CN112068125B - 一种六维探地雷达系统 - Google Patents

一种六维探地雷达系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112068125B
CN112068125B CN202010834550.9A CN202010834550A CN112068125B CN 112068125 B CN112068125 B CN 112068125B CN 202010834550 A CN202010834550 A CN 202010834550A CN 112068125 B CN112068125 B CN 112068125B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dimensional
jpq
ground penetrating
penetrating radar
ajpq
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010834550.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112068125A (zh
Inventor
胡文
梁景原
蒋海珊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Liuji Photoelectric Technology Research Institute Co ltd
Original Assignee
Nanjing Liuji Photoelectric Technology Research Institute Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Liuji Photoelectric Technology Research Institute Co ltd filed Critical Nanjing Liuji Photoelectric Technology Research Institute Co ltd
Priority to CN202010834550.9A priority Critical patent/CN112068125B/zh
Publication of CN112068125A publication Critical patent/CN112068125A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112068125B publication Critical patent/CN112068125B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/885—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for ground probing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30—Assessment of water resources

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种六维探地雷达系统，包括如下步骤：采用N*M二维面阵，对接收的N路射频信号进行下混频和数字采样，得到N路数字回波信号Yn(i)；基于伪随机参考信号信息，计算并生成不同分辨单元的回波信号Xjpq(i)，得到复数三维矩阵Ajpq(n，i)；计算[Ajpq(n，1)，…，Ajpq(n，T)]的FFT，得到四维矩阵Bjpqd(n)；由Vn投影得到每个分辨单元的三维速度Vjpq；输出三维空间分辨单元的复数强度信息Ajpq与Vjpq至上位机并显示。本发明采用二维阵列天线，在设备静态情况下可对地下目标快速六维成像，具有比现有技术的探地雷达具有更高的数据率，可灵敏的感知地下运动物体，提高所获取目标的高纬度信息，对地下典型目标的识别能力。

