CN112781447B - 基于uwb脉冲电磁波的地雷探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于UWB脉冲电磁波的地雷探测装置，包括主处理模块、UWB信号发射组件、信号接收与调理组件、高速ADC采集组件、单刀双掷开关K1、收发一体天线。主处理模块分别与UWB信号发射组件和高速ADC采集组件进行数据交互，天线除了作为发射端发射脉冲电磁波信号还兼电场传感器进行回波信号接收，可将接收后的信号传至信号调理组件进行信号处理，随后经由高速ADC采集组件处理为数据后传送给主处理模块，根据回波采集信息判定探测区域是否含有地雷。本发明的有益效果在于：该探测装置通过用超宽带脉冲波进行探测，发射出去的电磁脉冲具有频谱丰富、频带宽和脉冲窄等特点，抗干扰能力强，对地雷的探测精度有显著提升。

Description

基于UWB脉冲电磁波的地雷探测装置

技术领域

本发明涉及无线电探测地雷技术领域，尤其涉及一种基于UWB脉冲电磁波的地雷探测装置。

背景技术

目前，许多国家对探雷的研究愈发重视，地雷是一种爆炸性武器，第二次世界大战结束以后，世界各地遗留了数以万计的各种地雷，给人民的生命财产造成巨大的威胁，每年因地雷而丧生的案例数不胜数，使得在世界许多区域排雷的必要性大增。为此，全世界对探雷技术的要求与日俱增。

UWB脉冲电磁波探测技术是通过向地面发射一种超宽频带和超窄脉冲、具有丰富的频谱的电磁波，然后分析其产生的回波信号实现探测目的的技术。由于其对比传统脉冲波探测，具有抗干扰能力更强、功耗更低、信号穿透力更强、探测精度更高等优势，同时还有对人工要求小、工作成本低的优点，所以其在探测领域应用越来越广泛，紧跟着对设备需求也越来越大。同时本探测装置采用分析回波信号的包络以及均方根输出以区别于地底其他物质的方式进行地雷判定，相比其他回波频谱分析，进一步提高了探雷精度。

目前在国内外还没有通过分析脉冲电磁波所产生回波信号的包络以及均方根输出从而判定地雷的设备装置。我国现在主要采用方便携带式传统脉冲感应探雷装置进行探雷，通过发射线圈发射周期性脉冲一次场，脉冲电磁场发射时，地下金属物体产生感应涡流；在脉冲电磁场断掉后，涡流产生的二次场按指数规律衰减并被接收线圈探测到，经放大和信号处理后报警。由于脉冲感应法测量的是纯二次场，故加大发射功率便可增大探测灵敏度，所以脉冲感应式探雷器具有较高的探测灵敏度，这也是本探测装置采用脉冲电磁波进行探雷的原因之一。但传统探雷设备一种是靠检测纯二次场信号强度的方式探雷，利用探雷器辐射电磁场，使地雷的金属零件受激产生涡流，涡流电磁场又作用于探雷器的电子系统，使之失去原来的平衡状态，或者通过探雷器的接收系统检测涡流电磁场信号，从而得知金属物体（地雷）的位置。但土壤中的非地雷异物，土壤密度的突变，土壤中的空腔以及湿度的不均匀等，都可能引起虚假信号，面对低阻物体容易出现误判。它能可靠地发现带有金属零件的地雷，但容易受到战场上弹片等金属物体的干扰。另一种原理是利用地雷与周围土壤的介电常数等物理特性的差异，引起探雷器辐射的微波电磁场发生畸变，通过检测畸变场信号来判断地雷的位置。但是介电常数等物理特性变化性很强，环境干扰因素很大，这也使得探测准确性变得极不稳定。其他还有通过雷达波探雷的方式，雷达波通常采用连续波，通过对地面反射的雷达波进行频谱分析从而探雷，但由于其设备沉重，难以单兵操作，同时功率要求高，能量损耗大，最主要的是单个地雷探测精度低，通常雷达波探雷的方式通常用于大范围内具体雷区的判定。

