一种低功耗高性能的超宽带雷达系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低功耗高性能的超宽带雷达系统，包括ARM控制器、超宽带信号发射电路和超宽带回波信号接收电路；所述超宽带信号发射电路包括脉冲发生器、超宽带发射机和发射天线，所述ARM控制器、脉冲发生器、超宽带发射机和发射天线依次连接；所述超宽带回波信号接收电路包括信号放大及采集单元、脉冲混频器、接收天线和本地脉冲发生器，所述接收天线、脉冲混频器、信号放大及采集单元、ARM控制器依次连接，所述本地脉冲发生器和脉冲混频器连接；所述ARM控制器通讯连接于成像显示装置。本发明专利技术实现了探地设备的低功耗、便携化，可应用到排爆探地领域。

A Low Power and High Performance UWB Radar System

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗高性能的超宽带雷达系统
本专利技术涉及雷达系统
，具体涉及一种低功耗高性能的超宽带雷达系统。
技术介绍
在一些新疆喀什、和田等地区恐怖袭击案例中，存在犯罪分子在公共场所地下埋藏大量炸药袭击公安干警、制造恐怖袭击的情况。通过走访公安一线，发现目前公安领域尚未有探测地下深埋爆炸物(AT坦克地雷、AP杀伤人员地雷、UXO未爆物)的装备。常规的X光背散射无法在地下这种环境中使用，荧光淬灭技术、离子迁移谱等手段需要有爆炸物分子挥发到空气中，而埋藏在地下的爆炸物无法采用接触式的检测手段，所以该装备是一线特警急需的一种反恐排爆装备。工程领域的探地雷达多采用高功率的发射设备，体积大、功耗高，不太适用于便携场景。另一方面，当前排爆领域主要是金属探测雷达，对于非金属为主的新型爆炸物探测能力较差，而且这些装备没有针对公安的战术进行被探测物的专家库优化。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种低功耗高性能的超宽带雷达系统，实现探地设备的低功耗、便携化，可应用到排爆探地领域。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种低功耗高性能的超宽带雷达系统，包括ARM控制器、超宽带信号发射电路和超宽带回波信号接收电路；所述超宽带信号发射电路包括脉冲发生器、超宽带发射机和发射天线，所述ARM控制器、脉冲发生器、超宽带发射机和发射天线依次连接；所述超宽带回波信号接收电路包括信号放大及采集单元、脉冲混频器、接收天线和本地脉冲发生器，所述接收天线、脉冲混频器、信号放大及采集单元、ARM控制器依次连接，所述本地脉冲发生器和脉冲混频器连接；所述ARM控制器通讯连接于成像显示装置；所述脉冲发生器用于通过门电路对ARM控制器的脉冲信号进行整形；所述超宽带发射机用于将从脉冲发生器输入的脉冲信号转变为超宽带信号；所述发射天线用于对从超宽带发射机输入的超宽带信号进行电波转换，从而将超宽带信号耦合到空间中；所述接收天线用于对超宽带回波信号进行电波转换，从而将超宽带回波信号从空间耦合到超宽带回波信号接收电路中；所述本地脉冲发生器用于产生本地脉冲信号，脉冲混频器用于将接收到的超宽带回波信号和本地脉冲信号进行混频，当超宽带回波信号和本地脉冲信号在同一时间出现时，脉冲混频器将输出混频信号；所述信号放大及采集单元用于当超宽带回波信号经脉冲混频器混频输出混频信号后，通过运算放大电路进行混频信号放大并输出至ARM控制器；成像显示装置用于从ARM控制器接收混频信号，并根据混频信号进行成像并将成像结果显示出来。进一步地，所述成像显示装置采用PC机，其作为上位机与所述ARM控制器通讯连接。进一步地，所述ARM控制器通过串口通讯连接于所述成像显示装置。进一步地，所述脉冲混频器和接收天线之间设有低噪声放大器，用于放大接收天线接收到的超宽带回波信号后再输出至所述脉冲混频器。进一步地，所述发射天线和接收天线均采用维瓦尔第超宽带天线，其带宽为600MHz-5GHz。进一步地，所述超宽带回波信号还包括有可调延时单元，所述可调延时单元连接于所述本地脉冲发生器，用于调节本地脉冲发生器的时延使得超宽带信号发射电路和超宽带回波信号接收电路保持同步。本专利技术还提供一种利用上述低功耗高性能的超宽带雷达系统进行探测的方法，包括如下步骤：S1、ARM控制器输出脉冲信号，脉冲发生器对脉冲信号进行整形后传输至超宽带发射机，所述超宽带发射机将接收到的脉冲信号转换为超宽带信号然后输出至发射天线，所述发射天线对超宽带信号进行电波转换，将超宽带信号耦合到空间中；S2、超宽带信号在空间中遇到探测对象后会发生反射产生超宽带回波信号，接收天线接收超宽带回波信号并进行电波转换，传输至脉冲混频器中，本地脉冲发生器产生本地脉冲信号并传输至脉冲混频器中，当超宽带回波信号和本地脉冲信号同时输入脉冲混频器中时，则脉冲混频器产生混频信号输出至信号放大及采集单元，信号放大及采集单元对混频信号放大后输出至ARM控制器，ARM控制器输出至上位机；S3、成像显示装置根据混频信号对探测对象进行成像，并将成像结果显示在显示屏上。本专利技术的有益效果在于：本专利技术可以克服传统探地雷达体积大、功耗高等缺点，通过简洁有效的系统设计，实现探地设备的低功耗、便携化。系统整体功耗小于10W，可以非常方便地采用便携式的锂电池供电。在低功耗的情况下，实测探测深度不低于20厘米，分辨率不低于10厘米，探测系统可以对典型的几种模拟目标进行二维成像。附图说明图1为本专利技术的系统结构示意图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围并不限于本实施例。一种低功耗高性能的超宽带雷达系统，如图1所示，包括ARM控制器、超宽带信号发射电路和超宽带回波信号接收电路；所述超宽带信号发射电路包括脉冲发生器、超宽带发射机和发射天线，所述ARM控制器、脉冲发生器、超宽带发射机和发射天线依次连接；所述超宽带回波信号接收电路包括信号放大及采集单元、脉冲混频器和接收天线、本地脉冲发生器，所述接收天线、脉冲混频器、信号放大及采集单元、ARM控制器依次连接，所述本地脉冲发生器和脉冲混频器相连接；所述ARM控制器通讯连接于成像显示装置。所述ARM控制器作为主控单元，用于对超宽带信号发射电路和超宽带回波信号接收电路进行控制，实现超宽带信号的发射和回波采集。所述脉冲发生器用于通过门电路对ARM控制器的脉冲信号进行整形，并输出边沿陡峭的脉冲信号，以驱动超宽带发射机输出超宽带信号。所述超宽带发射机用于将从脉冲发生器输入的脉冲信号转变为超宽带信号，并适配发射天线输出电波信号，是本实施例系统的激励单元。所述发射天线用于对超宽带信号进行电波转换，从而将超宽带信号耦合到空间中。所述接收天线用于对超宽带回波信号进行电波转换，从而将超宽带回波信号从空间耦合到超宽带回波信号接收电路。所述本地脉冲发生器用于产生本地脉冲信号作为本地参考信号，脉冲混频器用于将接收天线接收到的超宽带回波信号和本地脉冲信号进行混频，当超宽带回波信号和本地脉冲信号在同一时间出现时，脉冲混频器将输出设定电平的混频信号。所述信号放大及采集单元用于当超宽带回波信号经脉冲混频器(采样保持)混频输出混频信号后，通过运算放大电路进行混频信号的放大，提升了信号的驱动能力，有利于提升采集精度。成像显示装置用于从ARM控制器接收混频信号，并根据混频信号进行成像并将成像结果显示出来。使用人员可以根据成像结果判断是否存在爆炸物。进一步地，所述成像显示装置采用PC机，其作为上位机与所述ARM控制器通讯连接；所述ARM控制器、超宽带信号发射电路和超宽带回波信号接收电路组成了下位机。也可以将成像显示装置集成在下位机中，组成一个一体化结构的超宽带雷达系统。更进一步地，所述ARM控制器通过串口通讯连接于所述成像显示装置，其内部实现串口通讯协议。