Description

一种六维探地雷达系统
技术领域
本发明涉及一种探地雷达系统，尤其涉及一种六维探地雷达系统。
背景技术
探地雷达是发射宽带电磁信号以感知地下环境的探测设备，与其他探地手段相比有最高的分辨力，对地下结构直观清晰的成像。但是现有技术存在的缺陷包括：探地雷达通常成像维度较低，采用的体制结构简单，通常利用运动的天线或线性阵列形成二维或三维成像结果，再由通过数据方法进行拼接得到大幅的图像，运动成像过程受地形约束，成像较为缓慢，缺乏测速能力，分辨率较差，不利于目标识别。
发明内容
本发明的目的在于提供一种六维探地雷达系统，提高测速能力和分辨率，加强目标识别效率，解决现有技术存在的缺憾。
本发明采用如下技术方案实现：
一种六维探地雷达系统，其特征在于，该探地雷达系统的探地手段包括如下步骤：
1)采用N*M二维面阵，在所述二维面阵中，N*(M-1)个天线发射预设的伪随机半相参连续波波形，N个天线接收信号Yn(t)；
2)对接收的N路射频信号进行下混频和数字采样，得到N路数字回波信号Yn(i)；
3)基于伪随机参考信号信息，计算并生成不同分辨单元的回波信号Xjpq(i)，其中j、p、q为分辨单元对应的空间三维标号；
4)在每个时刻i，得到复数三维矩阵Ajpq(n，i)；
5)随时间积累T点数据，计算[Ajpq(n，1)，...，Ajpq(n，T)]的FFT，得到四维矩阵Bjpqd(n)；
6)基于四维矩阵Bjpqd(n)解算得到空间三维和对应每个接收通道n的速度Vn，基于N个接收天线的空间位置关系，由Vn投影得到每个分辨单元的三维速度Vjpq；
7)输出三维空间分辨单元的复数强度信息Ajpq与Vjpq至上位机，并显示。
进一步的，在步骤4)中根据公式在每个时刻i，得到复数三维矩阵Ajpq(n，i)。
本发明的有益技术效果是：采用二维阵列天线，在设备静态情况下可对地下目标快速六维成像，具有比现有技术的探地雷达具有更高的数据率，可灵敏的感知地下运动物体，提高所获取目标的高维度信息，对地下典型目标的识别能力。
附图说明
图1是本发明的六维探地雷达系统的工作流程图。
具体实施方式
通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本发明，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本发明技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变和/或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本发明的技术方案所限定的保护范围。
实施例1：
六维探地雷达系统，该探地雷达系统的探地手段包括如下步骤：
1)采用N*M二维面阵，在所述二维面阵中，N*(M-1)个天线发射预设的伪随机半相参连续波波形，N个天线接收信号Yn(t)；
2)对接收的N路射频信号进行下混频和数字采样，得到N路数字回波信号Yn(i)；
3)基于伪随机参考信号信息，计算并生成不同分辨单元的回波信号Xjpq(i)，其中j、p、q为分辨单元对应的空间三维标号；
4)根据公式在每个时刻i，得到复数三维矩阵Ajpq(n，i)；
5)随时间积累T点数据，计算[Ajpq(n，1)，...，Ajpq(n，T)]的FFT，得到四维矩阵Bjpqd(n)；
6)基于四维矩阵Bjpqd(n)解算得到空间三维和对应每个接收通道n的速度Vn，基于N个接收天线的空间位置关系，由Vn投影得到每个分辨单元的三维速度Vjpq；
7)输出三维空间分辨单元的复数强度信息Ajpq与Vjpq至上位机并显示。
实施例2：
在实施例1的基础之上还可以做出进一步的改进：在探地雷达对预设区域进行探测的过程中，实时获取探地雷达上预设的参考点的参考位置，针对探地雷达的每一探测点，获取探测点相对于参考点的相对位置，根据相对位置和参考位置，计算探测点的目标位置，将目标位置和探测点在目标位置对预设区域进行探测的探测结果按照预设格式进行存储。其中探地雷达对预设区域探测的过程中，探地雷达每前进预设距离即对预设区域进行探测，探地雷达每次进行探测时，探地雷达上的每一通道上用于进行探测的位置即为探测点。
由实施例1、2可知，本发明基于预设的伪随机波形，在空间每分辨单元合成唯一的电磁信号，实现高效三维空间可分性，避免了常规探地雷达需要移动天线的问题，也简化了信号在地下非直线传播造成的反演难题；本发明以N路天线接收，并各自独立处理，得到目标相对不同接收通道的多普勒信息，联合N路射频通道的速度信息，可估计分辨单元的三维空间速度，提供现有探地雷达缺乏的测速能力；本发明利用每个三维空间分辨单元的强度和三维速度信息，对不同分辨单元开展目标识别，基于丰富的高维信息提高目标识别能力。
以上所描述的具体实施方式仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发所附的权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种六维探地雷达系统，其特征在于，该探地雷达系统的探地手段包括如下步骤：
1)采用N*M二维面阵，在所述二维面阵中，N*(M-1)个天线发射预设的伪随机半相参连续波波形，N个天线接收信号Yn(t)；
2)对接收的N路射频信号进行下混频和数字采样，得到N路数字回波信号Yn(i)；
3)基于伪随机参考信号信息，计算并生成不同分辨单元的回波信号Xjpq(i)，其中j、p、q为分辨单元对应的空间三维标号；
4)在每个时刻i，得到复数三维矩阵Ajpq(n,i)；
根据公式在每个时刻i,得到复数三维矩阵Ajpq(n,i)；
5)随时间积累T点数据，计算[Ajpq(n,1),...,Ajpq(n,T)]的FFT，得到四维矩阵Bjpqd(n)；
6)基于四维矩阵Bjpqd(n)解算得到空间三维和对应每个接收通道n的速度Vn，基于N个接收天线的空间位置关系，由Vn投影得到每个分辨单元的三维速度Vjpq；
7)输出三维空间分辨单元的复数强度信息Ajpq与Vjpq至上位机并显示。
CN202010834550.9A 2020-08-18 2020-08-18 一种六维探地雷达系统 Active CN112068125B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010834550.9A CN112068125B (zh) 2020-08-18 2020-08-18 一种六维探地雷达系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010834550.9A CN112068125B (zh) 2020-08-18 2020-08-18 一种六维探地雷达系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112068125A CN112068125A (zh) 2020-12-11
CN112068125B true CN112068125B (zh) 2023-09-08