发明内容

针对目前传统脉冲感应探雷装置进行探雷的不足，本发明提供了一种基于UWB脉冲电磁波的地雷探测装置。

本发明采用的技术方案是：一种基于UWB脉冲电磁波的地雷探测装置，包括主处理模块、UWB信号发射组件、信号接收与调理组件、高速ADC采集组件、单刀双掷开关K1、收发一体天线，整个装置由外接电源供电； UWB信号发射组件与主处理模块电连接，高速ADC采集组件与主处理模块、信号接收与调理组件电连接，收发一体天线通过单刀双掷开关K1与UWB信号发射组件、信号接收与调理组件电连接；探测时，主处理模块发出控制信号控制UWB信号发射组件产生探测所需的UWB脉冲，同时控制单刀双掷开关K1使UWB信号发射组件与收发一体天线连接，通过收发一体天线发射UWB脉冲电磁波，单刀双掷开关K1在发射完成后回到默认状态使收发一体天线与信号接收与调理组件连接，收发一体天线接收的回波信号经信号接收与调理组件后送高速ADC采集组件，主处理模块通过高速ADC采集组件采集UWB脉冲电磁波的回波信号，经数据处理、信号分析、特征识别后得出地雷探测结果。

在本发明中，所述的主处理模块包括多核DSP芯片、RAM&ROM、JTAG 电路、电源电路，外接电源经电源电路后提供多核DSP芯片及外围器件、UWB信号发射组件、信号接收与调理组件、高速ADC采集组件所需的工作电源，RAM&ROM用于保存运行程序和实时动态数据，JTAG 电路用于装置调试与程序下载，多核DSP芯片通过SPI接口连接UWB信号发射组件以实现UWB脉冲电磁波发射，通过TSIP接口连接高速ADC采集组件以实现对UWB脉冲电磁波的回波信号采集。

在本发明中，所述的UWB信号发射组件包括与主处理模块连接的SPI接口、状态控制寄存器、UWB信号发生器、与单刀双掷开关K1连接的功放及发射电路、晶振、时钟信号产生电路，主处理模块通过SPI接口配置和读取状态控制寄存器，在状态控制寄存器的控制下晶振与时钟信号产生电路一起为SPI接口、UWB信号发生器提供所需的时钟信号，在状态控制寄存器、时钟信号产生电路的共同驱动下，UWB信号发生器将主处理模块经SPI接口传输来的数据转换为UWB脉冲信号送功放及发射电路，同时状态控制寄存器输出控制信号控制单刀双掷开关K1使收发一体天线与功放及发射电路连接以实现UWB脉冲信号的发射。

在本发明中，所述的信号接收与调理组件包括通带可调谐滤波器、射频低噪声放大器、低通滤波电路、带通滤波电路、有效值提取电路和包络提取电路，UWB信号发射组件在UWB脉冲信号发射后控制单刀双掷开关K1回到默认状态使收发一体天线与通带可调谐滤波器连接，收发一体天线接收的回波信号经通带可调谐滤波器、射频低噪声放大器后由低通滤波电路、带通滤波电路、有效值提取电路、包络提取电路提取用于地雷探测与识别的四种不同信号连接到高速ADC采集组件。

在本发明中，所述的高速ADC采集组件包括四个采样保持放大器、两个二通道高速ADC，信号接收与调理组件提取用于地雷探测与识别的四种不同信号分别经采样保持放大器1和采样保持放大器2后连接到二通道高速ADC1、经采样保持放大器3和采样保持放大器4后连接到二通道高速ADC2，二通道高速ADC1、二通道高速ADC2通过TSIP接口传输给主处理模块连接，在主处理模块的控制下实现对包含地雷特征信息的四种不同信号的数据采集。

在本发明中，所述的收发一体天线采用波束角为90度的定向天线，该天线默认状态下通过单刀双掷开关K1与信号接收与调理组件连接，发射状态时通过单刀双掷开关K1与UWB信号发射组件连接，从而实现了UWB脉冲电磁波的单天线收发。

本发明的有益效果是，该地雷探测装置采用UWB脉冲波进行探测，拥有抗干扰能力强、功耗低、信号穿透力强的特性，同时该地雷探测装置是通过分析探测信号所产生的二次场信号频谱特性从而识别地雷，相较传统脉冲感应探雷设备检测纯二次场信号强度探雷的方式，该地雷探测装置对地雷的探测精度有了显著提升。

