CN204731412U - 一种相参处理的安防监控雷达系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种相参处理的安防监控雷达系统，包括天线、前端装置、信号处理器、显控计算机四部分，天线、前端装置、信号处理器、显控计算机依次相连，其中，天线包括两个接收天线和一个发射天线，两个接收天线和发射天线呈倒三角布局，两接收天线位于上端，一个发射天线位于下端。本实用新型主要通过对信号处理器的改进，实现了连续波信号的相参积累处理，降低了解距离速度耦合的难度，从而完成同时对多个目标的距离、速度的跟踪。

Description

一种相参处理的安防监控雷达系统

技术领域

本实用新型属于雷达领域，具体涉及一种相参处理的安防监控雷达系统。

背景技术

随着雷达电子技术的发展，雷达在安防监控系统中的应用越来越广泛。雷达不仅仅要针对单个目标进行监控报警，而且还需要对区域内多个危险目标进行跟踪，并显示目标轨迹，以便迅速准确地将危险目标控制。传统的安防监控雷达一般采用微波对射雷达、LFMCW雷达。微波对射雷达采用两部雷达对立放置，两部雷达间形成一道电子墙，当目标穿越电子墙时，雷达系统会发出报警信息。微波对射雷达只能对进入监控区域的目标进行报警，无法得到同时监控多个目标并对目标轨迹进行跟踪。

基于LFMCW(线性调频连续波)的安防雷达系统，可以对危险侵入目标进行检测，在面临多个目标时，存在目标距离和速度耦合的问题,这导致了距离分辨力的下降，而且会引起运动目标测距误差。它采用的是三角波调频连续波方式。

当雷达前方出现n个目标时，回波信号是多个点目标回波信号的叠加，对上升沿频段频谱分析可以得到n个谱峰，同理对下降沿频段频谱分析也可以得到n个谱峰，由于无法得到两族谱各谱线的对应关系，实际上根本无法准确得到目标的距离、速度信息，无法解决多目标的跟踪问题。

发明内容

为了解决传统安防雷达同时多目标跟踪、监控问题，本实用新型提供了一种相参处理的安防监控雷达系统。该系统主要通过对信号处理器的改进，实现了连续波信号的相参积累处理，降低了解距离速度耦合的难度，从而完成同时对多个目标的距离、速度的跟踪。

一种相参处理的安防监控雷达系统，包括天线、前端装置、信号处理器、显控计算机四部分，天线、前端装置、信号处理器、显控计算机依次相连，其中，天线包括两个接收天线和一个发射天线，两个接收天线和发射天线呈倒三角布局，两接收天线位于上端，一个发射天线位于下端。

进一步的，前端装置包括信号调制器、压控振荡器、功分器、功放、低噪声放大器、混频器和中频放大器。

进一步的，信号处理器主要包括DA转换器、AD转换器、晶振、DSP芯片、现场可编程门阵列芯片、程控衰减器、带通滤波器、闪存、同步动态随机存储器、复位电路以及串口232芯片。

进一步的，信号处理器主要处理芯片为DSP芯片，其型号为ADSP-21479；辅助处理芯片为现场可编程门阵列芯片，负责控制DA转换器产生三角波形式的压控振荡器控制电压，以及同步信号、时序控制信号。

进一步的，显控计算机包括计算机系统和串口通讯电路，用于目标输出轨迹信息的显示。

进一步的，前端装置与信号处理器之间通过6根信号线交互连接，6根信号线分别为：第1根为AGC电压信号线；第2根为同步信号线；第3、4、5、6根为两路I、Q信号线。

进一步的，信号处理器采用串口232芯片与显控计算机进行交互通讯。

有益效果：

本实用新型的安防监控雷达系统解决了安防监控过程中多个目标同时处理的问题，硬件系统设计简单易实现，系统功能强大，设计成本低。

附图说明

图1为本实用新型的安防监控雷达组成框图

图2为本实用新型的天线结构布局图

图3为本实用新型的信号处理器连接关系图

图4为本实用新型的安防监控雷达系统原理框图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型所提供的一种相参处理的安防监控雷达系统进行说明。