Family

ID=73662130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010834550.9A Active CN112068125B (zh) 2020-08-18 2020-08-18 一种六维探地雷达系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112068125B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113466565A (zh) * 2021-07-14 2021-10-01 深圳市粤通建设工程有限公司 路面介电常数测量方法、装置、计算机设备以及系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1740815A (zh) * 2005-09-22 2006-03-01 西安电子科技大学 编码跳频高分辨率测距测速方法及雷达
CN101089653A (zh) * 2007-07-20 2007-12-19 西安理工大学 近程调频连续波fmcw雷达抗干扰方法
CN101458326A (zh) * 2007-12-14 2009-06-17 南京理工大学 基于伪码调相连续波体制的生命探测装置
CN105467388A (zh) * 2015-11-23 2016-04-06 上海无线电设备研究所 低信噪比下压缩感知雷达高分辨成像设备及其成像方法
CN106371081A (zh) * 2016-08-26 2017-02-01 电子科技大学 一种基于空间栅格数据对齐的多通道量测信息配置方法
CN107588771A (zh) * 2017-08-28 2018-01-16 北京工业大学 基于李群描述的捷联惯性导航解算方法
CN108931773A (zh) * 2017-05-17 2018-12-04 通用汽车环球科技运作有限责任公司 车用六维点云系统
CN109061637A (zh) * 2018-06-29 2018-12-21 湖北大学 一种基于Weightless信号的三维成像系统及其实现方法
CN110058218A (zh) * 2019-04-25 2019-07-26 电子科技大学 一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法及系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1740815A (zh) * 2005-09-22 2006-03-01 西安电子科技大学 编码跳频高分辨率测距测速方法及雷达
CN101089653A (zh) * 2007-07-20 2007-12-19 西安理工大学 近程调频连续波fmcw雷达抗干扰方法
CN101458326A (zh) * 2007-12-14 2009-06-17 南京理工大学 基于伪码调相连续波体制的生命探测装置
CN105467388A (zh) * 2015-11-23 2016-04-06 上海无线电设备研究所 低信噪比下压缩感知雷达高分辨成像设备及其成像方法
CN106371081A (zh) * 2016-08-26 2017-02-01 电子科技大学 一种基于空间栅格数据对齐的多通道量测信息配置方法
CN108931773A (zh) * 2017-05-17 2018-12-04 通用汽车环球科技运作有限责任公司 车用六维点云系统
CN107588771A (zh) * 2017-08-28 2018-01-16 北京工业大学 基于李群描述的捷联惯性导航解算方法
CN109061637A (zh) * 2018-06-29 2018-12-21 湖北大学 一种基于Weightless信号的三维成像系统及其实现方法
CN110058218A (zh) * 2019-04-25 2019-07-26 电子科技大学 一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
伪随机序列编码脉冲信号在探地雷达中的应用研究;张群英;电子与信息学报;第33卷(第2期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112068125A (zh) 2020-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107728115B (zh) 一种雷达目标成像后基于svm的背景干扰抑制方法
Brodeski et al. Deep radar detector
CN107167784B (zh) 一种基于多通道比相定位的多人体目标定位跟踪方法
CN106772246B (zh) 基于声阵列的无人机实时检测和定位系统及方法
CN109633598B (zh) 基于特征分析的阵列雷达目标检测方法
CN109738861A (zh) 一种基于Wi-Fi信道状态信息的三维联合估计方法
CN112835009B (zh) 一种基于fmcw雷达rai的数据集拓展方法
CN108872971B (zh) 一种基于运动单阵列的目标定位方法与装置
CN111046877A (zh) 一种毫米波图像可疑物品检测方法和系统
WO2023213051A1 (zh) 一种基于csi信号到达角估计的静态人体姿势估计方法
CN112068125B (zh) 一种六维探地雷达系统
CN104820221B (zh) 多基合成孔径雷达的目标三维定位方法
Hamdollahzadeh et al. Moving target localization in bistatic forward scatter radars: Performance study and efficient estimators
CN116824629A (zh) 基于毫米波雷达的高鲁棒手势识别方法
CN115291207A (zh) 基于mimo雷达的小型旋翼无人机多目标检测方法
CN114708257A (zh) Sar运动舰船目标检测方法及装置
Wang et al. Multi-person device-free gesture recognition using mmWave signals
CN114355306A (zh) 一种利用小孔径高频雷达海洋回波反演浪高的方法
CN116466307B (zh) 一种基于深度图的毫米波雷达点云仿真的方法和装置
Albuquerque et al. Robot self position based on asynchronous millimetre wave radar interference
CN105974413B (zh) 多基地外辐射源雷达成像系统的自聚焦方法
CN112099018B (zh) 基于径向速度和区域能量联合的运动目标检测方法及装置
CN112415469B (zh) 一种两维数字阵列雷达快速干扰测向方法
KR20220109951A (ko) 인공지능 기반의 레이다 표적 탐지 방법 및 그를 위한 장치
CN217360299U (zh) 一种无源双基探地雷达系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant