CN110542896A - 便携雷达设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携雷达设备，属于雷达领域，解决了现有技术中存在的微小型无人机难以被监测的问题。一种便携雷达设备，包括：设备主体；电源适配器，与所述设备主体电性连接，用于为所述便携雷达设备提供电源；天线面板，可拆卸地设置于所述设备主体的上端，所述天线面板上设置有天线单元，用于发送脉冲信号，并接收回波信号；支撑机构，可拆卸地设置于所述设备主体的下端，对所述便携雷达设备进行支撑；其中，所述设备主体上设置有处理单元和传输接口，所述处理单元用于对接收到的回波信号进行处理，生成目标所对应的航行信息，并通过所述传输接口将所述航行信息输出至操作终端进行显示。

Description

便携雷达设备

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，具体的说，涉及一种便携雷达设备。

背景技术

近年来，随着微小型无人机技术的飞速发展和快速扩散，在行政、消防、农林、能源地理观测、商业广播等多个领域正发挥着越来越重要的作用。

但是，这类无人机技术的发展，也带来了较大的问题，比如，无人机普遍配置摄像功能，从而能够进行图像采集，应用不当将会对个人隐私造成极大地威胁。并且，由于防空雷达被部署于固定位置，且针对大型飞行器(无人机或飞机等)，微小型无人机具有体积小、动力小、发热量小和声音小等特点，难以被防空雷达发现，同样可能会被用于侦察，从而给国防安全带来极大隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便携雷达设备，便于携带和安装，用于随时对低空的飞行器，尤其是低空飞行的无人机进行扫描和追踪。

为实现上述目的，本发明提供一种便携雷达设备，包括：

设备主体；

电源适配器，与所述设备主体电性连接，用于为所述便携雷达设备提供电源；

天线面板，可拆卸地设置于所述设备主体的上端，所述天线面板上设置有与所述设备主体电性连接的天线单元，用于发送脉冲信号，并接收回波信号；

支撑机构，可拆卸地设置于所述设备主体的下端，对所述便携雷达设备进行支撑；

其中，所述设备主体上设置有处理单元和传输接口，所述处理单元用于对所述天线单元接收到的回波信号进行处理，生成目标所对应的航行信息，并通过所述传输接口将所述航行信息输出至操作终端进行显示。

进一步地，所述天线面板包括面板主体和调节机构；

所述调节机构，位于面板主体下侧，用于调节所述面板主体的俯仰角度。

进一步地，所述调节机构包括固定杆、固定座和紧固螺栓；

所述固定杆的自由端用于连接所述设备主体，所述固定杆的调节端具有沿所述固定杆轴向延伸的两个紧固臂；

所述固定座包括连接部和调节部，所述连接部连接于所述面板主体；

其中，所述调节部设置于所述两个紧固臂之间，并通过所述紧固螺栓与所述两个固定臂螺纹连接。

进一步地，所述设备主体还包括驱动机构，所述驱动机构与所述调节机构连接，用于通过所述调节机构驱动所述面板主体在水平方向上旋转。

进一步地，所述驱动机构为电机；

在所述电机和所述固定杆的调节端之间设置有齿轮组；

在所述电机转动时，通过所述齿轮组的传动带动所述固定杆的调节端在水平方向上旋转。

进一步地，所述设备主体还包括与所述处理单元连接的定位单元，用于采集定位信号，并通过所述处理单元对所述便携雷达设备所处的位置进行定位。

进一步地，所述定位单元包括定位天线和连杆；

所述连杆可折叠地设置于所述设备主体上端，所述定位天线设置于所述连杆的自由端。

进一步地，所述天线单元包括：

发射天线阵列，用于发送脉冲信号；

接收天线阵列，位于所述发射天线阵列的下侧，用于接收所述脉冲信号所对应的回波信号；

其中，发射天线为宽波束天线，接收天线为窄波束天线。

进一步地，所述接收天线阵列为80列×32排的阵列，每排作为一个接收子阵，所述每个接收子阵形成一个接收通道；

所述32个接收通道形成8个回波信号，相邻的4个接收子阵所对应的一个回波信号的接收波束宽度为2°-5°，相邻接收波束的间隔为1°-3°。

进一步地，所述接收天线阵列，还用于接收校正波束信号；

所述校正波束信号用于校正接收通道。

进一步地，所述支撑机构为三脚架。

本发明带来了以下有益效果：本发明提供的一种便携雷达设备，通过在设备主体上端设置可拆卸的天线面板，在下端设置可拆卸的支撑机构，可以简易拆装，使雷达设备便于携带，应用更加灵活。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是本发明所涉及的一种便携雷达设备的结构示意图；