一种相参处理的安防监控雷达系统包含天线、前端装置、信号处理器、显控计算机四部分，如图1所示。其中，天线具有较大的增益，实现射频信号的发射放大和接收放大，整个天线包含两个接收天线和一个发射天线。具体的结构布局形式如图2所示，接收天线和发射天线呈倒三角布局，两接收天线位于上端，一个发射天线位于下端。

发射时，前端装置将基带信号调制、放大后通过天线辐射出去。接收时，前端装置将天线收到的信号进行放大、混频到中频，在进行中频放大后输出给信号处理器。前端装置由信号调制器、VCO(压控振荡器)、功分器和功放、低噪声放大器、混频器和中频放大器组成。

信号处理器用于中频回波信号的数字处理，从而提取目标信息。信号处理器主要连接关系如图3所示，主要包含DA转换器(数字信号转模拟信号)芯、AD转换器(模拟信号转数字信号)、晶振、DSP(数字信号处理)芯片、FPGA(现场可编程门阵列)芯片、程控衰减器、带通滤波器、FLASH(闪存)、SDRAM(同步动态随机存储器)、复位电路以及串口232芯片组成。信号处理器主要处理芯片为DSP，根据安防雷达需求，选择了ADSP-21479型号；辅助处理芯片为FPGA，负责控制DA转换器产生三角波形式的VCO控制电压，以及同步信号、时序控制信号。

显控计算机用于目标输出轨迹信息的显示，便于人进行监控。包含计算机系统和串口通讯电路组成。

相参处理的安防监控雷达系统原理框图如图4所示，以下对其中主要的连接关系进行说明。

天线与前端装置之间通过三个通道连接，三个通道分别为一个发射通道和两个接收通道。前端装置与信号处理器之间通过6根信号线交互连接，6根信号线连接方式分别为：

1、第1根为AGC电压信号线，由FPGA产生的数字信号通过DA

转换为模拟电压信号送给信号调制器；

2、第2根为同步信号线，由VCO提供时钟信号输出给FPGA作为

时序控制的同步信号，该同步信号为系统相参的关键；

3、第3、4、5、6根为两路I、Q信号线，前端装置将每个接收通道

的信号混频后变为I、Q两路信号，两个接收通道信号则变为I、Q

共四路信号，经前端装置中频放大器放大后输出给信号处理器的AD

转换器模块。

前端装置的发射通道，通过VCO将信号调制后经功分器、功放后输出给天线发射端；接收通道，将两个接收天线接收的信号经低噪声放大器、混频器、中频放大器输出给信号处理器。前端装置将时钟同步信号输出给信号处理器FPGA，FPGA利用时钟同步信号控制AD采样，AD采样后的数字信号进入FPGA、DSP中进行处理，其中DSP将时序控制的参数发送给FPGA，FPGA将FFT处理后的数字信号发送给FPGA。信号处理器采用串口232芯片与显控计算机进行交互通讯。

本实用新型的系统主要通过对信号处理器的改进，实现了连续波信号的相参积累处理，降低了解距离速度耦合的难度，从而完成同时对多个目标的距离、速度的跟踪。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种相参处理的安防监控雷达系统，其特征在于，所述系统包括天线、前端装置、信号处理器、显控计算机四部分，天线、前端装置、信号处理器、显控计算机依次相连，其中，天线包括两个接收天线和一个发射天线，两个接收天线和发射天线呈倒三角布局，两接收天线位于上端，一个发射天线位于下端。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，前端装置包括信号调制器、压控振荡器、功分器、功放、低噪声放大器、混频器和中频放大器。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，信号处理器主要包括DA转换器、AD转换器、晶振、DSP芯片、现场可编程门阵列芯片、程控衰减器、带通滤波器、闪存、同步动态随机存储器、复位电路以及串口232芯片。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，信号处理器的主要处理芯片为DSP芯片，其型号为ADSP-21479；辅助处理芯片为现场可编程门阵列芯片，负责控制DA转换器产生三角波形式的压控振荡器控制电压，以及同步信号、时序控制信号。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，显控计算机包括计算机系统和串口通讯电路，用于目标输出轨迹信息的显示。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，前端装置与信号处理器之间通过6根信号线交互连接，6根信号线分别为：第1根为AGC电压信号线；第2根为同步信号线；第3、4、5、6根均为两路I、Q信号线。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，信号处理器采用串口232芯片与显控计算机进行交互通讯。