附图说明

图1是本发明的总体结构框图；

图2是本发明实施例的主处理模块结构框图；

图3是本发明实施例的UWB信号发射组件结构框图；

图4是本发明实施例的信号接收与调理组件结构框图；

图5是本发明实施例的高速ADC采集组件结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见附图，图1是本发明的总体结构框图。一种基于UWB脉冲电磁波的地雷探测装置，包括主处理模块、UWB信号发射组件、信号接收与调理组件、高速ADC采集组件、单刀双掷开关K1、收发一体天线，整个装置由外接电源供电； UWB信号发射组件与主处理模块电连接，高速ADC采集组件与主处理模块、信号接收与调理组件电连接，收发一体天线通过单刀双掷开关K1与UWB信号发射组件、信号接收与调理组件电连接；探测时，主处理模块发出控制信号控制UWB信号发射组件产生探测所需的UWB脉冲，同时控制单刀双掷开关K1使UWB信号发射组件与收发一体天线连接，通过收发一体天线发射UWB脉冲电磁波，单刀双掷开关K1在发射完成后回到默认状态使收发一体天线与信号接收与调理组件连接，收发一体天线接收的回波信号经信号接收与调理组件后送高速ADC采集组件，主处理模块通过高速ADC采集组件采集UWB脉冲电磁波的回波信号，经数据处理、信号分析、特征识别后得出地雷探测结果。图1主要介绍地雷探测装置总体框架，包括主处理模块、UWB信号发射组件、信号接收与调理组件、高速ADC采集组件、单刀双掷开关K1、收发一体天线，整个装置由外接电源供电；其特征是：UWB信号发射组件与主处理模块电连接，高速ADC采集组件与主处理模块、信号接收与调理组件电连接，收发一体天线通过单刀双掷开关K1与UWB信号发射组件、信号接收与调理组件电连接；探测时，主处理模块发出控制信号控制UWB信号发射组件产生探测所需的UWB脉冲，同时控制单刀双掷开关K1使UWB信号发射组件与收发一体天线连接，通过收发一体天线发射UWB脉冲电磁波，单刀双掷开关K1在发射完成后回到默认状态使收发一体天线与信号接收与调理组件连接，收发一体天线接收的回波信号经信号接收与调理组件后送高速ADC采集组件，主处理模块通过高速ADC采集组件采集UWB脉冲电磁波的回波信号，经数据处理、信号分析、特征识别后得出地雷探测结果。

参见附图，图2是本发明实施例的主处理模块结构框图。主处理模块包括多核DSP芯片、RAM&ROM、JTAG 电路、电源电路，外接电源经电源电路后提供多核DSP芯片及外围器件、UWB信号发射组件、信号接收与调理组件、高速ADC采集组件所需的工作电源，RAM&ROM用于保存运行程序和实时动态数据，JTAG 电路用于装置调试与程序下载，多核DSP芯片通过SPI接口连接UWB信号发射组件以实现UWB脉冲电磁波发射，通过TSIP接口连接高速ADC采集组件以实现对UWB脉冲电磁波的回波信号采集。图2所示的主处理模块包括多核DSP芯片、RAM&ROM、JTAG 电路、电源电路，外接电源经电源电路后提供多核DSP芯片及外围器件、UWB信号发射组件、信号接收与调理组件、高速ADC采集组件所需的工作电源，RAM&ROM用于保存运行程序和实时动态数据，JTAG 电路用于装置调试与多核DSP芯片主控程序下载，多核DSP芯片通过SPI接口连接UWB信号发射组件以实现UWB脉冲电磁波发射，通过TSIP接口连接高速ADC采集组件以实现对UWB脉冲电磁波的回波信号采集。为了使该设备尽可能轻便易携带以及增加探测信号发送与接收的可靠性和稳定性，该地雷探测装置采用波束角为90度以及天线增益需要在10dB以上的定向收发一体天线，探测天线方向图的波束宽度大于60度，需要有较小的副瓣，该定向天线其辐射电磁场照射到地面为圆形，便于保证探测信号垂直覆盖探测区域与后期对反射信号的处理，同时天线的频率带宽也需要满足系统给到的扫频范围。附图2中的收发一体天线采用波束角为90度的定向天线，该天线默认状态下通过单刀双掷开关K1与信号接收与调理组件连接，发射状态时通过单刀双掷开关K1与UWB信号发射组件连接，从而实现了UWB脉冲电磁波的单天线收发。

参见附图，图3是本发明实施例的UWB信号发射组件结构框图。UWB信号发射组件包括与主处理模块连接的SPI接口、状态控制寄存器、UWB信号发生器、与单刀双掷开关K1连接的功放及发射电路、晶振、时钟信号产生电路，主处理模块通过SPI接口配置和读取状态控制寄存器，在状态控制寄存器的控制下晶振与时钟信号产生电路一起为SPI接口、UWB信号发生器提供所需的时钟信号，在状态控制寄存器、时钟信号产生电路的共同驱动下，UWB信号发生器将主处理模块经SPI接口传输来的数据转换为UWB脉冲信号送功放及发射电路，同时状态控制寄存器输出控制信号控制单刀双掷开关K1使收发一体天线与功放及发射电路连接以实现UWB脉冲信号的发射。附图3可以展示本发明公开的地雷探测装置的信号发送工作方式。UWB信号发射组件包括模拟接收器、模拟发送器、数字收发器、时钟发生器、电源管理部件、状态控制器、SPI接口以及平衡-不平衡变压器、功率放大器，UWB信号发射组件通过SPI接口与主处理模块进行连接，通过SPI接口可以提供UWB信号发射组件工作电源，同时通过SPI接口主处理模块不仅可以了解UWB信号发射组件运行工作状态，还可以传达UWB脉冲发送指令给数字收发器，数字收发器用于控制模拟发送器、模拟接收器和时钟发生器工作，时钟发生器用来产生时钟信号，其他部件将随着所产生的时钟信号来同步进行运算工作，模拟发送器内置一个双平衡混频器用于产生探测所需要的脉冲序列，模拟接收器用于接收信号，平衡-不平衡变压器即用于将超宽带收发器输出的平衡射频信号转换为不平衡射频信号，且该变压器只在发射模式中被启用，功率放大器用于将调试好的UWB脉冲信号进行放大。当需要发送探测UWB脉冲电磁波时， SPI接口从主处理模块接收到发送指令，随即启动电源管理部件用以维持后续正常工作，同时从状态控制器读取当前工作状态，电源供应无误以及工作状态正常时，即可通过数字收发器控制时钟发生器和模拟发送器工作，时钟发生器用来产生时钟信号，其他部件将随着所产生的时钟信号来同步进行运算工作，探测所需要的脉冲序列是通过模拟发送器内部一个双平衡混频器向上转换生成的，并将这个脉冲序列集中在一个符合IEEE802.15.4 - 2011 标准的超宽频通道上。被调制的射频波形通过单刀双掷开关K3连接平衡-不平衡变压器，平衡-不平衡变压器即用于将超宽带收发器输出的平衡射频信号转换为不平衡射频信号，且该变压器在发射模式中被启用（在接收信号时被禁用，信号直接传输至超宽带收发器）转换后的射频信号经由功率放大器即可经由单刀双掷开关K1通过收发一体天线进行发射。

参见附图，图4是本发明实施例的信号接收与调理组件结构框图。信号接收与调理组件包括通带可调谐滤波器、射频低噪声放大器、低通滤波电路、带通滤波电路、有效值提取电路和包络提取电路，UWB信号发射组件在UWB脉冲信号发射后控制单刀双掷开关K1回到默认状态使收发一体天线与通带可调谐滤波器连接，收发一体天线接收的回波信号经通带可调谐滤波器、射频低噪声放大器后由低通滤波电路、带通滤波电路、有效值提取电路、包络提取电路提取用于地雷探测与识别的四种不同信号连接到高速ADC采集组件。图4更为详细的介绍了信号接收与调理组件的内部结构，当需要接收探测UWB脉冲电波所产生的回波时，单刀双掷开关K1打向信号接收与调理组件，回波信号经过基带低通提取出本装置所需要的携带地质信息的低频段信号，该低频段回波信号随后传至低噪声放大器电路，该部分将相对微弱的低频段回波信号在尽可能保持不失真的情况下进行放大处理，以提高低频段回波信号的信噪比，由于该信号增益电平足以使超宽带收发器的模拟接收器在天线处的高接收信号电平处饱和，因此为了防止这种情况发生，所以在射频低噪声放大器输出和超宽带收发器输入之间加上射频衰减器，回波信号经过射频衰减器处理后有两条线路传输，一条线路返回超宽带收发器可以确定收发时间用以地雷目标深度定位，即通过模拟接收器接收信号传输至数字收发器，数字收发器再将探测响应时间通过SPI接口传输至主处理模块进行进一步的分析，另一条线路将回波信号传至检波器进行包络信号和均方根数据提取，该检波器部件首先检测放大后的低频段回波信号的包络输出和均方根输出，其可采用直流至6 GHz信号工作，包络带宽最高可达130MHz，所获取的包络可用于射频功率放大器线性化，均方根输出则可用于测量均方根功率，随后包络输出(VENV)和均方根输出(VRMS)送入四通道高速CMOS放大器，使用运算放大器将其转换为差分信号以便消除噪声。随后将包络信号和均方根数据分为四路放大后传给高速ADC 采集模块。

