CN212321840U - 一种可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，包括两个以上的雷达单元，相邻两个所述雷达单元之间通过一伸缩机构相连，所述伸缩机构用来拉大或缩小相邻两个所述雷达单元之间的距离。本实用新型具有结构简单、操作简便、适用范围广、能够实现多模式检测等优点。

Description

一种可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备

技术领域

本实用新型主要涉及到雷达生命探测设备技术领域，特指一种可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备。

背景技术

雷达生命探测定位装备主要应用于地震、滑坡等灾害发生后探测掩埋在泥土、废墟中的人员，一般将雷达封装在三防箱体内，考虑到实际应用场景，装备必须小巧便携，因此此类产品整体尺寸都比较小。由于雷达整体封装在一个比较小的箱子内，导致收发天线无法展开，雷达基线无法拉伸，角度分辨率差，定位不准确。

现有单基雷达生命探测仪由于雷达整体封装在一个箱子内，在探测时发射天线和接收天线朝向一致，即具有固定的极化方向，即使是MIMO(多发多收)雷达其天线朝向也是一致方向。雷达的极化特性导致对于与自身极化方向相同的目标探测性能好，而对于人体姿态垂直于雷达极化方向的目标可检测概率下降，出现漏报情况。

现有单基雷达包括MIMO雷达，其天线均为线阵排列。这种分布方式下雷达仅在线阵方向上有探测基线，而在垂直于线阵方向没有探测基线，因此，雷达缺少探测维度，一般只能进行二维定位，对于一发一收体制雷达仅能进行一维定位，三维定位功能普遍缺失。

无线分布式组网雷达目前仅是一个设想，受技术、成本和工作模式限制，现阶段无法实际应用。该类系统设计概念为：分布式探测；WIFI传输数据、指令；GPS授时同步。该方案存在如下问题：WIFI数据传输时会受到环境电磁影响，出现数据丢包、掉线问题，并且WIFI信号与雷达检测电磁信号互相干扰，导致探测性能降低；GPS授时在森林、峡谷或建筑物内无信号，无法对雷达授时，导致雷达无法工作；该方案需增加WIFI模块、GPS模块、GPS天线等部件，增加装备成本，同时也导致系统复杂笨重，无法便携化。

因此，现有的雷达生命探测设备存在以下一些不足：

1)现有的单基雷达生命探测装备基线较短，导致分辨率差，定位不准确。

2)雷达探测极化方向单一，难以检测到掩埋在废墟中的各种姿态目标，漏报率高。

3)现有的单基雷达只能进行一维或二维定位，无法实现三维定位。

4)使用无线分布式雷达组网探测时，各雷达单元间数据传输不稳定，且WIFI传输数据会影响雷达正常探测性能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、操作简便、适用范围广、能够实现多模式检测的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，包括两个以上的雷达单元，相邻两个所述雷达单元之间通过一伸缩机构相连，所述伸缩机构用来拉大或缩小相邻两个所述雷达单元之间的距离。

作为上述技术方案的进一步改进：当相邻两个所述雷达单元之间的伸缩机构处于展开状态时，将分别作为独立模块的两个雷达单元分开，使天线基线增长进入长基线模式。

作为上述技术方案的进一步改进：所述伸缩机构包括一伸缩杆，所述伸缩杆的两端连接分别连接一个所述雷达单元。

作为上述技术方案的进一步改进：所述伸缩杆上设置止挡器，用来对伸缩杆的长度进行调节。

作为上述技术方案的进一步改进：所述伸缩杆上设置有传感器，用来反馈伸缩杆的长度。

作为上述技术方案的进一步改进：所述伸缩机构与雷达单元连接的一端上设置有旋转机构，通过所述旋转机构将雷达单元旋转到所需的角度。

作为上述技术方案的进一步改进：所述旋转机构采用转盘结构形式、旋转套筒结构形式、齿轮结构形式、旋转关节结构形式中的任意一种。

作为上述技术方案的进一步改进：所述旋转机构上设置有用来固定档位的旋转止挡器。

作为上述技术方案的进一步改进：所述旋转机构上设置有角度传感器，用来反馈雷达单元的旋转角度。

作为上述技术方案的进一步改进：所述伸缩杆内集合数据线以及信号线，进行有线数据传输。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，在普通模式下体积较小，便携性高，当伸缩杆展开时，天线的基线增大，能够有效地提高雷达生命探测定位装备的探测分辨率，提升其性能。

2、本实用新型的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，采用可旋转装置，通过旋转各雷达单元上的旋转装置改变各独立单元的天线极化方向，形成多极化或全极化天线探测，可探测废墟下掩埋的各种姿态受困人员；

3、本实用新型的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，使用伸缩机构和旋转机构进行配合，可以实现各独立雷达单元在有限空间内自由排布，分布组网自由度增加。通过伸缩、旋转可将雷达单元布置成面阵，实现三维定位。

4、本实用新型的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，采用有线传输，不受外界复杂电磁环境的干扰，提高数据传输质量，并且不会对雷达性能产生干扰；同时有线组网不需要GPS授时统一时序，在有障碍物遮蔽无GPS信号情况下仍可以正常使用。

附图说明

图1是本实用新型在具体实施例中处于普通模式下的结构原理示意图。

图2是本实用新型在具体实施例中处于长基线模式下的结构原理示意图。

图3是本实用新型在具体实施例中处于全级化模式下的结构原理示意图。

图4是本实用新型在具体实施例中处于三维模式I下的结构原理示意图。

图5是本实用新型在具体实施例中处于三维模式II下的结构原理示意图。

图6是本实用新型在具体实施例中的局部剖视结构示意图。

图7是本实用新型在具体实施例中以两个独立雷达单元的中心为原点建立坐标系的原理示意图。

图例说明：

1、雷达单元；2、伸缩机构；201、伸缩杆；3、旋转机构；4、握杆。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1和图6所示，本实用新型的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，包括：两个以上的雷达单元1，相邻两个所述雷达单元1之间通过一伸缩机构2相连，所述伸缩机构2用来拉大或缩小相邻两个所述雷达单元1之间的距离。

如图3所示，当相邻两个所述雷达单元1之间的伸缩机构2处于收缩状态时，分别作为独立模块的两个雷达单元1紧靠在一起，可以处于特定要求下的工作模式。当相邻两个所述雷达单元1之间的伸缩机构2处于展开状态时，可以将分别作为独立模块的两个雷达单元1分开，使天线基线增长，提高探测的分辨率，该模式称为长基线模式。

在具体应用实例中，伸缩机构2包括一伸缩杆201，伸缩杆201的两端连接分别连接一个所述雷达单元1。在本实施例中，伸缩杆201采用套接杆的形式。在其他较佳的实例中，伸缩杆201上还可以设置止挡器，用来对伸缩杆201的长度进行调节，例如该止挡器可以为伸缩杆201上设置的挡块，用来对伸缩杆201的位置进行定位。

在其他实例中，也可采用自由长度调节的方式，或是使用传感器反馈伸缩杆201的长度，方便用来调整适应雷达工作状态。

作为较佳的实施例，在伸缩机构2与雷达单元1连接的一端上设置有旋转机构3，利用旋转机构3还可以将雷达单元1旋转到所需的角度。该旋转机构3可以根据实际需要来选择，只要能够让雷达单元1能够在伸缩机构2的端部进行旋转即可，例如转盘结构形式、旋转套筒结构形式、齿轮结构形式、旋转关节结构形式等等，均应当在本实用新型的保护范围之内。在具体应用时，旋转机构3可以进行固定档位的旋转，也可进行自由角度的旋转，使用传感器反馈角度即可。

由上可知，本实用新型基于有线分布式设计思路，通过伸缩机构2连接各单基雷达单元1进行组网。本实用新型通过设计一种可升缩的伸缩机构2，可以在具有便携性的前提下手动调节天线的基线，提高整个雷达生命探测定位装备的探测分辨率；同时各雷达单元上设置旋转机构3进行旋转，通过旋转可以调整雷达探测极化方向，实现全极化探测，探测各种姿态目标。本实用新型通过伸缩机构2和旋转机构3配合，可以将各雷达单元1自由分布在二维空间形成面阵列实现三维定位；雷达单元1之间采用有线传输，提高数据传输的准确性，并且不会产生其它干扰信号。

也就是说，本实用新型主要是通过伸缩机构2和旋转机构3将多个独立雷达单元1组合进行联合工作，通过伸缩和旋转切换装备工作模式，以应对各种复杂情况。

下面以两个独立雷达单元组合为例对本实用新型进行说明，实际中可两个以上雷达分布组网，在此就不再赘述。图中，两个雷达单元1都可独立工作，内含一路发射两路接收，发射、接收天线与握杆4方向一致(即在图中是垂直方向)。两独立雷达单元1通过伸缩机构2连接，伸缩机构2的伸缩杆201内部走信号和数据线。各雷达单元1上有旋转机构3。下图中是本实用新型的装备在普通模式下的状态，伸缩杆201完全收拢，独立雷达单元1之间紧密贴合，并且天线极化方向相同(垂直方向)，为普通模式。当本实用新型处于该模式时，体积小，主要用于狭小空间的探测或运输，可以直接提着走。

如图2所示，伸缩杆201可以展开，拉大两个雷达单元1之间的距离。

如图3所示，为雷达全极化探测模式。由于每个雷达单元1上均有旋转机构3，可将其中一个雷达单元1进行旋转(图中右侧单元)，更改其天线极化方向，右侧单元又垂直极化变成了水平极化，再与其它雷达单元1配合，可实现全极化探测，称之为全极化模式。其中，旋转机构3可以进行固定档位的旋转，也可进行自由角度的旋转，使用传感器反馈角度即可。若组网内又多个独立雷达单元1，每个旋转不同角度，则雷达单元1可探测各种姿态的目标。

如图4所示，伸缩杆201展开，独立的雷达单元1朝相同方向旋转45°角(天线极化方向相同)，形成面阵探测布局，实现三维定位，故称之为三维模式Ⅰ。如图5所示，伸缩杆201展开，独立的雷达单元1朝相反方向旋转(天线极化方向不同)，形成面阵探测布局，实现三维定位，并能够进行多极化探测，称之为三维模式Ⅱ。在这两种模式下，雷达单元1均为面阵排布，因此在垂直和水平方向都有探测基线，所以可以实现三维探测。

参见图7，下面就雷达基线和角度分辨率之间的关系做详细说明，以两个独立雷达单元1的中心为原点建立坐标系，如图7所示。其中A、B为两个雷达单元1，对称分布在y轴两侧。

图示目标相对于两个雷达单元1的延时如公式1所示：

其中

得：

因为t_A-t_A≥t_A ²-t_B ²，随着基线d的增大，两个独立的雷达单元1的测量延时增大，更好分辨目标的方位，从而提高天线探测的角度分辨率。

通过采用本实用新型的上述方案，两个以上的雷达单元1形成了有线分布式雷达生命探测装备，有线分布式每个独立雷达单元1通过伸缩机构2和旋转机构3连接构成，伸缩杆201内走线，其分布式组网探测。伸缩杆201内集合数据线以及信号线，进行有线数据传输。旋转机构3使得各雷达单元1以自身为中心旋转，调整天线极化方向，当多个独立雷达单元1组合工作时，各雷达单元1旋转不同角度则可实现全极化探测，解决现有雷达大规模漏报的情况；同时当各雷达单元1绕着固定轴旋转不同角度时，使其在横向和纵向均有基线，即可实现三维定位，解决了现有装备只能进行一维和二维定位的问题。

进一步，每个独立雷达单元1的旋转机构3上均附有插拔结构，可自由装卸，实时根据灾后救援场景改变组织结构，将有线分布式架构有限自由度发挥到最大化，并且还能无限扩展，真正实现组网分布式雷达。有线方式虽然降低了分布式雷达的自由度，但通过有线传输数据、统一各单元时序具有抗干扰能力强，恶劣环境正常工作的独有特点，因此可作为分布式雷达生命探测定位装备的重要方案。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，其特征在于，包括两个以上的雷达单元(1)，相邻两个所述雷达单元(1)之间通过一伸缩机构(2)相连，所述伸缩机构(2)用来拉大或缩小相邻两个所述雷达单元(1)之间的距离。

2.根据权利要求1所述的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，其特征在于，当相邻两个所述雷达单元(1)之间的伸缩机构(2)处于展开状态时，将分别作为独立模块的两个雷达单元(1)分开，使天线基线增长进入长基线模式。

3.根据权利要求1所述的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，其特征在于，所述伸缩机构(2)包括一伸缩杆(201)，所述伸缩杆(201)的两端连接分别连接一个所述雷达单元(1)。

4.根据权利要求3所述的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，其特征在于，所述伸缩杆(201)上设置止挡器，用来对伸缩杆(201)的长度进行调节。

5.根据权利要求3所述的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，其特征在于，所述伸缩杆(201)上设置有传感器，用来反馈伸缩杆(201)的长度。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，其特征在于，所述伸缩机构(2)与雷达单元(1)连接的一端上设置有旋转机构(3)，通过所述旋转机构(3)将雷达单元(1)旋转到所需的角度。

7.根据权利要求6所述的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，其特征在于，所述旋转机构(3)采用转盘结构形式、旋转套筒结构形式、齿轮结构形式、旋转关节结构形式中的任意一种。

8.根据权利要求6所述的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，其特征在于，所述旋转机构(3)上设置有用来固定档位的旋转止挡器。

9.根据权利要求6所述的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，其特征在于，所述旋转机构(3)上设置有角度传感器，用来反馈雷达单元(1)的旋转角度。

10.根据权利要求3-5中任意一项所述的可伸缩的分布式雷达生命探测定位装备，其特征在于，所述伸缩杆(201)内集合数据线以及信号线，进行有线数据传输。

Images