一种三维定位的生命探测雷达制造技术

技术编号:20928137 阅读:24 留言:0更新日期:2019-04-20 12:17
本实用新型专利技术公开了一种三维定位的生命探测雷达,包括射频收发子单元,用于调制产生低频超宽带的电磁信号,以及接收并解调目标回波信号;MIMO成像天线阵列单元,包括由多个发射天线单元构成的发射天线阵列、用于向外辐射电磁信号;以及由多个接收天线单元构成的接收天线阵列,用于接收回波信号;射频收发开关矩阵单元,位于射频收发子单元与MIMO成像天线阵列单元之间,用于实现发射信号和回波信号在不同天线单元构成的不同信号通道间的切换;数据采集与信号处理单元,用于控制射频收发子单元产生发射信号,以及用于接收目标回波信号,进行分析成像和目标检测识别。本实用新型专利技术的三维定位的生命探测雷达具有定位精度高、穿透能力强以及灵敏度高等优点。

A Three-Dimensional Positioning Life Detection Radar

The utility model discloses a three-dimensional positioning life detection radar, which comprises a radio frequency transceiver unit for modulating and generating low-frequency and ultra-wideband electromagnetic signals and receiving and demodulating target echo signals; a MIMO imaging antenna array unit, including a transmitting antenna array composed of multiple transmitting antenna units, for radiating electromagnetic signals outward; and a plurality of receiving antenna units. A receiving antenna array is constructed to receive echo signals; a radio frequency transceiver and receiver switching matrix unit is located between the radio frequency transceiver unit and the MIMO imaging antenna array unit for switching between different signal channels composed of different antenna units for transmitting signals and echo signals; and a data acquisition and signal processing unit is used to control the radio frequency transceiver unit to generate transmitting signals. And for receiving target echo signal, analyzing imaging and target detection and recognition. The three-dimensional positioning life detection radar of the utility model has the advantages of high positioning accuracy, strong penetration ability and high sensitivity.