参见附图，图5是本发明实施例的高速ADC采集组件结构框图。高速ADC采集组件包括四个采样保持放大器、两个二通道高速ADC，信号接收与调理组件提取用于地雷探测与识别的四种不同信号分别经采样保持放大器1和采样保持放大器2后连接到二通道高速ADC1、经采样保持放大器3和采样保持放大器4后连接到二通道高速ADC2，二通道高速ADC1、二通道高速ADC2通过TSIP接口传输给主处理模块连接，在主处理模块的控制下实现对包含地雷特征信息的四种不同信号的数据采集。附图5中的高速ADC采集组件负责AD转换，将射频包络和均方根输出的模拟信号转换为多核DSP芯片能够处理的数字信号，高速 ADC 采集模块允许两个通道同步采样和转换，两者之前均配有一个3通道多路复用器和一个能够处理30MHz 以上输入频率的低噪、宽带宽采样保持放大器，采样放大器用于实现AD转换时间内模拟信号保持基本不变，这样才能保证转换精度，多路复用器用于将接收的复合数据流，依照信道分离数据，方便AD处理，转换过程和数据采集过程均采用标准控制输入，经由高速ADC转换后的数字信号通过TSIP模块实现多通道数据采集，TSIP是一个多链路串行接口，最多可同步接收8路信号数据，通过多核DSP芯片编程软件CCS编写的TSIP同步采集程序将AD转换后的数据传入主处理模块。

结合附图1、附图2、附图3、附图4、附图5，可以展示本发明公开的地雷探测装置的工作方式。首先通过主处理模块的多核DSP芯片操作对整个地雷探测装置进行功能测试，第一步通过多核DSP芯片编写SPI底层读写函数与超宽带收发器进行控制，成功连接后控制超宽带收发器任意GPIO口进行高低电平输出操作，通过连接示波器观察其输出信号无误即可确定超宽带收发器功能测试成功；第二步通过信号发生器于K1开关固定基带低通一端加入基频50MHz、载波频率为500Hz的信号，同样采用示波器分别观察基带低通与检波器输出信号，确认无误后即可表示基带低通与检波器功能测试成功；第三步任然采用信号发生器在高速ADC输入端分别加入1.8V电信号、-1.8V电信号、20KHz正弦波信号、50KHz正弦波信号，然后运行TSIP同步采集程序，在多核DSP芯片软件开发环境中即可查看采集到的原始数据经过处理后即可还原4通道信号波形，信号采集无误即可表示高速ADC功能测试成功。在整个地雷探测装置功能测试无误后即可开始探测工作，第一步通过主处理模块的多核DSP芯片编写SPI底层读写函数使超宽带收发器选择符合IEEE802.15.4 - 2011超带宽信号标准的基频3.9GHz、脉冲带宽1.3312GHz的UWB脉冲信号进行发射，产生的信号经过单刀双掷开关K1通向PA电路，PA电路用于将超宽带收发器输出的平衡射频信号转换为不平衡射频信号同时进行信号放大便于探测，处理后的UWB脉冲电磁波信号经由单刀双掷开关K1通过收发一体天线对疑似地雷进行发射，发射的UWB脉冲电磁波信号会产生电磁场向四周传播，如果碰到与地层土壤存在电性差异的目标体（地雷），会在目标体上产生反射、折射或感应出涡流，涡流的方向是朝着原磁场消失的方向流动（即重建一个和原磁场一样的磁场），该涡流信号随着一次场的完全消失亦会慢慢消失而形成一种“拖尾”现象。第二步在一次UWB脉冲信号间歇期间，收发一体天线对该涡流电磁场所产生的回波信号进行接收，此时单刀双掷开关K1连接基带低通，回波信号经过基带低通提取出本装置所需要的携带地质信息的低频段信号，该低频段回波信号随后传至LNA电路，LNA电路是低噪声放大器电路，该部分将相对微弱的低频段回波信号在尽可能保持不失真的情况下进行放大处理，以提高低频段回波信号的信噪比，由于本装置脉冲电磁感应采用的UWB脉冲电磁波具有极宽的频谱信息量，使探测回波对各种介质的变化具有敏感的反应，探测装置所得到的探测回波不可能仅是地雷目标的回波，它是一个很复杂的含有各类性质的时域波形，所以本地雷探测装置通过对回波信号的包络线和均方根功率进行提取从而分析回波，因此经由放大后的低频段回波信号随后传至检波器部件，随后包络输出和均方根输出送入四通道高速CMOS放大器，使用运算放大器将其转换为差分信号以便消除噪声。经过提取处理后的射频包络和均方根输出随即送入四通道高速ADC进行AD转换，将射频包络和均方根输出的模拟信号转换为多核DSP芯片能够处理的数字信号，转换后的数字信号通过TSIP多链路串行接口传入主处理模块。最后主处理模块通过对回波数字信号进行相关分析、融合运算，求出地下埋藏目标的回波数字函数，再应用于解卷积的有效处理和方法，通过对输入函数和目标回波函数的解卷积，求出目标的冲击响应，再同预存的地雷目标的冲击响应进行相关分析处理，根据回波信号处理后所形成的谱线图，由干扰谱线剔除、最大谱线离散判据、频谱能量集中判据、窄带对称判据来识别和判定是否存在地雷，并对判定的地下地雷进行定性、定量分析。

