CN205157781U - 一种用于探测静态目标的生命探测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于探测静态目标的生命探测仪，包括：探测终端，用于探测静态生命目标的距离和方位，得到静态生命目标的距离信号和方位信号；终端平板电脑，解析处理静态生命目标的距离信息和方位信息并展示给用户。终端平板电脑发出控制信号控制发射模块发出电磁波，电磁波经静态生命目标反射回接收模块，所接收的信号再经预处理模块和信号处理模块返回终端平板电脑。使用该装置可以穿透遮挡介质的来探测静态目标生命物体的具体距离和方位，该装置穿透力较强、定位精确、携带、操作及维护方便、费用较低、抗干扰能力强,为营救生还者赢得了宝贵的时间。

Description

一种用于探测静态目标的生命探测仪

技术领域

本实用新型属于生命探测领域，具体涉及一种用于探测静态目标的生命探测仪。

背景技术

我国是一个自然灾害频发的国家，而每次灾害对生命财产都会造成巨大的损失，尤其在现代社会，由于人口集中、城市建筑密度高，一旦发生地质灾害所造成人员伤亡的数量将是灾难性的。例如，在2008年四川汶川发生的8.0级地震就造成了巨大的生命和财产损失。从各次地质灾害的总结中得出，在越短的时间内发现被掩埋人员，他们就越有可能被救活。因此，为了减小人员的伤亡，能有效检测出生命信息的探测设备就显得尤为重要。

雷达生命探测仪是近代发展的一项新技术,主要用于在废墟中发现存活者以及在反恐现场的房间外获取房间内人员的位置信息等领域。传统的探测方法一般采用红外线、无线电、声波等技术。其中，无线电式的生命探测雷达是一种最可取的方法，它借助电磁波能穿透遮挡介质的特性来探测目标物体，集中了现代电子科学技术的先进成果,通过发射电磁波照射目标并接收其回波,由此来发现目标并测定其位置、运动方向和速度等一系列特性，与红外和声波探测技术相比，其具有不受环境温度，热物体和声音干扰等优点，具有更广泛的应用前景。

但是，现有的雷达生命探测仪穿透力较差、定位不精确，设备结构复杂、操作繁琐、携带及维护均不方便，这无疑浪费了营救生还者的宝贵时间。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种用于探测静态目标的生命探测仪。使用该装置用户可以穿透遮挡介质来探测静态目标生命物体的具体距离和方位，该装置穿透力较强、定位精确、携带、操作及维护方便、费用较低、抗干扰能力强，为营救生还者赢得了宝贵的时间。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于探测静态目标的生命探测仪，包括：

探测终端，用于探测静态生命目标的距离和方位，得到静态生命目标的距离信号和方位信号；

终端平板电脑，与所述探测终端相连实现通信，用于接收所述距离信号和方位信号，并对其解析处理得到静态生命目标的距离信息和方位信息，并展示给用户。

进一步，所述探测终端包括：

发射模块，用于产生并对外发射电磁波；

接收模块，用于接收反射的回波信号，并对该回波信号进行选择、积分得到检测信号；

预处理模块，用于对所述检测信号进行预处理；

信号处理模块，根据所述预处理模块预处理后的检测信号，计算静态生命目标的距离和方位，得到该静态生命目标的距离信号和方位信号；

所述发射模块、接收模块均与所述预处理模块相连，所述预处理模块与所述信号处理模块相连，所述信号处理模块与所述终端平板电脑相连。

进一步，所述发射模块包括：

脉冲振荡器，产生脉冲信号；

电磁脉冲产生器，由所述脉冲信号触发产生电磁波；

发射天线，向外发送所述产生的电磁波；

所述脉冲振荡器与所述电磁脉冲产生器相连，所述电磁脉冲产生器与所述发射天线相连。

进一步，所述接收模块包括：

接收天线，接收反射回的回波信号；

取样积分器，对所述回波信号进行积分取样得到接收信号；

第二脉冲振荡器，用来产生脉冲信号；

延时器，对所述第二脉冲振荡器产生的脉冲信号延时生成距离门，利用距离门对所述接收信号进行选择；

第二积分器，对选择后的信号进行积分得到检测信号；

所述接收天线与取样积分器相连，取样积分器与延时器相连，延时器还同时与第二脉冲振荡器和第二积分器相连。

进一步，所述预处理模块包括：

放大单元，与所述第二积分器相连，对所述检测信号进行放大；

滤波单元，与所述放大单元相连，对放大后的信号进行滤波。

进一步，所述信号处理模块包括：

距离计算单元，与所述滤波单元相连，根据滤波处理后的检测信号计算目标与信号发射点的距离得到距离信号；

定位单元，与所述距离计算单元相连，根据所述距离信号计算静态生命目标的方位得到方位信号。

采用本技术方案的有益效果：本实用新型是探测静态目标的生命探测仪，能够穿透遮挡介质来探测静态目标生命物体的具体距离和方位。此生命探测仪能够用于震区生命探测，具有穿透力强、探测距离精确、抗干扰能力强、多目标探测能力强、探测灵敏度高等优点，探测距离可达30-50m，穿透实体砖墙厚度可达2m以上，可隔着几间房探测到生命目标，在生命探测领域拥有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为发射模块原理框图；

图3为接收模块原理框图；

图4为GPS定位原理框图。

具体实施方式

为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。

参见图1，一种用于探测静态目标的生命探测仪，包括：

探测终端，用于探测静态生命目标的距离和方位，得到静态生命目标的距离信号和方位信号；

终端平板电脑，与所述探测终端相连实现通信，用于接收所述距离信号和方位信号，并对其解析处理得到静态生命目标的距离信息和方位信息，并展示给用户。

上述系统中，探测终端包括：发射模块、接收模块、预处理模块、信号处理模块，所述发射模块、接收模块均与所述预处理模块相连，所述预处理模块与所述信号处理模块相连，所述信号处理模块与所述终端平板电脑相连，优选的，本实施例中信号处理模块与终端平板电脑通过无线WIFI相连实现通信。

发射模块，如图2所示，用于产生并对外发射电磁波。发射模块包括：脉冲振荡器、电磁脉冲产生器和发射天线。由脉冲振荡器产生脉冲信号，该信号触发电磁脉冲产生器产生电磁波；经发射天线向外发送产生的电磁波。

接收模块，如图3所示，用于接收反射的回波信号，并对该回波信号进行选择、积分得到检测信号。接收模块包括：接收天线、取样积分器、第二脉冲振荡器、延时器和第二积分器。由接收天线接收反射回的回波信号；经过取样积分器对回波信号进行积分取样得到接收信号，同时由第二脉冲振荡器产生脉冲信号通过延时器延时生成距离门，利用距离门对所述接收信号进行选择；通过第二积分器对选择后的信号进行积分得到检测信号。

预处理模块，用于对所述检测信号进行预处理。预处理模块包括：放大单元和滤波单元，放大单元同时与第二积分器和滤波单元相连，利用放大单元对所述检测信号进行放大，再经过滤波单元对放大后的信号进行滤波。

信号处理模块，根据所述预处理模块预处理后的检测信号计算静态生命目标的距离和方位，得到该静态生命目标的距离信号和方位信号。

信号处理模块可采用FPGA、DSP和ARM等大规模集成芯片，实现对静态生命目标的距离探测算法和方位探测的算法运算。

所述信号处理模块包括：距离计算单元，与所述滤波单元相连，根据滤波处理后的检测信号计算目标与信号发射点的距离得到距离信号；定位单元，与所述距离计算单元相连，根据所述距离信号计算静态生命目标的方位得到方位信号。

终端平板电脑，用于发送控制信息，接收前端所得距离信号和方位信号数据，利用系统软件对数据进行处理，从而给出静态生命目标的距离和方位信息；通过无线WIFI与信号处理模块通信，并将计算结果显示并予保存。

为了更好的理解本实用新型，下面对本实施例的工作原理作一次完整的描述。

工作原理如下：

步骤1、终端平板电脑发送控制信息后，在发射模块中脉冲振荡器产生脉冲信号,该信号触发电磁脉冲产生器产生电磁波,并通过发射天线送出。

步骤2、经静态生命目标反射回的回波信号经过接收天线送到取样积分器产生接收信号,同时由第二脉冲振荡器产生的脉冲信号经过延时器产生距离门,对接收信号进行选择,选择后的信号通过第二积分器进行积分得到检测信号。

步骤3、再经过预处理模块对检测信号进行放大滤波后送入信号处理模块。

步骤4、由信号处理模块计算静态生命目标的距离和方位，得到该静态生命目标的距离信号和方位信号。

需要说明的是，以下述公式作为计算静态生命目标的距离的优选公式：

R＝v(t-Δt)/2

式中：t-发射信号与检测信号之间的时间间隔，Δt-系统延迟，V-电磁波在均匀介质中的传播速度，R为静态生命目标到生命探测仪距离。

以下式作为计算静态生命目标的方位的优选公式：

联立该方程组求解即得静态生命目标的方位，式中：R₁、R₂、R₃分别为在三个不同位置(A、B、C)测出静态生命目标到生命探测仪的距离，x_i、y_i、z_i分别为这三个位置的坐标,ε为常数，是距离的修正参数。

上述方位计算方式采用全球卫星定位系统(GPS)的方式，该方式基于测量学中的空间后方交会原理。如图4所示，分别在三个位置(A、B、C)发射信号，测量得出出静态生命目标到生命探测仪的距离R₁、R₂、R₃并分别记录三个位置的坐标x_i、y_i、z_i,从而得到三个空间球,三个空间球的交点就是静态目标生命的位置坐标。

三点定位计算公式如下:

在理想情况下方程组得解是确定的,即三个球面交于目标点,但由于误差的存在,三个球面往往并不严格交于目标点,而是围绕在目标点周围形成一个由四个球面围成的曲面,可近似看作四面体,选取四面体内哪一个点来代表目标点是精确定位的首要问题,优选球面四面体内切球的球心代表目标点,设球面四面体内切球半径为ε,以ε修正三个距离R₁、R₂、R₃为R₁-ε、R₂-ε、R₃-ε,改写三点定位方程组如下:

根据修改后的方程组即可求得目标点坐标。

步骤5、再利用终端平板电脑接收前端所得距离信号和方位信号数据，利用系统软件对数据进行处理，从而给出静态生命目标的距离和方位信息并向用户展示。

本实用新型能够穿透遮挡介质来探测静态目标生命物体的具体距离和方位，能够用于震区生命探测。具有穿透力强、探测距离精确、抗干扰能力强、多目标探测能力强、探测灵敏度高等优点，探测距离可达30-50m，穿透实体砖墙厚度可达2m以上，可隔着几间房探测到生命目标，在生命探测领域拥有广泛的应用前景。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种用于探测静态目标的生命探测仪，其特征在于，包括：

探测终端，用于探测静态生命目标的距离和方位，得到静态生命目标的距离信号和方位信号；终端平板电脑，与所述探测终端相连实现通信，用于接收所述距离信号和方位信号，并对其解析处理得到静态生命目标的距离信息和方位信息，并展示给用户；

其中，所述探测终端包括：

发射模块，用于产生并对外发射电磁波；

接收模块，用于接收反射的回波信号，并对该回波信号进行选择、积分得到检测信号；

预处理模块，用于对所述检测信号进行预处理；

信号处理模块，根据所述预处理模块预处理后的检测信号，计算静态生命目标的距离和方位，得到该静态生命目标的距离信号和方位信号；

其中，所述发射模块、接收模块均与所述预处理模块相连，所述预处理模块与所述信号处理模块相连，所述信号处理模块与所述终端平板电脑相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于探测静态目标的生命探测仪，其特征在于：所述发射模块包括：

脉冲振荡器，产生脉冲信号；

电磁脉冲产生器，由所述脉冲信号触发产生电磁波；

发射天线，向外发送所述产生的电磁波；

所述脉冲振荡器与所述电磁脉冲产生器相连，所述电磁脉冲产生器与所述发射天线相连。

3.根据权利要求2所述的一种用于探测静态目标的生命探测仪，其特征在于，所述接收模块包括：

接收天线，接收反射回的回波信号；

取样积分器，对所述回波信号进行积分取样得到接收信号；

第二脉冲振荡器，用来产生脉冲信号；

延时器，对所述第二脉冲振荡器产生的脉冲信号延时生成距离门，利用距离门对所述接收信号进行选择；

第二积分器，对选择后的信号进行积分得到检测信号；

所述接收天线与取样积分器相连，取样积分器与延时器相连，延时器还同时与第二脉冲振荡器和第二积分器相连。

4.根据权利要求3所述的一种用于探测静态目标的生命探测仪，其特征在于，所述预处理模块包括：

放大单元，与所述第二积分器相连，对所述检测信号进行放大；

滤波单元，与所述放大单元相连，对放大后的信号进行滤波。

5.根据权利要求4所述的一种用于探测静态目标的生命探测仪，其特征在于，所述信号处理模块包括：

距离计算单元，与所述滤波单元相连，根据滤波处理后的检测信号计算静态生命目标与信号发射点的距离得到距离信号；

定位单元，与所述距离计算单元相连，根据所述距离信号计算静态生命目标的方位得到方位信号。