CN108490435A - 一种高分辨强穿透性三维雷达生命探测定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高分辨强穿透性三维雷达生命探测定位装置，主要包括发射子系统、接收子系统、多通道数据采集系统、主控单元、无线线控终端、电源模块，通过由marx脉冲产生电路、三个雪崩三极管、谐振式触发电路组成的纳秒级的高幅脉冲发射子系统，通过接收子系统进行接收回波，经过降噪单元、滤波单元、信号放大单元处理，传入多通道数据采集单元进行采样处理，采样处理的结果出入由DSP数据处理单元和WiFi通信模块并运行Linux系统的主控单元，通过2.4GWiFi对无线显控终端进行双向数据通信。总之，本发明能够实现三维定位生命探测，防止脉冲波的失真性，提高三维模拟的图像的清晰和接收弱信号的强度。

Description

一种高分辨强穿透性三维雷达生命探测定位装置

技术领域

本发明属于生命探测雷达领域，具体涉及一种高分辨强穿透性三维雷达生命探测定位装置。

背景技术

目前市场上的雷达生命探测仪都是一维的单发单收雷达，仅能实现距离维的有效探测，无法准确定位被困人员具体方位；并且由于事故灾害现场环境的复杂性，导致这种一维的雷达生命探测仪穿透性差、虚警较大，从而延误宝贵的救援时间。

现有技术中在对探测的位置进行雷达扫描处理时，无法保证发射脉冲波在进行辐射和回波时的脉冲波的失真性和拖尾效果，致使接收到的参数不稳定，这样严重的影响探测的工作进程，加上在复杂的环境下，周围的干扰声音频率多，如果不能进行降噪处理，会加大对接收信号的干扰，并同时进行搜救的过程中，由于多种障碍物的掩盖和遮挡目标，尤其是生命体目标和生命体征低微时，很难捕捉呼吸和心跳频率低的信号，从而影响目标的无法探测，由于大多数没有预警的功能，在进行扫描时不能准确的缩小目标位置的范围性，也会加大搜索的工作量，加大处理数据转化成清晰的图像，保证目标位置内部构造的准确。总之，需要一种可以防止脉冲波在进行探测时发生失真性和拖尾效果，能够降低外界的其他信号的干扰，能够加大信号的强度和准确的三维探测、跟踪、定位，并通过无线终端实时的显示目标具体方位。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种高分辨强穿透性三维雷达生命探测定位装置。

本发明的技术方案：一种高分辨强穿透性三维雷达生命探测定位装置，主要包括发射子系统、接收子系统、多通道数据采集系统、主控单元、无线线控终端、电源模块，所述发射子系统内部设有纳秒级发射机，所述纳秒级发射机通过电路与发射天线相连接进行发射高频电磁脉冲，所述接收子系统内部设有接收机，所述接收机有两个，分别对应通过电路与接收天线相连进行接收回波，接收机包括降噪单元、滤波单元、信息放大单元，所述降噪单元、滤波单元、信息放大单元依次连接，所述降噪单元将接收回波中所消除的噪音信号进行抵消外界杂音干扰，所述滤波单元进一步的将抵消后的接收回波中干扰信号提高图像的质量，所述信号放大单元将过滤的接收回波中微弱的信号进行放大处理提高传输的质量和稳定性，所述多通道数据采集系统与接收机连接，多通道数据采集系统包括高速AD采样单元和同步定时单元，所述高速AD采样单元将处理后的接收回波进行A/D转换的数据和存储器之间的直接传输实现高效化，所述同步定时单元实现接收机接收信号的同步性，所述主控单元与多通道数据采集单元连接，实现接收回波转换成数字信号，主控单元包括DSP数据处理单元、预警单元、WIFI通信模块，所述DSP数据处理单元与所述预警单元连接，所述WIFI通信模块与DSP数据处理单元连接，DSP数据处理单元负责将数字信号进行高速处理，预警单元对其处理后的接收回波强弱进行报警，所述WIFI通信模块接收处理后的数字信号，保证数字信号输出时的稳定性，所述无线线控终端与主控单元通过WIFI进行数据输送，无线线控终端设有预警指示条灯，便于观察并负责数据分析存储，实现交互工作，所述电源模块分别对主控单元和多通道数据采集系统提供电源。

