CN206235731U - 一种探地雷达设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种探地雷达设备。可包括：雷达传感器、信号预处理器、定位处理器和成像处理器；雷达传感器向监测区域发射雷达波束，并获取地下探测目标反射雷达波束所返回的回波信号；信号预处理器与雷达传感器相连接，回波信号经信号预处理器滤波放大处理后生成地下探测目标的距离信号；定位处理器与信号预处理器相连接，距离信号经定位处理器进行坐标处理后生成地下探测目标的空间坐标信息；成像处理器与定位处理器相连接，空间坐标信息经定位处理器传输至成像处理器，空间坐标信息经成像处理器进行图像转换处理生成三维空间图像。采用本实用新型，可以实现生成探测目标的空间坐标信息及三维空间图像，丰富可获取的探测目标的信息。
Description
技术领域
本实用新型涉及探地雷达领域，尤其涉及一种探地雷达设备。
背景技术
随着雷达技术不断的发展，探地雷达在建筑公路建设、环境地球物理探测、资源和矿藏探测、军事探测、考古探测等各个领域中得到广泛应用。
现有的探地雷达往往通过发射天线向地下发射高频电磁波，当电磁波遇到介电常数不同的界面时产生反射回波，并根据反射回波确定探测目标的位置信息，然而现有的探地雷达仅能简单的实现雷达与探测目标之间的距离检测，可获取的探测目标的信息有限。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种探地雷达设备，可以实现生成探测目标的空间坐标信息及三维空间图像，丰富可获取的探测目标的信息。
本实用新型实施例提供了一种探地雷达设备，可包括：雷达传感器、信号预处理器、定位处理器和成像处理器；其中，
所述雷达传感器的雷达波束覆盖包含地下探测目标在内的监测区域，所述雷达传感器向所述监测区域发射雷达波束，并获取所述地下探测目标反射所述雷达波束所返回的回波信号；
所述信号预处理器与所述雷达传感器相连接，所述回波信号经所述信号预处理器滤波放大处理后生成所述地下探测目标的距离信号；
所述定位处理器与所述信号预处理器相连接，所述距离信号经所述定位处理器进行坐标处理后生成所述地下探测目标的空间坐标信息；
所述成像处理器与所述定位处理器相连接，所述空间坐标信息经所述定位处理器传输至所述成像处理器，所述空间坐标信息经所述成像处理器进行图像转换处理生成三维空间图像。
在本实用新型实施例中，通过采用定位处理器以及成像处理器，进一步依据所获取的地下探测目标的距离信号，实现了空间坐标信息及三维空间图像的生成，丰富了可获取的探测目标的信息。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的一种探地雷达设备的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的雷达传感器的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的雷达前端组成的结构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的定位处理器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型实施例中，探地雷达设备可以用于探测监测区域内的地下探测目标并实现对地下探测目标的三维空间图像的生成，其采用雷达传感器的雷达波束覆盖包含地下探测目标在内的监测区域，获取所述地下探测目标反射所述雷达波束所返回的回波信号，所述回波信号经所述信号预处理器滤波放大处理后生成所述地下探测目标的距离信号，所述距离信号经所述定位处理器进行坐标处理后生成所述地下探测目标的空间坐标信息，所述空间坐标信息经所述定位处理器传输至所述成像处理器，所述空间坐标信息经所述成像处理器进行图像转换处理生成三维空间图像。通过采用定位处理器以及成像处理器，进一步依据所获取的地下探测目标的距离信号，实现了空间坐标信息及三维空间图像的生成，丰富了可获取的探测目标的信息。所述地下探测目标可以包括地下管道、地下建筑等地下物体。
下面将结合附图1-4，对本实用新型实施例提供的探地雷达设备进行详细介绍。
请参见图1，为本实用新型实施例提供了一种探地雷达设备的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例的所述探地雷达设备1可以包括：雷达传感器11、信号预处理器12、定位处理器13、校正处理器14、角度探测器15、成像处理器16和显控仪器17。
所述雷达传感器11与所述信号预处理器12相连接，所述信号预处理器12与所述定位处理器13相连接，所述定位处理器13与所述成像处理器16相连接，优选的，所述定位处理器13可以通过所述校正处理器14与所述成像处理器16相连接，所述角度探测器15分别与所述雷达传感器11和所述校正处理器14相连接，所述成像处理器16与所述显控仪器17相连接。可以理解的是，所述角度探测器15与所述雷达传感器11的连接关系可以为物理连接关系，其余的连接关系均可以为电连接关系。
所述雷达传感器11的雷达波束覆盖包含地下探测目标在内的监测区域，优选的，所述雷达传感器11向所述监测区域发射雷达波束，并获取所述地下探测目标反射所述雷达波束所返回的回波信号。
进一步的，请一并参见图2，为本实用新型实施例提供了雷达传感器的结构示意图。如图2所示，所述雷达传感器11可以包括雷达发射器111和雷达接收器112。
所述雷达接收器112置于以所述雷达发射器111为圆心的圆周位置上，优选的，所述雷达传感器11可以包括一个雷达发射器111和至少四个雷达接收器112，相邻两个所述雷达接收器112间的距离相等。
所述雷达发射器111发射的雷达波束覆盖包含所述地下探测目标在内的所述监测区域，所述雷达接收器112则分别获取所述地下探测目标反射所述雷达波束所返回的回波信号，需要说明的是，基于所述回波信号可以分别分析得到所述地下探测目标与所述雷达接收器112的距离信号，所述地下探测目标必然存在与以所述雷达接收器112为圆心，以该距离信号为半径的三维圆弧曲面上，由于至少需要4个曲面两两相交才能确定唯一的一个点，因此通过采用至少四个雷达接收器112，可以进一步实现对探测目标的准确获取，并实现对探测目标的空间坐标信息的生成。
进一步的，请一并参见图3，为本实用新型实施例提供了雷达前端组成的结构示意图。如图3所示，所述雷达前端的组成结构可以包括雷达发射器111和雷达接收器112。
所述雷达发射器111可以包括第一超带宽雷达芯片和发射天线，每个所述雷达接收器112可以包括第二超宽带雷达芯片和接收天线。所述第一超宽带雷达芯片与所述发射天线相连接，所述第二超宽带雷达芯片与所述接收天线相连接。
所述第一超宽带雷达芯片发送的雷达波束经所述发射天线覆盖所述地下探测目标在内的所述监测区域，所述地下探测目标反射所述雷达波束所返回的回波信号经所述接收天线传输至所述第二超宽带雷达芯片。
所述信号预处理器12进一步与所述雷达传感器11中的所述雷达接收器112相连接，用于接收所述雷达传感器11中的所述雷达接收器112传输的回波信号，优选的，所述信号预处理器12与所述第二超宽带雷达芯片相连接，所述信号预处理器12接收所述第二超宽带雷达芯片传输的回波信号，所述回波信号经所述信号预处理器12滤波放大处理后生成所述地下探测目标的距离信号，可以理解的是，所述信号预处理器12可以接收至少四个第二超宽带雷达芯片中各第二超宽带雷达芯片传输的回波信号，即至少四个回波信号，所述信号预处理器12可以分别对每个回波信号进行滤波放大处理以获取每个回波信号对应的第二超宽带雷达芯片与所述地下探测目标的距离信号，分别可以为d1、d2、…，dn，其中n为大于或等于4的整数。所述信号预处理器12将所述距离信号传输至所述定位处理器13。
所述距离信号经所述定位处理器13进行坐标处理后生成所述地下探测目标的空间坐标信息，所述定位处理器13接收所述距离信号，可以对所述距离信号进行坐标处理，所述定位处理器13可以基于所述距离信号确定所述地下探测目标相对于所述雷达前端的位置信息，并结合全球定位系统(Global Positioning System，GPS)信息生成所述地下探测目标的空间坐标信息。
进一步的，请一并参见图4，为本实用新型实施例提供了定位处理器的结构示意图。如图4所示，所述定位处理器13可以包括定位器131和GPS132，所述定位器131分别与所述信号预处理器12、所述GPS132和所述成像处理器16相连接。所述距离信号经所述信号预处理器12传输至所述定位器131，所述定位器131可以汇总所述距离信号，并确定所述地下探测目标相对所述雷达前端的位置信息，同时所述定位器131可以结合所述GPS132中的GPS信息，生成该位置信息对应的空间坐标信息，即所述地下探测目标的空间坐标信息，所述空间坐标信息经所述定位器131传输至所述成像处理器16。
需要说明的是，由于雷达前端的雷达接收器112容易受到地形起伏的影响，导致所获取的回波信号中携带的距离信号存在一定的偏差，因此需要采用校正处理器14对所述地下探测目标的空间坐标信息进行校正，具体的，请再参见图3，所述雷达前端还可以包括角度探测器15，所述角度探测器15与所述雷达接收器12相连接，并固定连接于所述圆周位置上，所述角度探测器15探测所述雷达接收器112与水平面的角度信号，如图3所示，每个所述雷达接收器12所在圆周位置上均存在一个角度探测器15，则相应得到的角度信号分别可以为θ1、θ2、…，θn，其中n为大于或等于4的整数，所述角度探测器15分别与所述校正处理器14相连接，所述角度信号经所述角度探测器15分别传输至所述校正处理器14。所述定位器131可以通过所述校正处理器14与所述成像处理器16相连接，所述空间坐标信号经所述定位处理器13传输至所述校正处理器14，所述空间坐标信息经所述校正处理器14结合所述角度信号进行校正处理生成校正后的空间坐标信息，所述校正后的空间坐标信息经所述校正处理器14传输至所述成像处理器16。通过采用角度探测器15探测各雷达接收器12与水平面所成夹角，并采用校正处理器14结合所成夹角对探测目标的空间坐标信息进行校正，避免了地形起伏对地下目标探测的影响，减少了探测误差，提升了探测目标的空间坐标信息的准确性。
同理，在所述探地雷达设备1持续移动的过程中，即在所述监测区域进行扫描式探测，可以生成多个地下探测目标的空间坐标信息，所述成像处理器16可以汇总多个空间坐标信息，并进行图像转换处理生成三维空间图像，进一步的，所述成像处理器16可以获取多个地下探测目标校正后的空间坐标信息，并采用多个校正后的空间坐标信息生成三维空间图像。
所述三维空间图像经所述成像处理器16传输至所述显控仪器17，并由所述显控仪器17进行输出显示，优选的，所述显控仪器17还可以对所述三维空间图像进行保存及回放等。
在本实用新型实施例中，通过采用定位处理器以及成像处理器，进一步依据所获取的地下探测目标的距离信号，实现了空间坐标信息及三维空间图像的生成，丰富了可获取的探测目标的信息；通过采用至少四个雷达接收器，可以进一步实现对探测目标的准确获取，并实现对探测目标的空间坐标信息的生成；通过采用角度探测器探测各雷达接收器与水平面所成夹角，并采用校正处理器结合所成夹角对探测目标的空间坐标信息进行校正，避免了地形起伏对地下目标探测的影响，减少了探测误差，提升了探测目标的空间坐标信息的准确性。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种探地雷达设备，其特征在于，包括：雷达传感器、信号预处理器、定位处理器和成像处理器；其中，
所述雷达传感器的雷达波束覆盖包含地下探测目标在内的监测区域，所述雷达传感器向所述监测区域发射雷达波束，并获取所述地下探测目标反射所述雷达波束所返回的回波信号；
所述信号预处理器与所述雷达传感器相连接，所述回波信号经所述信号预处理器滤波放大处理后生成所述地下探测目标的距离信号；
所述定位处理器与所述信号预处理器相连接，所述距离信号经所述定位处理器进行坐标处理后生成所述地下探测目标的空间坐标信息；
所述成像处理器与所述定位处理器相连接，所述空间坐标信息经所述定位处理器传输至所述成像处理器，所述空间坐标信息经所述成像处理器进行图像转换处理生成三维空间图像。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述雷达传感器包括一个雷达发射器和至少四个雷达接收器；其中，
所述雷达接收器置于以所述雷达发射器为圆心的圆周位置上，相邻两个所述雷达接收器间的距离相等。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述雷达发射器发射的雷达波束覆盖包含所述地下探测目标在内的所述监测区域，所述雷达接收器分别获取所述地下探测目标反射所述雷达波束所返回的回波信号。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述雷达发射器包括第一超宽带雷达芯片和发射天线，所述雷达接收器包括第二超宽带雷达芯片和接收天线；其中，
所述第一超宽带雷达芯片与所述发射天线相连接，所述第二超宽带雷达芯片与所述接收天线相连接；
所述第一超宽带雷达芯片发送的雷达波束经所述发射天线覆盖所述地下探测目标在内的所述监测区域，所述地下探测目标反射所述雷达波束所返回的回波信号经所述接收天线传输至所述第二超宽带雷达芯片。
5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述定位处理器包括定位器和全球定位系统GPS；其中，
所述定位器分别与所述信号预处理器、所述GPS、所述成像处理器相连接；
所述距离信号经所述信号预处理器传输至所述定位器，所述距离信号经所述定位器并结合所述GPS的定位信息进行坐标处理后生成所述地下探测目标的空间坐标信息，所述空间坐标信息经所述定位器传输至所述成像处理器。
6.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括角度探测器，所述角度探测器与所述雷达接收器相连接；
所述角度探测器探测所述雷达接收器与水平面的角度信号。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备还包括校正处理器，所述校正处理器分别与所述角度探测器、所述定位处理器、所述成像处理器相连接；
所述角度信号经所述角度探测器传输至所述校正处理器，所述空间坐标信号经所述定位处理器传输至所述校正处理器，所述空间坐标信息经所述校正处理器结合所述角度信号进行校正处理生成校正后的空间坐标信息，所述校正后的空间坐标信息经所述校正处理器传输至所述成像处理器。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括显控仪器，所述显控仪器与所述成像处理器相连接；
所述三维空间图像经所述成像处理器传输至所述显控仪器，并由所述显控仪器进行输出显示。
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