[發(fā)明專利]一種基于電磁聲雷達的地雷探測方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210385759.0
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114739234A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡勇彬;葉焜;孫海信;洪少華
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: F41H11/136
• 分類號: F41H11/136;G01S15/04
• 代理公司: 廈門福貝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35235
• 代理人: 陳遠洋

1.一種基于電磁聲雷達的地雷探測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，向探測目標區(qū)域持續(xù)發(fā)射超聲波，使探測目標物表面發(fā)生微振動；

S2，向探測目標區(qū)域發(fā)射單頻電磁波，并接收回波信號；

S3，分析所述回波信號，提取所述回波信號的頻譜特征，獲得特征數(shù)據(jù)；

S4，應(yīng)用所獲得的特征數(shù)據(jù)集訓(xùn)練分類器模型；

S5，應(yīng)用訓(xùn)練好的分類器模型探測目標區(qū)域的潛在目標。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電磁聲雷達的地雷探測方法，其特征在于，S3所述的頻譜特征包括多普勒頻移特征和幅度調(diào)制特征。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于電磁聲雷達的地雷探測方法，其特征在于，S3中根據(jù)下式提取所述回波信號的多普勒頻移特征：

其中，d_V為目標物表面微振動幅值，ω_V為振動的角頻率，ω_RF為單頻電磁波的角頻率，λ_RF為電磁波信號的波長。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電磁聲雷達的地雷探測方法，其特征在于，S3中分析所述回波信號包括采用所述缺失信號附近信號的數(shù)值平均補充所述缺失信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電磁聲雷達的地雷探測方法，其特征在于，S3中分析所述回波信號包括舍棄冗余數(shù)據(jù)，通過快速傅里葉變換獲得所述回波信號的頻譜圖。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電磁聲雷達的地雷探測方法，其特征在于，

S1所述超聲波的頻段為40kHz；

S2所述單頻電磁波頻段為1GHz；

S3還包括舍棄所述超聲波頻段的數(shù)據(jù)，以20-39kHz和41-60kHz頻段數(shù)據(jù)為特征數(shù)據(jù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電磁聲雷達的地雷探測方法，其特征在于，

S4采用隨機森林算法訓(xùn)練所述分類器模型，具體包括：

S41，通過Bootstrap方法，從所述特征數(shù)據(jù)中有重復(fù)地選出m個樣本；

S42，基于地雷的多特征樣本庫，對所述m個樣本建立分類器；

S43，重復(fù)執(zhí)行n次S41-S42，獲得n個分類器；

S5具體包括：將待探測目標區(qū)域的數(shù)據(jù)放入所述n個分類器，根據(jù)分類結(jié)果綜合判定地雷種類。

8.一種基于電磁聲雷達的地雷探測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

超聲波發(fā)射模塊：向探測目標區(qū)域持續(xù)發(fā)射超聲波；

電磁波發(fā)射和接收模塊：向目標區(qū)域發(fā)射單頻電磁波，并接收回波信號；

數(shù)據(jù)處理模塊：提取所述回波信號的頻譜特征，獲得特征數(shù)據(jù)；

分類器模塊：應(yīng)用所獲得的特征數(shù)據(jù)集訓(xùn)練分類器模型，以及特征數(shù)據(jù)識別。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于電磁聲雷達的地雷探測系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁波發(fā)射和接收模塊還包括定向天線或者電磁屏蔽罩。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于電磁聲雷達的地雷探測系統(tǒng)，其特征在于，還包括無人機用于搭載所述系統(tǒng)。