图2是本发明所涉及的设备主体和周边设备的示意图；

图3是本发明所涉及的便携雷达设备的上部结构示意图；

图4是本发明所涉及的便携雷达设备的固定座的结构示意图；

图5是本发明所涉及的便携雷达设备的面板主体的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

为实现上述目的，本发明提供一种便携雷达设备1，如图1-2所示，包括：

设备主体10。

电源适配器20，与设备主体10电性连接，用于为便携雷达设备1提供电源，可以根据便携雷达设备1所需要的电压进行选择，通常48V的电源既可以满足该需求。

天线面板30，可拆卸地设置于设备主体10的上端，该天线面板30上设置有与设备主体10电性连接的天线单元31，用于发送脉冲信号，并接收回波信号。

支撑机构40，可拆卸地设置于设备主体10的下端，对便携雷达设备1进行支撑。设备主体10可以与分别天线面板30和支撑机构40拆装，从而使便携雷达设备1实现安装、拆卸、转移和运输，使其可以更加简便地在预定地点使用。

其中，所述设备主体10上设置有处理单元11和传输接口12，该处理单元11用于对天线单元31接收到的回波信号进行处理，生成目标所对应的航行信息，并通过所述传输接口12将所述航行信息输出至操作终端50进行显示。

在现场安装完成便携雷达设备1后，通过电源适配器20对其进行供电，此时，通过传输接口12连接操作终端50进行操作，例如，通过设定天线单元11的功率来调整所需要监测的范围，通过设定便携雷达设备1的工作模式调整其监测的方位和所需要采集的数据，通过设定信号形成使其向天线单元11输出对应信号等。

设定完成使便携雷达设备1工作，处理单元11形成脉冲信号，并通过天线单元30向外辐射，并且会接收与该脉冲信号对应的回波信号。脉冲信号在辐射范围内，命中目标飞行器，会形成与脉冲信号对应的回波信号，天线单元30进一步采集该回波信号，并将该回波信号反馈给处理单元11。脉冲信号和回波信号在空间中的辐射以电磁波的形式存在。

处理单元11可以根据回波信号确定目标飞行器所在的位置，并通过持续的监测，将位置点串接起来形成航行信息。此时，处理单元11获取到的航行信息可以反馈给操作终端50，通过操作终端50上的显示屏进行显示，使相关人员可以对目标飞行器进行确认。

在处理单元11中，可以包括限幅模块、低噪放模块、混频模块、滤波模块和DBF(Digital Beam Forming，数字波束成形)模块，限幅模块、低噪放模块、混频模块、滤波模块形成一个接收通道，使采集到的回波信号(模拟信号)转换为中频信号，DBF模块对该中频信号进行处理形成数字信号，以实现反馈和可视化的显示。

本发明提供的一种便携雷达设备，通过在设备主体上端设置可拆卸的天线面板，在下端设置可拆卸的支撑机构，可以简易拆装，使雷达设备便于携带，应用更加灵活。

在实际应用的过程中，由于监测范围需要根据现场的实际情况确定，所以需要使便携雷达设备1的天线面板30可以自由地调整俯仰角度。进一步地，天线面板30包括面板主体32和调节机构，其中，面板主体32可以为一金属板，通过该金属板可以提升天线单元11向外辐射电磁波的效果，同时，也可以实现辐射的导向；

调节机构，位于面板主体32后侧，用于调节面板主体32的俯仰角度。

具体地，如图3-4所示，调节机构包括固定杆34、固定座35和紧固螺栓33；

固定杆34的自由端341用于连接设备主体10，固定杆34的调节端340具有沿固定杆34轴向延伸的两个紧固臂351；

固定座35包括连接部350和调节部，连接部350连接于面板主体32；

其中，调节部上设置有两个紧固臂351，调节端340通过紧固螺栓33与两个固定臂343螺纹连接。

由于面板主体32上需要设置大量的天线阵列，并且，面板主体32本身为金属板，从而会导致面板主体32重量较大，因此，需要一种稳固的方式使其能够支撑面板主体32的重量，并且，安装方式不应过于复杂，以便于其可以快速地安装从而实现便携雷达设备1的快速部署。

