支撑雷达。3D穿墙成像雷达，因为要穿透墙壁等较厚、内部结构复杂的非金属介质障碍物，探测其后的隐藏目标，所以其所采用的电磁波频率一般较低，由此对应的天线单元体积较大；同时，要实现3D精准成像、检测及跟踪功能，一般采用MIMO体制，其收发天线阵元数量较多，因此天线阵面会比较大（超过1m×1m）。雷达主机与天线阵列之间传输射频信号，要用射频线缆，一般设计成整体，因此整个雷达（雷达主机+天线阵列）体积重量比较大，不便于单兵携行。雷达系统体积重量大，导致所用支撑架体积笨重，大多采用锁扣方式连接，操作不方便，尤其在现场应对紧急、突发情况时，不方便灵活处置。因此，目前已有的3D穿墙成像雷达体积、重量、架设/撤收等特性均不满足要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、模块化设计、快速拆装的便携式3D穿墙成像雷达。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种便携式3D穿墙成像雷达，包括雷达主机、天线阵列、控制终端和支撑架，所述雷达主机插设于所述支撑架上，所述天线阵列和控制终端均与所述雷达主机插拨连接。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述天线阵列包括多块天线子阵，相邻天线子阵之间转动连接以使各天线子阵堆叠于一起。
所述天线子阵的数量为四块，分别为第一天线子阵、第二天线子阵、第三天线子阵和第四天线子阵，所述第一天线子阵和第三天线子阵的背面通过合页连接，所述第二天线子阵和第四天线子阵的背面通过合页连接，所述第一天线子阵和第二天线子阵的正面通过合页连接；四块天线子阵之间连接展开后呈长方形状。
所述天线阵列的背面与所述雷达主机之间通过插拨式射频连接器进行插拨连接。
所述控制终端与雷达主机之间插接后并通过一卡扣锁紧。
所述支撑架的顶端设置有一水平支撑杆，所述水平支撑杆的两端设置有插套，所述雷达主机的两侧则设置有与所述插套相配套的插杆。
所述支撑架为三脚架。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的便携式3D穿墙成像雷达，采用模块化设计，共分为天线阵列、雷达主机、支撑架和控制终端四个模块，各模块之间均采用快速连接的方式，如天线阵列和控制终端与雷达主机之间插拨式连接后形成整体，再整体插设于支撑架上；结构简单，各模块之间快速连接，便于单兵架设与撤收。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的主视结构示意图。
图3为本发明的后视结构示意图。
图4为本发明的天线阵列的折叠过程图之一。
图5为本发明的天线阵列的折叠过程图之二。
图6为本发明的天线阵列的折叠过程图之三。
图7为本发明的控制终端的结构示意图。
图8为本发明的雷达主机结构示意图。
图9为本发明的雷达主机与天线阵列安装结构图。
图10为本发明的控制终端与雷达主机的安装结构图。
图11为本发明的控制终端与雷达主机的安装剖视图。
图12为本发明的雷达主机与支撑架的安装结构图。
图13为本发明的方框结构图。
图中标号表示：1、雷达主机；11、插杆；2、天线阵列；21、第一天线子阵；22、第二天线子阵；23、第三天线子阵；24、第四天线子阵；3、控制终端；31、卡扣；4、支撑架；41、水平支撑杆；42、插套；5、射频连接器。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1至图13所示，本实施例的便携式3D穿墙成像雷达，包括雷达主机1、天线阵列2、控制终端3和支撑架4，雷达主机1插设于支撑架4上，天线阵列2和控制终端3均与雷达主机1插拨连接。本发明的便携式3D穿墙成像雷达，采用模块化设计，共分为天线阵列2、雷达主机1、支撑架4和控制终端3四个模块，各模块之间均采用快速连接的方式，即天线阵列2和控制终端3与雷达主机1之间插拨式连接后形成整体，再整体插设于支撑架4上；结构简单，各模块之间快速连接，便于单兵架设与撤收。
具体地，如图13所示，将雷达整机拆分为四个独立模块，分别是：天线阵列2、雷达主机1、支撑架4、UI控制终端3。其中天线阵列2包括收发天线阵列、馈电网络两部分，收发天线阵列完成电磁信号的发射与目标电磁回波信号的接收，馈电网络连接收发天线阵列与雷达主机1，负责把射频收发组件的雷达发射机产生的射频信号传递到发射天线阵列以及把接收天线阵列接收的电磁回波信号传递给雷达接收机。天线阵列2与雷达主机1的接口即是馈电网络与雷达主机1的接口，按照天线阵列2的区域划分，该接口有两个，主要传输射频信号。雷达主机1包括射频收发组件（雷达发射机和雷达接收机）、数据采集及信号处理板卡两部分。射频收发组件的雷达发射机负责产生高频电磁信号，并通过射频连接器5传输给馈电网络，再由馈电网络传输给发射天线阵列；射频收发组件的雷达接收机负责接收由接收天线阵列经馈电网络传输回来的目标电磁回波信号，并将接收到的目标电磁回波信号传输给数据采集及信号处理板卡，对回波信号进行数据采集并运行信号处理算法，对数据进行分析并给出分析结果。
本实施例中，天线阵列2包括多块天线子阵，相邻天线子阵之间转动连接以使各天线子阵堆叠于一起，方便携带。具体地，如将面积较大的天线阵列2划分为四个小面积的天线子阵，天线子阵的数量为四块，分别为第一天线子阵21（1#子阵）、第二天线子阵22（2#子阵）、第三天线子阵23（3#子阵）和第四天线子阵24（4#子阵），第一天线子阵21和第三天线子阵23的背面通过合页连接，第二天线子阵22和第四天线子阵24的背面通过合页连接，第一天线子阵21和第二天线子阵22的正面通过合页连接；四块天线子阵之间连接后呈长方形状。如图4至图6所示，在进行折叠时，首先1#子阵、2#子阵与3#子阵、4#子阵沿图中虚线对折；2#子阵沿图中虚线往前折，3#子阵沿图中虚线往后折，从而得到图6所示的结构，将所有天线子阵堆叠在一起，使面积缩小为原面积的1/4，从而方便携带，反之，拆卸时按照逆向顺序进行快速拆卸。单兵操作时的架设/撤收时间可以控制在10s以内。另外此结构也便于进行故障排查，天线子阵有损坏时可以直接只替换相应故障的天线子阵，减少损失与浪费，利于批量生产时的质量、可靠性和成本控制。
本实施例中，天线阵列2的背面与雷达主机1之间通过插拨式射频连接器5进行插拨连接。本发明采用插拔式射频连接器5实现，该射频连接器5具有自锁机构并具备IP67等级防护性能，具体结构为现有技术，在此不再赘述。
如图10和图11所示，本实施例中，控制终端3与雷达主机1之间插接后并通过一卡扣31进行锁紧，卡扣31与控制终端3上端之间设置有压缩弹簧，卡扣31在压缩弹簧的作用于向下运动从而卡住雷达主机1的卡槽边沿，在拆卸将，将卡扣31向下移动，从而使卡扣31与卡槽边沿脱离，从而实现雷达主机1与控制终端3之间的拆卸。
本实施例中，支撑架4的顶端设置有一水平支撑杆41，水平支撑杆41的两端设置有插套42，雷达主机1的两侧则设置有与插套42相配套的插杆11，插杆11可快速插设于插套42内，用于实现快速固定。其中支撑架4为三脚架（如相机使用的三脚架），可方便打开以及折叠，同时也便于调整高度。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种便携式3D穿墙成像雷达，其特征在于，包括雷达主机（1）、天线阵列（2）、控制终端（3）和支撑架（4），所述雷达主机（1）插设于所述支撑架（4）上，所述天线阵列（2）和控制终端（3）均与所述雷达主机（1）插拨连接。
2.根据权利要求1所述的便携式3D穿墙成像雷达，其特征在于，所述天线阵列（2）包括多块天线子阵，相邻天线子阵之间转动连接以使各天线子阵堆叠于一起。
3.根据权利要求2所述的便携式3D穿墙成像雷达，其特征在于，所述天线子阵的数量为四块，分别为第一天线子阵（21）、第二天线子阵（22）、第三天线子阵（23）和第四天线子阵（24），所述第一天线子阵（21）和第三天线子阵（23）的背面通过合页连接，所述第二天线子阵（22）和第四天线子阵（24）的背面通过合页连接，所述第一天线子阵（21）和第二天线子阵（22）的正面通过合页连接；四块天线子阵之间连接展开后呈长方形状。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的便携式3D穿墙成像雷达，其特征在于，所述天线阵列（2）的背面与所述雷达主机（1）之间通过插拨式射频连接器（5）进行插拨连接。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的便携式3D穿墙成像雷达，其特征在于，所述控制终端（3）与雷达主机（1）之间插接后并通过一卡扣（31）锁紧。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的便携式3D穿墙成像雷达，其特征在于，所述支撑架（4）的顶端设置有一水平支撑杆（41），所述水平支撑杆（41）的两端设置有插套（42），所述雷达主机（1）的两侧则设置有与所述插套（42）相配套的插杆（11）。
7.根据权利要求6所述的便携式3D穿墙成像雷达，其特征在于，所述支撑架（4）为三脚架。
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