[發(fā)明專利]一種四維連續(xù)波超聲雷達(dá)及四維信息測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811033423.8
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109188441B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柳建楠;陶李;葉瑞平;吳培;李良
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所
• 主分類號: G01S15/08
• 分類號: G01S15/08;G01S15/58;G01S15/62
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

1.一種四維連續(xù)波超聲雷達(dá)，其特征在于，包括：

超聲換能器陣列以及與所述超聲換能器連接的控制處理系統(tǒng)；

所述超聲換能器陣列包括位于陣列中央的超聲發(fā)射換能器、沿水平軸向?qū)ΨQ于所述超聲發(fā)射換能器布置的第一水平超聲接收換能器和第二水平超聲接收換能器、沿豎直軸向?qū)ΨQ于所述超聲發(fā)射換能器布置的第一垂直超聲接收換能器和第二垂直超聲接收換能器；

所述控制處理系統(tǒng)用于控制所述超聲發(fā)射換能器向待測目標(biāo)發(fā)射信號，并接收所述第一水平超聲接收換能器的回波信號、所述第二水平超聲接收換能器的回波信號、所述第一垂直超聲接收換能器的回波信號以及所述第二垂直超聲接收換能器的回波信號，并對所有回波信號進(jìn)行信號處理，獲取所述待測目標(biāo)的四維信息；

所述控制處理系統(tǒng)包括發(fā)射激勵模塊和連續(xù)調(diào)頻模塊，其中：

所述連續(xù)調(diào)頻模塊連接所述發(fā)射激勵模塊，所述連續(xù)調(diào)頻模塊用于產(chǎn)生三角形調(diào)制的頻率信號，并將所述頻率信號發(fā)送給所述發(fā)射激勵模塊；

所述發(fā)射激勵模塊分別連接所述連續(xù)調(diào)頻模塊和所述超聲發(fā)射換能器，所述發(fā)射激勵模塊用于將接收到的所述頻率信號進(jìn)行放大升壓后驅(qū)動所述超聲發(fā)射換能器振動發(fā)出所述發(fā)射信號；

所述控制處理系統(tǒng)還包括接收頻率測量模塊和相位差測量模塊，其中：

所述第一水平超聲接收換能器連接第一接收頻率測量模塊，所述第一垂直超聲接收換能器連接第二接收頻率測量模塊，所述接收頻率測量模塊用于接收回波信號并檢測回波信號的頻率；

所述第一水平超聲接收換能器和所述第二水平超聲接收換能器連接第一相位差測量模塊，所述第一垂直超聲接收換能器和所述第二垂直超聲接收換能器連接第二相位差測量模塊，所述相位差測量模塊用于測量回波信號之間的相位差；

所述控制處理系統(tǒng)還包括計算處理模塊，其中：

所述計算處理模塊與所有相位差測量模塊和所有接收頻率測量模塊連接，所述計算處理模塊用于獲取所述待測目標(biāo)的四維信息；

所述計算處理模塊包括：

第一數(shù)據(jù)獲取單元，所述第一數(shù)據(jù)獲取單元用于根據(jù)所述第一接收頻率測量模塊和所述第一相位差測量模塊的測量值，獲取水平連續(xù)波超聲雷達(dá)的距離、速度和方位角信息；

第二數(shù)據(jù)獲取單元，所述第二數(shù)據(jù)獲取單元用于根據(jù)所述第二接收頻率測量模塊和所述第二相位差測量模塊的測量值，獲取垂直連續(xù)波超聲雷達(dá)所述待測目標(biāo)的距離、速度和俯仰角信息；

數(shù)據(jù)融合匹配單元，所述數(shù)據(jù)融合匹配單元用于對所述水平連續(xù)波超聲雷達(dá)的距離、速度和方位角信息與垂直連續(xù)波超聲雷達(dá)所述待測目標(biāo)的距離、速度和俯仰角信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合匹配，獲取所述待測目標(biāo)的距離、速度、方位角、俯仰角的四維信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四維連續(xù)波超聲雷達(dá)，其特征在于，所述控制處理系統(tǒng)還包括接收調(diào)理模塊，其中：

所述第一水平超聲接收換能器、所述第二水平超聲接收換能器、所述第一垂直超聲接收換能器以及所述第二垂直超聲接收換能器分別連接一個對應(yīng)的所述接收調(diào)理模塊，所述接收調(diào)理模塊對回波信號進(jìn)行放大濾波；

所述第一水平超聲接收換能器對應(yīng)的接收調(diào)理模塊的輸出端分別連接所述第一相位差測量模塊和所述第一接收頻率測量模塊；

所述第二水平超聲接收換能器對應(yīng)的接收調(diào)理模塊的輸出端連接所述第一相位差測量模塊；

所述第一垂直超聲接收換能器對應(yīng)的接收調(diào)理模塊的輸出端分別連接所述第二相位差測量模塊和所述第二接收頻率測量模塊；

所述第二垂直超聲接收換能器對應(yīng)的接收調(diào)理模塊的輸出端連接所述第二相位差測量模塊。

3.一種根據(jù)權(quán)利要求1-2任一所述四維連續(xù)波超聲雷達(dá)實(shí)現(xiàn)的四維信息測量方法，其特征在于，所述方法包括：

接收第一水平超聲接收換能器的回波信號、第二水平超聲接收換能器的回波信號、第一垂直超聲接收換能器的回波信號以及第二垂直超聲接收換能器的回波信號；

根據(jù)第一水平超聲接收換能器的回波信號和第二水平超聲接收換能器的回波信號，計算水平連續(xù)波超聲雷達(dá)的距離、速度和方位角信息，并根據(jù)所述第一垂直超聲接收換能器的回波信號以及第二垂直超聲接收換能器的回波信號，計算垂直連續(xù)波超聲雷達(dá)的距離、速度和方位角信息；

融合所述水平連續(xù)波超聲雷達(dá)的距離、速度和方位角信息與所述垂直連續(xù)波超聲雷達(dá)的距離、速度和方位角信息，獲取所述待測目標(biāo)的四維信息。