其中，固定座35可以通过螺栓的形式固定到面板主体32，也可以通过与面板主体32焊接在一起的方式实现，但不限于此，凡可以实现固定座35和面板主体32的紧固连接都可以适用。

在固定座35和固定杆34上设置有适配该紧固螺栓33的螺栓孔。在安装时，首先将固定座35的两个紧固臂351卡接到固定杆34的自由端341，并将固定座35和固定杆34的螺栓孔对齐。延螺栓孔将紧固螺栓33插入，并拧紧，这样一来，可以使紧固臂351夹持容纳在其中的固定杆34的自由端341，使二者稳固地连接在一起。

由于目标飞行器的飞行难以预测，所以需要使便携雷达设备1能够进行周视扫描。进一步地，设备主体10包括驱动机构36，该驱动机构36与调节机构连接，用于通过调节机构驱动面板主体32在水平方向上旋转。

驱动机构36可以为电机，在电机和固定杆34的调节端340之间设置有齿轮组(未图示)。

通过操作终端50为其设定一定的转速，使驱动机构(即电机)36能够驱动齿轮组的传动带动固定杆34的调节端340在水平方向上转动，并进一步地带动面板主体32进行转动，实现周视扫描，使便携雷达设备1可以以自身为圆心，以辐射长度为半径形成一个类圆形的监测范围，从而对现场进行更全面的监测，更易发现和监测飞入现场的目标飞行器。

为了能够更好地反馈目标飞行器的航行信息，进一步地，设备主体10包括与处理单元11连接的定位单元13，用于采集定位信号，并通过该处理单元11对所述便携雷达设备1所处的位置进行定位。例如，定位单元13可以采用差分GPS模块，或应用北斗卫星的接收机实现，地点、方向和时间的确定，进而，可以使处理单元结合获取到的现场周围的地图和航行信息确认目标飞行器可能的侦测目标，使工作人员的监测更有针对性。

具体地，如图1所示，定位单元13包括定位天线131和连杆132；

该连杆132可折叠地设置于设备主体10上端，该定位天线设置于连杆132的自由端。采用可折叠的连杆132可以使定位天线131延伸到较高的位置，一方面可以将连杆132设置的较长，避开天线单元11所可能带来的干扰，另一方面，可以使连杆132更加便于携带。

进一步地，如图5所示，天线单元31包括：

发射天线阵列310，用于发送脉冲信号；

接收天线阵列311，位于所述发射天线阵列的下侧，用于接收该脉冲信号所对应的回波信号。这里的回波信号如上所述，在脉冲信号向外辐射后，如果辐射范围内存在目标飞行器，则打到目标飞行器上的脉冲信号会进行反射，形成回波信号。

其中，发射天线为宽波束天线，宽波束天线的设置可以使发射的电磁波具有更大的辐射面积，从而更利于快速的发现目标飞行器；接收天线为窄波束天线，窄波束天线的设置可以使便携雷达设备1对目标飞行器进行精确地定位，从而更有利于确认目标飞行器的位置。

进一步地，接收天线阵列311为80列×32排的阵列，每排作为一个接收子阵，每个接收子阵形成一个接收通道；

32个接收通道形成8个回波信号，相邻的4个接收子阵所对应的一个回波信号的接收波束宽度为2°-5°，相邻接收波束的间隔为1°-3°。优选的，每个回波信号的接收波束宽度约为4°，相邻接收波束的角度间隔为2°。当发现目标飞行器时，可以将每个接收波束的角度间隔调整为1°，通过俯仰角度和差侧角度，可以获取更高精度的目标飞行器的俯仰角度。由32个接收通道形成了8个回波信号，因此波束指向可以进行灵活控制，更加便于对于目标飞行器的追踪。