进一步地，DSP数据处理单元运行Linux系统，更加稳定和多任务远程进行处理信号。

进一步地，发射子系统的纳秒级的高幅脉冲源，包括marx脉冲产生电路、三个雪崩三极管、谐振式触发电路、电源模块，无线显控终端发射探测定位指令，探测定位指令经过主控单元和多通道数据采集单元，传入发射子系统，经过谐振式触发电路的输入端，再通过所述marx脉冲产生电路和三个雪崩三极管的并联电路的输出端为所述纳米级的高幅脉冲源，由电源模块进行供电，能够更好的发射出稳定的纳秒级脉冲波的同步叠加，提高稳定性，防止产生失真性和拖尾效果。

进一步地，接收子系统包括两路独立的接收机模块和接收天线，分布在发射机子系统两侧，通过接收天线接收目标反射的回波信号，形成三维定位。

进一步地，无线显控终端为安卓系统的平板电脑、利用2.4GWiFi进行双向数据通信，能够更好对回波的数据进行视频显示，防止中断。

本发明的工作原理：通过发射天线和接收天线的配合进行三维定位，将发射子系统中运用纳秒级发射机可以提供强穿透性的脉冲波进行辐射，在由降噪单元、滤波单元、信号放大单元组成的接收子系统进行回波处理，可以有效化对干扰信号进行处理，再通过多通道数据采集系统对信号进行处理，主控单元对处理后的信号进行采集通过WIFI传输到主线线控终端进行图像显示，并加上预警单元的作用进行报警处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果：一种高分辨强穿透性三维雷达生命探测定位装置，采用三维雷达进行定位处理，能够实现多个目标检测，使返回的脉冲回波具有高分辨率，将数据进行转化在无线显控终端进行视频显示，并通过调整接收天线与发射天线，对辐射区域的环境进行实时监控，实现对目标点的快速、高分辨的精确定位，在无线显控终端实时看到目标点与辐射区域的三维虚拟的视频图像，并通过主控单元上的预警单元实现对目标点的预警处理，防止目标点的丢失，发射子系统设有防止脉冲波失真性的结构单元，能够更好的发射出稳定的纳秒级脉冲波的同步叠加，提高稳定性，防止产生失真性和拖尾效果，并将发射天线为对称梯形能够实现强穿透性和集中性，加上降噪单元和滤波单元，降低辐射区域外界环境对脉冲波的干扰和因脉冲波的失真性导致接收回波传来的图像不完全，影响进程，对接收回波的处理通过信号放大单元的放大，能够对弱信号的检测和收集，防止目标点的定位信号的丢失，通过无线显控终端实现处理结果显示与命令控制，使用时实现人机分离，远程操控，提高系统的检测性能。

附图说明

图1为本发明的系统结构原理框架图；

图2为本发明的发射子系统的原理框架图；

图3为本发明的结构正面俯视图；

图4为本发明的结构底面俯视图。

具体实施方式

为便于对本发明技术方案的理解，下面结合图1-4及具体实施例对本发明做进一步的解释说明，实施例并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1、3、4所示，一种高分辨强穿透性三维雷达生命探测定位装置，主要包括发射子系统、接收子系统、多通道数据采集系统、主控单元、无线线控终端、电源模块，发射子系统内部设有纳秒级发射机，纳秒级发射机通过电路与发射天线相连接进行发射高频电磁脉冲，接收子系统内部设有接收机，接收机包括两路独立的接收机模块和接收天线，分布在发射机子系统两侧，通过接收天线接收目标反射的回波信号，形成三维定位，接收机对应通过电路与接收天线相连进行接收回波，接收机包括降噪单元、滤波单元、信息放大单元，降噪单元、滤波单元、信息放大单元依次连接，降噪单元将接收回波中所消除的噪音信号进行抵消外界杂音干扰，滤波单元进一步的将抵消后的接收回波中干扰信号提高图像的质量，信号放大单元将过滤的接收回波中微弱的信号进行放大处理提高传输的质量和稳定性，多通道数据采集系统与接收机连接，多通道数据采集系统包括高速AD采样单元和同步定时单元，高速AD采样单元将处理后的接收回波进行A/D转换的数据和存储器之间的直接传输实现高效化，同步定时单元实现接收机接收信号的同步性，主控单元与多通道数据采集单元连接，实现接收回波转换成数字信号，主控单元包括DSP数据处理单元、预警单元、WIFI通信模块，DSP数据处理单元与所述预警单元连接，WIFI通信模块与DSP数据处理单元连接，DSP数据处理单元负责将数字信号进行高速处理，预警单元对其处理后的接收回波强弱进行报警，WIFI通信模块接收处理后的数字信号，保证数字信号输出时的稳定性，无线线控终端与主控单元通过WIFI进行数据输送，无线显控终端为安卓系统的平板电脑、利用2.4GWiFi进行双向数据通信，能够更好对回波的数据进行视频显示，防止中断，无线线控终端设有预警指示条灯，便于观察并负责数据分析存储，实现交互工作，电源模块分别对主控单元和多通道数据采集系统提供电源。