【技术实现步骤摘要】
一种三维定位的生命探测雷达
本技术主要涉及无线探测
,特指一种三维定位的生命探测雷达。
技术介绍
生命探测雷达是一种融合雷达技术和生物医学工程技术的生命体征目标搜索设备,可穿透非金属介质(砖墙、废墟等)非接触、远距离探测人体生命体征(如呼吸、心跳、体动等)。生命探测雷达技术是以生命体为探测目标的一项新兴技术,是国际科技界公认的、人体生命体征探测方向的重要、前沿
该技术对被测量对象无任何约束,可以隔一定距离、穿透一定的介质(如砖墙、废墟等)以非接触方式、对有生命体征的人体目标进行识别探测,被广泛用于灾害被埋人员搜救、反恐斗争中隔墙监测及战场侦察等领域,特别是在应急救援、反恐等领域具有不可替代的优势。目标定位和识别能力是当前生命探测雷达领域研究的重点课题。目前,较为成熟的生命探测雷达大多为单发单收体制,单次探测仅能获得目标的距离信息,即以雷达探测面为中心、以目标距离为半径的半圆面,只能给出目标有无以及距离信息,单次探测不能完成定位任务,探测救援实时性差、搜救效率低、无法给出目标的三维位置信息。由于无法精准定位,因而挖掘救援带有试错、盲目的成分,会大量浪费应急救援资源、导致施救人员的信心/士气受影响。另外具备二维定位功能的生命探测雷达,采用单发多收(一般是2或3收)体制,单次探测仅能确定目标的距离、方位角度信息,对于废墟下受困人员定位来讲,缺乏俯仰向的角度信息,同样不能获得三维位置信息指导现场救援。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题,本技术提供一种定位精度高、穿透能力强以及灵敏度高的三维定位的生命探测雷达。为解决上述技术问题,本技术提出的技术方案为:一种三维定位的生命探测雷达,包括数据采集与信号处理单元、射频收发子单元、射频收发开关矩阵单元和MIMO成像天线阵列单元;所述射频收发子单元,用于调制产生低频超宽带的电磁发射信号,以及接收并解调目标回波信号并发送至所述数据采集与信号处理单元;所述MIMO成像天线阵列单元,包括由多个发射天线单元构成的发射天线阵列、用于向外辐射射频收发子单元产生的发射信号;以及由多个接收天线单元构成的接收天线阵列,用于接收目标反射回来的回波信号;所述射频收发开关矩阵单元,位于所述射频收发子单元与所述MIMO成像天线阵列单元之间,用于实现发射信号和回波信号在不同天线单元构成的不同信号通道间的切换;所述数据采集与信号处理单元,用于控制所述射频收发子单元产生发射信号,以及用于接收射频收发子单元的目标回波信号,进行分析成像和目标检测识别。作为上述技术方案的进一步改进:所述接收天线阵列和发射天线阵列均采用呈矩形的面阵结构。各所述发射天线单元位于接收天线阵列构成的面阵结构的周侧。所述射频收发开关矩阵单元包括发射天线单元切换回路和接收天线单元切换回路;所述发射天线单元切换回路包括多个发射开关,分别与各发射天线单元一一对应连接;所述接收天线单元切换回路包括多个接收开关,分别与各接收天线单元一一对应连接。各所述接收开关的前端设置有依次串联的用于提升接收灵敏度的噪声放大器和滤除干扰信号的滤波器。所述射频收发子单元包括:用于产生射频信号的本振源;用于产生中频信号并与射频信号进行上混频以调制发射信号的雷达发射机;以及用于接收回波信号并与射频信号进行下混频以解调出目标信息的雷达接收机。所述射频收发子单元还包括位于所述发射开关与接收开关之间的收发链路校准通道,用于校准时延、信号通道相位及幅度。所述数据采集与信号处理单元包括:DAC模块,用于产生数模转换后的调制中频信号;ADC模块,用于对回波信号进行模数转换;FPGA模块,用于控制DAC模块产生调制中频信号,以及对经ADC模块处理后的数据进行预处理;以及DSP模块,用于将经FPGA模块预处理的数据进行分析成像和目标检测识别。所述数据采集与信号处理单元还包括无线通讯模块,所述无线通讯模块与所述DSP模块相连。还包括客户控制端,所述客户控制端与所述数据采集与信号处理单元相连,用于下发控制指令给所述数据采集与信号处理单元执行、以及对数据采集与信号处理单元的分析结果进行显示。与现有技术相比,本技术的优点在于:本技术的三维定位的生命探测雷达,采用MIMO成像天线阵列单元1,在发射端和接收端分别使用多个发射天线单元和接收天线单元,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收,从而改善接收信号质量,具备非金属废墟强穿透能力、低发射功率、高灵敏度等特性以及多目标实时三维定位能力,能够在复杂灾害环境下,建筑废墟内部被困人体目标快速实时三维定位,从而有利于提升现场搜索救援的准确性、搜救效率和提升参与搜救人员和受困人员的信心;另外低频超宽带发射信号,能够保证雷达的废墟穿透能力以及雷达探测精度。附图说明图1为本技术的方框结构示意图。图2为本技术中MIMO成像天线阵列单元的方框结构图。图3为本技术中射频收发开关矩阵单元的方框结构图。图4为本技术中射频收发子单元的方框结构图。图5为本技术中数据采集与信号处理单元的方框结构图。图中标号表示:1、MIMO成像天线阵列单元;101、发射天线阵列;102、接收天线阵列;2、射频收发开关矩阵单元;3、射频收发子单元;301、本振源;302、雷达发射机;303、雷达接收机;4、数据采集与信号处理单元;5、客户控制端。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本技术作进一步描述。如图1至图5所示,本实施例的三维定位的生命探测雷达,包括数据采集与信号处理单元4、射频收发子单元3、射频收发开关矩阵单元2和MIMO成像天线阵列单元1;射频收发子单元3,用于调制产生低频超宽带电磁信号,以及接收并解调目标反射回来的回波信号并发送至数据采集与信号处理单元4;MIMO成像天线阵列单元1,包括由多个发射天线单元构成的发射天线阵列101、用于向外辐射射频收发子单元3产生的发射信号;以及由多个接收天线单元构成的接收天线阵列102,用于接收目标反射回来的回波信号;射频收发开关矩阵单元2,位于射频收发子单元3与MIMO成像天线阵列单元1之间,用于实现发射信号和回波信号在不同天线单元构成的不同信号通道间的切换;数据采集与信号处理单元4,用于控制射频收发子单元3产生发射信号,以及用于接收射频收发子单元3的目标反射回来的回波信号,进行分析成像和目标检测识别。本技术的三维定位的生命探测雷达,采用MIMO成像天线阵列单元1,在发射端和接收端分别使用多个发射天线单元和接收天线单元,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收,从而改善接收信号质量,具备非金属废墟强穿透能力、低发射功率、高灵敏度等特性以及多目标实时三维定位能力,能够在复杂灾害环境下,对建筑废墟内部被困人体目标快速实时三维定位,从而有利于提升现场搜索救援的准确性、搜救效率和提升参与搜救人员和受困人员的信心;另外低频超宽带发射信号,能够保证雷达的废墟穿透能力以及雷达探测精度。其中对于各单元中的功能描述,如调制产生电磁信号、接收解调回波信号、发射/接收信号、以及成像分析和目标检测识别均属于本领域技术人员已知的或者各单元本身具有的现有功能或者本领域技术人员利用现有的计算机程序开发平台和熟知的编程方法可以容易实现其功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维定位的生命探测雷达,其特征在于,包括数据采集与信号处理单元(4)、射频收发子单元(3)、射频收发开关矩阵单元(2)和MIMO成像天线阵列单元(1);所述射频收发子单元(3),用于调制产生低频超宽带的电磁发射信号,以及接收并解调目标回波信号并发送至所述数据采集与信号处理单元(4);所述MIMO成像天线阵列单元(1),包括由多个发射天线单元构成的发射天线阵列(101)、用于向外辐射射频收发子单元(3)产生的发射信号;以及由多个接收天线单元构成的接收天线阵列(102),用于接收目标反射回来的回波信号;所述射频收发开关矩阵单元(2),位于所述射频收发子单元(3)与所述MIMO成像天线阵列单元(1)之间,用于实现发射信号和回波信号在不同天线单元构成的不同信号通道间的切换;所述数据采集与信号处理单元(4),用于控制所述射频收发子单元(3)产生发射信号,以及用于接收射频收发子单元(3)的目标回波信号,进行分析成像和目标检测识别。