进一步地，接收天线阵列311，还用于接收校正波束信号；所述校正波束信号用于校正接收通道。这样一来，便可以在进行目标探测的过程中，同时进行接收通道的校正。

便携雷达设备1主要采用内置自动校正的方式实现多个接收通道的幅相一致性校正。在每帧时序的最后附加一个PRI(Pulse Repetition Interval，脉冲频率)作为校正时间，DBF组件顺序选择接收通道的信号送至处理单元11，计算出校正波束信号的I、Q信息，送至数据处理组件和终端，每个校正PRI可以实现一个接收通道的校正，即实现整个接收天线32个接收通道校正需要32帧的时间，终端根据32个通道校正时计算的I、Q信息，计算出各个通道的幅相补偿数据，下发至DBF组件。为减小单次较正的误差，可采用循环校正，系数加权平均的方式，以获取准确度更高的校准数据，提高波束形成质量。

为了能够使便携雷达设备1更加便捷地设置且具有稳固性，进一步地，支撑机构40为三脚架。

当然，支撑机构40也可以选用车载固定架，将便携雷达设备1固定到车辆上，以使其具有移动监测方式。

另外，也可以使便携雷达设备1设置处置装置，例如，干扰设备等，以使其进一步具有处置手段，对进入监测范围的目标飞行器进行干扰，妨碍其侦察，或使使用者无法获取到其侦察到的数据。

本发明提供的一种便携雷达设备，通过在设备主体上端设置可拆卸的天线面板，在下端设置可拆卸的支撑机构，可以简易拆装，使雷达设备便于携带，应用更加灵活。并且，可以在其上安装处置装置，以使其可以破坏目标飞行器的侦测，从而更好地保护监测范围。或者，通过设置不同形式的支撑机构，使其具有稳固性或者移动性。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种便携雷达设备，其特征在于，包括：

设备主体；

电源适配器，与所述设备主体电性连接，用于为所述便携雷达设备提供电源；

天线面板，可拆卸地设置于所述设备主体的上端，所述天线面板上设置有与所述设备主体电性连接的天线单元，用于发送脉冲信号，并接收回波信号；

支撑机构，可拆卸地设置于所述设备主体的下端，对所述便携雷达设备进行支撑；

其中，所述设备主体上设置有处理单元和传输接口，所述处理单元用于对所述天线单元接收到的回波信号进行处理，生成目标所对应的航行信息，并通过所述传输接口将所述航行信息输出至操作终端进行显示。

2.根据权利要求1所述的便携雷达设备，其特征在于，所述天线面板包括面板主体和调节机构；

所述调节机构，位于面板主体下侧，用于调节所述面板主体的俯仰角度。

3.根据权利要求2所述的便携雷达设备，其特征在于，所述调节机构包括固定杆、固定座和紧固螺栓；

所述固定杆的自由端用于连接所述设备主体，所述固定杆的调节端具有沿所述固定杆轴向延伸的两个紧固臂；

所述固定座包括连接部和调节部，所述连接部连接于所述面板主体；

其中，所述调节部设置于所述两个紧固臂之间，并通过所述紧固螺栓与所述两个固定臂螺纹连接。

4.根据权利要求2所述的便携雷达设备，其特征在于，所述设备主体包括驱动机构，所述驱动机构与所述调节机构连接，用于通过所述调节机构驱动所述面板主体在水平方向上旋转。

5.根据权利要求1所述的便携雷达设备，其特征在于，所述设备主体包括与所述处理单元连接的定位单元，用于采集定位信号，并通过所述处理单元对所述便携雷达设备所处的位置进行定位。

6.根据权利要求5所述的便携雷达设备，其特征在于，所述定位单元包括定位天线和连杆；

所述连杆可折叠地设置于所述设备主体上端，所述定位天线设置于所述连杆的自由端。

7.根据权利要求2所述的便携雷达设备，其特征在于，所述天线单元包括：

发射天线阵列，用于发送脉冲信号；

接收天线阵列，位于所述发射天线阵列的下侧，用于接收所述脉冲信号所对应的回波信号；

其中，发射天线为宽波束天线，接收天线为窄波束天线。

8.根据权利要求7所述的便携雷达设备，其特征在于，所述接收天线阵列为80列×32排的阵列，每排作为一个接收子阵，所述每个接收子阵形成一个接收通道；

所述32个接收通道形成8个回波信号，相邻的4个接收子阵所对应的一个回波信号的接收波束宽度为2°-5°，相邻接收波束的间隔为1°-3°。

9.根据权利要求8所述的便携雷达设备，其特征在于，所述接收天线阵列，还用于接收校正波束信号；

所述校正波束信号用于校正接收通道。

10.根据权利要求1所述的便携雷达设备，其特征在于，所述支撑机构为三脚架。