另外，所述ARM控制器还可以采用USB等通讯接口通讯连接于所述成像显示装置。更进一步地，所述串口的内部，包括流控制和特定的波特率等参数可以自由配置。进一步地，所述脉冲混频器和接收天线之间设有低噪声放大器，用于放大接收天线接收到的超宽带回波信号。设置低噪声放大器可以提升信噪比，有利于提升系统的灵敏度，从而提高系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低功耗高性能的超宽带雷达系统，其特征在于，包括ARM控制器、超宽带信号发射电路和超宽带回波信号接收电路；所述超宽带信号发射电路包括脉冲发生器、超宽带发射机和发射天线，所述ARM控制器、脉冲发生器、超宽带发射机和发射天线依次连接；所述超宽带回波信号接收电路包括信号放大及采集单元、脉冲混频器、接收天线和本地脉冲发生器，所述接收天线、脉冲混频器、信号放大及采集单元、ARM控制器依次连接，所述本地脉冲发生器和脉冲混频器连接；所述ARM控制器通讯连接于成像显示装置；所述脉冲发生器用于通过门电路对ARM控制器的脉冲信号进行整形；所述超宽带发射机用于将从脉冲发生器输入的脉冲信号转变为超宽带信号；所述发射天线用于对从超宽带发射机输入的超宽带信号进行电波转换，从而将超宽带信号耦合到空间中；所述接收天线用于对超宽带回波信号进行电波转换，从而将超宽带回波信号从空间耦合到超宽带回波信号接收电路中；所述本地脉冲发生器用于产生本地脉冲信号，脉冲混频器用于将接收到的超宽带回波信号和本地脉冲信号进行混频，当超宽带回波信号和本地脉冲信号在同一时间出现时，脉冲混频器将输出混频信号；所述信号放大及采集单元用于当超宽带回波信号经脉冲混频器混频输出混频信号后，通过运算放大电路进行混频信号放大并输出至ARM控制器；成像显示装置用于从ARM控制器接收混频信号，并根据混频信号进行成像并将成像结果显示出来。...

【技术特征摘要】
1.一种低功耗高性能的超宽带雷达系统，其特征在于，包括ARM控制器、超宽带信号发射电路和超宽带回波信号接收电路；所述超宽带信号发射电路包括脉冲发生器、超宽带发射机和发射天线，所述ARM控制器、脉冲发生器、超宽带发射机和发射天线依次连接；所述超宽带回波信号接收电路包括信号放大及采集单元、脉冲混频器、接收天线和本地脉冲发生器，所述接收天线、脉冲混频器、信号放大及采集单元、ARM控制器依次连接，所述本地脉冲发生器和脉冲混频器连接；所述ARM控制器通讯连接于成像显示装置；所述脉冲发生器用于通过门电路对ARM控制器的脉冲信号进行整形；所述超宽带发射机用于将从脉冲发生器输入的脉冲信号转变为超宽带信号；所述发射天线用于对从超宽带发射机输入的超宽带信号进行电波转换，从而将超宽带信号耦合到空间中；所述接收天线用于对超宽带回波信号进行电波转换，从而将超宽带回波信号从空间耦合到超宽带回波信号接收电路中；所述本地脉冲发生器用于产生本地脉冲信号，脉冲混频器用于将接收到的超宽带回波信号和本地脉冲信号进行混频，当超宽带回波信号和本地脉冲信号在同一时间出现时，脉冲混频器将输出混频信号；所述信号放大及采集单元用于当超宽带回波信号经脉冲混频器混频输出混频信号后，通过运算放大电路进行混频信号放大并输出至ARM控制器；成像显示装置用于从ARM控制器接收混频信号，并根据混频信号进行成像并将成像结果显示出来。2.根据权利要求1所述的低功耗高性能的超宽带雷达系统，其特征在于，所述成像显示装置采用PC机，其作为上位机与所述ARM控制器通讯连接。3.根据权利要求1或2所述的低功耗高性能的超宽带雷达系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：何昌见，江春城，
申请(专利权)人：公安部第一研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11