综上所述，本发明由主处理模块、信号模块、收发一体天线协同工作，通过超宽带脉冲波进行探测，发射出去的电磁脉冲具有频谱丰富、频带宽和脉冲窄等特点，抗干扰能力强，对地雷的探测精度有显著提升。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于UWB脉冲电磁波的地雷探测装置，包括主处理模块、UWB信号发射组件、信号接收与调理组件、高速ADC采集组件、单刀双掷开关K1、收发一体天线，整个装置由外接电源供电；UWB信号发射组件与主处理模块电连接，高速ADC采集组件与主处理模块、信号接收与调理组件电连接，收发一体天线通过单刀双掷开关K1与UWB信号发射组件、信号接收与调理组件电连接；探测时，主处理模块发出控制信号控制UWB信号发射组件产生探测所需的UWB脉冲，同时控制单刀双掷开关K1使UWB信号发射组件与收发一体天线连接，通过收发一体天线发射UWB脉冲电磁波，单刀双掷开关K1在发射完成后回到默认状态使收发一体天线与信号接收与调理组件连接，收发一体天线接收的回波信号经信号接收与调理组件后送高速ADC采集组件，主处理模块通过高速ADC采集组件采集UWB脉冲电磁波的回波信号，经数据处理、信号分析、特征识别后得出地雷探测结果；其特征是：所述的UWB信号发射组件包括与主处理模块连接的SPI接口、状态控制寄存器、UWB信号发生器、与单刀双掷开关K1连接的功放及发射电路、晶振、时钟信号产生电路，主处理模块通过SPI接口配置和读取状态控制寄存器，在状态控制寄存器的控制下晶振与时钟信号产生电路一起为SPI接口、UWB信号发生器提供所需的时钟信号，在状态控制寄存器、时钟信号产生电路的共同驱动下，UWB信号发生器将主处理模块经SPI接口传输来的数据转换为UWB脉冲信号送功放及发射电路，同时状态控制寄存器输出控制信号控制单刀双掷开关K1使收发一体天线与功放及发射电路连接以实现UWB脉冲信号的发射；所述的信号接收与调理组件包括通带可调谐滤波器、射频低噪声放大器、低通滤波电路、带通滤波电路、有效值提取电路和包络提取电路，UWB信号发射组件在UWB脉冲信号发射后控制单刀双掷开关K1回到默认状态使收发一体天线与通带可调谐滤波器连接，收发一体天线接收的回波信号经通带可调谐滤波器、射频低噪声放大器后由低通滤波电路、带通滤波电路、有效值提取电路、包络提取电路提取的用于地雷探测与识别的四种不同信号发送到高速ADC采集组件；所述的高速ADC采集组件包括四个采样保持放大器、两个二通道高速ADC，信号接收与调理组件提取的用于地雷探测与识别的四种不同信号分别经采样保持放大器1和采样保持放大器2后发送到二通道高速ADC1、经采样保持放大器3和采样保持放大器4后发送到二通道高速ADC2，二通道高速ADC1、二通道高速ADC2通过TSIP接口将四种不同信号传输给主处理模块，在主处理模块的控制下实现对包含地雷特征信息的四种不同信号的数据采集。