如图2所示，发射子系统的纳秒级的高幅脉冲源，包括marx脉冲产生电路、三个雪崩三极管、谐振式触发电路，无线显控终端发射探测定位指令，探测定位指令经过主控单元和多通道数据采集单元，传入发射子系统，经过谐振式触发电路的输入端，再通过marx脉冲产生电路和三个雪崩三极管的并联电路的输出端为纳秒级的高幅脉冲源，由电源模块进行供电，防止发射出的脉冲波产生失真性和拖尾效果。

本发明的工作原理：通过发射天线和接收天线的配合进行三维定位，将发射子系统中运用纳秒级发射机可以提供强穿透性的脉冲波进行辐射，在由降噪单元、滤波单元、信号放大单元组成的接收子系统进行回波处理，可以有效化对干扰信号进行处理，再通过多通道数据采集系统对信号进行处理，主控单元对处理后的信号进行采集通过WIFI传输到主线线控终端进行图像显示，并加上预警单元的作用进行报警处理。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种高分辨强穿透性三维雷达生命探测定位装置，其特征在于，主要包括发射子系统、接收子系统、多通道数据采集系统、主控单元、无线线控终端、电源模块，所述发射子系统内部设有纳秒级发射机，所述纳秒级发射机通过电路与发射天线相连接进行发射高频电磁脉冲，所述接收子系统内部设有接收机，所述接收机有两个，分别对应通过电路与接收天线相连进行接收回波，接收机包括降噪单元、滤波单元、信息放大单元，所述降噪单元、滤波单元、信息放大单元依次连接，所述降噪单元将接收回波中所消除的噪音信号进行抵消外界杂音干扰，所述滤波单元进一步的将抵消后的接收回波中干扰信号提高图像的质量，所述信号放大单元将过滤的接收回波中微弱的信号进行放大处理提高传输的质量和稳定性，所述多通道数据采集系统与接收机连接，多通道数据采集系统包括高速AD采样单元和同步定时单元，所述高速AD采样单元将处理后的接收回波进行A/D转换的数据和存储器之间的直接传输实现高效化，所述同步定时单元实现接收机接收信号的同步性，所述主控单元与多通道数据采集单元连接，实现接收回波转换成数字信号，主控单元包括DSP数据处理单元、预警单元、WIFI通信模块，所述DSP数据处理单元与所述预警单元连接，所述WIFI通信模块与DSP数据处理单元连接，DSP数据处理单元负责将数字信号进行高速处理，预警单元对其处理后的接收回波强弱进行报警，WIFI通信模块接收处理后的数字信号，保证数字信号输出时的稳定性，所述无线线控终端与主控单元通过WIFI进行数据输送，无线线控终端设有预警指示条灯，便于观察并负责数据分析存储，实现交互工作，所述电源模块分别对主控单元和多通道数据采集系统提供电源。

2.如权利要求1所述的一种高分辨强穿透性三维雷达生命探测定位装置，其特征在于，所述DSP数据处理单元运行Linux系统。

3.如权利要求1所述的一种高分辨强穿透性三维雷达生命探测定位装置，其特征在于，所述发射子系统的纳秒级的高幅脉冲源，包括marx脉冲产生电路、三个雪崩三极管、谐振式触发电路、电源模块，所述无线显控终端发射探测定位指令，探测定位指令经过所述主控单元和多通道数据采集单元，传入发射子系统，经过所述谐振式触发电路的输入端，再通过所述marx脉冲产生电路和所述三个雪崩三极管的并联电路的输出端为所述纳米级的高幅脉冲源，由所述电源模块进行供电。

4.如权利要求1所述的一种高分辨强穿透性三维雷达生命探测定位装置，其特征在于，所述接收机包括两路独立的接收机模块和接收天线，分布在发射机子系统两侧。

5.如权利要求1所述的一种高分辨强穿透性三维雷达生命探测定位装置，其特征在于，所述无线显控终端为安卓系统的平板电脑、利用2.4GWiFi进行双向数据通信。