【技术特征摘要】
1.一种三维定位的生命探测雷达,其特征在于,包括数据采集与信号处理单元(4)、射频收发子单元(3)、射频收发开关矩阵单元(2)和MIMO成像天线阵列单元(1);所述射频收发子单元(3),用于调制产生低频超宽带的电磁发射信号,以及接收并解调目标回波信号并发送至所述数据采集与信号处理单元(4);所述MIMO成像天线阵列单元(1),包括由多个发射天线单元构成的发射天线阵列(101)、用于向外辐射射频收发子单元(3)产生的发射信号;以及由多个接收天线单元构成的接收天线阵列(102),用于接收目标反射回来的回波信号;所述射频收发开关矩阵单元(2),位于所述射频收发子单元(3)与所述MIMO成像天线阵列单元(1)之间,用于实现发射信号和回波信号在不同天线单元构成的不同信号通道间的切换;所述数据采集与信号处理单元(4),用于控制所述射频收发子单元(3)产生发射信号,以及用于接收射频收发子单元(3)的目标回波信号,进行分析成像和目标检测识别。2.根据权利要求1所述的三维定位的生命探测雷达,其特征在于,所述接收天线阵列(102)和发射天线阵列(101)均采用呈矩形的面阵结构。3.根据权利要求2所述的三维定位的生命探测雷达,其特征在于,各所述发射天线单元位于接收天线阵列(102)构成的面阵结构的周侧。4.根据权利要求1或2或3所述的三维定位的生命探测雷达,其特征在于,所述射频收发开关矩阵单元(2)包括发射天线单元切换回路和接收天线单元切换回路;所述发射天线单元切换回路包括多个发射开关,分别与各发射天线单元一一对应连接;所述接收天线单元切换回路包括多个接收开关,分别与各接收天线单元...

【专利技术属性】
技术研发人员:王生水韩明华贺玉贵衣晓飞韩乃军唐良勇
申请(专利权)人:湖南华诺星空电子技术有限公司
类型:新型
国别省市:湖南,43

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