[發(fā)明專利]一種基于實時采樣的探地雷達及其控制方法

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• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN113138424A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設計）人: 崔振興;張志文
• 申請（專利權）人: 青島中電眾益智能科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12;G01V3/38;G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種基于實時采樣的探地雷達及其控制方法，包括：時鐘管理單元、主控單元、AD采集單元、觸發(fā)脈沖形成單元、回波匹配單元和網絡傳輸單元；觸發(fā)脈沖形成單元生成延遲觸發(fā)脈沖，其周期等于N*延遲周期，延遲周期為一個主時鐘周期延時Δt；AD采集單元以采樣時鐘的頻率進行采樣，并將獲取的雷達數(shù)據(jù)傳輸至主控單元；主控單元以延遲脈沖的周期作為掃描周期，在一個掃描周期內獲取N*M個雷達數(shù)據(jù)。本發(fā)明采樣較少的硬件電路實現(xiàn)了探測功能，系統(tǒng)的可靠性強，同時降低了成本；采用實時采樣的方法，采樣精度高，精準的重現(xiàn)雷達原始回波；能在一個掃描周期，連續(xù)獲取雷達數(shù)據(jù)，采樣效率高，極大提高雷達探測的作業(yè)效率，節(jié)省操作人員的時間成本。

技術領域

本發(fā)明涉及雷達技術領域，尤其涉及一種基于實時采樣的探地雷達及其控制方法。

背景技術

探地雷達向地下連續(xù)發(fā)送高頻電磁脈沖，并通過對雷達天線回波的提取分析獲取地下目標信息，是當前主流的地下目標探測手段。目前國內外主流的探地雷達控制方法為等效采樣法，這種方法在每個天線高頻原始回波獲取1點信息，由數(shù)百個原始回波上不同位置點信息組成一道低頻回波，這種方法降低了同一時段內的雷達數(shù)據(jù)數(shù)量，而且需要在天線端匹配獨立的接收機，成本高，設計復雜。采用實時采樣法則可以在單個原始高頻回波中獲取多點雷達數(shù)據(jù)，從而可以在同一段探測時間內獲取更多的雷達數(shù)據(jù)，這樣進一步可以將若干道數(shù)據(jù)疊加提高探地雷達的信噪比。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于實時采樣的能夠連續(xù)采樣且采樣精度高的探地雷達及其控制方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是：一種基于實時采樣的探地雷達，包括：時鐘管理單元、主控單元、AD采集單元、觸發(fā)脈沖形成單元、回波匹配單元和網絡傳輸單元；

所述主控單元通過網絡傳輸單元與上位機進行數(shù)據(jù)通信，用于計算雷達參數(shù)，控制觸發(fā)脈沖形成單元產生的發(fā)射脈沖的時序，對AD采集單元的數(shù)據(jù)采集和傳輸進行控制，以及對AD采集單元接收的雷達數(shù)據(jù)進行預處理；

所述觸發(fā)脈沖形成單元接收所述主控單元控制的延時數(shù)據(jù)，并生成高頻的延時觸發(fā)脈沖發(fā)送給天線發(fā)射機，其中，所述延時觸發(fā)脈沖的一個周期由多個延遲周期構成，所述延遲周期為所述主控單元的一個主時鐘周期延時Δt，Δt 是延遲數(shù)；

所述AD采集單元用于獲取高頻天線回波；

所述回波匹配單元用于為天線原始回波和AD采集單元之間提供良好的匹配，確保回波無失真接收；

所述時鐘管理單元生成四路時鐘信號，包括：

傳送至所述網絡傳輸單元的數(shù)據(jù)通信時鐘；

傳送至所述主控單元的主時鐘；

傳路送至所述觸發(fā)脈沖形成單元以產生延時觸發(fā)脈沖的參考時鐘；

傳路送至所述AD采集單元的采樣時鐘。

作為優(yōu)選的技術方案，所述主控單元包括用于控制的FPGA模塊和用于存儲雷達控制參數(shù)和雷達回波數(shù)據(jù)的存儲器。

作為優(yōu)選的技術方案，所述時鐘管理單元包括單片機和多路時鐘管理芯片，所述單片機通過IIC串行總線與FPGA模塊連接，獲取四路時鐘配置數(shù)據(jù)并發(fā)送到所述多路時鐘管理芯片。

作為優(yōu)選的技術方案，所述觸發(fā)脈沖形成單元由延遲芯片、ECL調理電路和脈沖整形疊加電路等組成，參考時鐘通過所述ECL調理電路輸入所述延遲芯片，所述延遲芯片與FPGA模塊通過并行接口連接，接收所述FPGA 模塊輸出的延時數(shù)據(jù)，產生延時觸發(fā)脈沖并經過脈沖整形疊加電路整形疊加后輸送至天線發(fā)射機。

一種基于實時采樣的探地雷達的控制方法，包括以下步驟：