[發明專利]二維穿墻探測目標雷達系統

有效

• 申請號: 201611266219.1
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN106646458B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 賽景波;殷豪
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了二維穿墻探測目標雷達系統，沖激脈沖雷達探測領域；本系統采用0?6GHZ的沖激脈沖，通過單發射天線發射沖激脈沖信號，穿透墻壁、廢墟等障礙物，遇到生命體再反射回雙分時共用接收天線。被測生命體胸壁運動，使接收的沖激脈沖序列發生多普勒效應，作為判斷是否探測到生命體的依據。兩接收天線采集到的信號傳送到FPGA信號控制處理單元，經算法加工計算出被探測到生命體二維平面位置，再在顯示單元上顯示。

技術領域

本發明涉及沖激脈沖雷達探測領域，以電磁波探測定位為研究對象，在此基礎上提出了一種二維穿墻探測目標雷達系統。

背景技術

本系統采用的沖激脈沖頻率在0-6GHZ范圍內，具有很大的帶寬，在穿過混凝土墻壁時衰減較大，不易受干擾且穩定性較強，具有較大的發展潛力。在災害搜救、反恐斗爭等領域中，具有廣泛的應用，因此也越來越受人們的關注。本系統可精確地探測到墻內側是否存在生命體并對其定位。

發明內容

鑒于以上沖激脈沖的特性，本發明采用的技術方案為二維穿墻探測目標雷達系統，該系統是一種單發雙收二維穿墻探測目標雷達系統(系統框架結構見說明書附圖1)。該系統由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分由發射天線、接收天線、切換器、中心處理單元、FPGA信號控制處理單元、顯示單元組成；軟件部分由主控程序和信號處理程序組成。天線包括發射天線、接收天線1、接收天線2；FPGA信號處理單元與中心處理單元連接；中心處理單元與發射天線連接，接收天線1、接收天線2通過切換器與中心處理單元連接；FPGA信號處理單元分別與顯示器和切換器連接。發射天線、接收天線1、接收天線2均通過障礙物與被測生命體進行信號交互。

FPGA信號控制處理單元通過讀寫傳輸線連接中心處理單元，在主控程序的控制下控制中心處理單元發送和接收沖激脈沖，并設置沖激脈沖頻率以及采集速率，控制中心處理單元連接的發送天線產生頻率范圍0-6GB的沖激脈沖。當發射信號遇到墻壁或者障礙物時，部分電磁波能量能夠繼續向前傳播，直至遇到生命體。生命體心臟的跳動或呼吸使得胸壁前后移動使反射回的沖激脈沖發生多普勒效應，反射回來的沖激脈沖之間的間隔拉伸或縮短，如圖2所示，沖激脈沖遇生命體胸壁移動反射；經中心處理單元連接的接收天線接收，再傳遞到FPGA信號控制處理單元，作為信號處理程序判斷是否存在生命體的依據。該系統的步驟如下：

步驟1：FPGA信號控制中心處理單元，產生頻率在0-6GHHZ范圍內的沖激脈沖，并設置切換器的切換頻率；

步驟2：發送天線將沖激脈沖信號發射出去；

步驟3：兩接收天線分時采集反射回的沖激脈沖信號；

步驟4：中心處理單元將采集到的信號傳遞到FPGA信號控制處理單元；

步驟5：FPGA信號控制處理單元判斷是否探測到了生命體，然后計算該生命體二維平面位置，對其定位；

步驟6：在顯示單元上顯示被測生命體二維平面坐標位置。

本發明采用雙分時共用接收天線接收信號遇生命體反射回的沖激脈沖，用切換器控制兩個接收天線在不同時間段接沖激脈沖，切換器的切換頻率由FPGA信號控制處理單元設置(雙分時共用接收天線原理見說明書附圖3)，接收天線接收的沖激脈沖與發射天線發射的沖激脈沖存在一段時延(回波信號與發射信號的時域圖見說明書附圖4)，用于計算被探測到的生命體到兩接收天線的距離。中心處理單元處理兩接收天線采集的沖激脈沖信號。FPGA信號控制處理單元控制中心處理單元的工作狀態，并控制顯示單元顯示被測生命體二維平面坐標位置。主控程序主要是控制中心處理單元發送和接收沖激脈沖。信號處理程序主要是根據中心處理單元采集的信號來判斷是否探測到了生命體，利用相應的算法對其定位最后在顯示單元上顯示。(主控程序框圖見說明書附圖5，信號處理程序框圖見說明書附圖6)。

附圖說明

圖1：系統框架結構圖。