一种浅表层穿透雷达成像系统技术方案

本发明专利技术涉及一种浅表层穿透雷达成像系统，包括：微控制器部分，发出控制信号，采集系统位置信息，并根据系统位置信息及接收到的反馈信息生成相位信息成像；发射机部分，发出可变频率的发射端高频导行波信号；天线部分，根据发射端高频导行波信号传输本地振荡信号和产生辐射向空间的平面电磁波，同时接收空间电磁波并转化为接收端高频导行波信号；接收机部分，接收本地振荡信号和接收端高频导行波信号，并将本地振荡信号和接收端高频导行波信号进行混频、滤波、电压调整、直流电平调整后作为反馈信息。与现有技术相比，本发明专利技术具有结构简单、系统集成度高、性能稳定等优点，适用于各种频段，并且该系统成像分辨率与该领域其它成像雷达的分辨率相当。

A shallow penetrating radar imaging system

The invention relates to a shallow surface penetrating radar imaging system, which includes the micro controller part, the control signal, the acquisition system position information, and the phase information imaging based on the system position information and the received feedback information; the transmitter part sends out high frequency traveling wave signals at the transmitter end with variable frequency; At the same time, the local oscillation signal and the plane electromagnetic wave that produce the radiation to the space are transmitted according to the high frequency traveling wave signal of the transmitter, and the space electromagnetic wave is received and converted to the receiver high frequency traveling wave signal; the receiver part receives the local oscillation signal and the receiver's high frequency traveling wave signal, and the local oscillation signal and the receiver end. High frequency guided wave signal is used as feedback information after mixing, filtering, voltage adjustment and DC level adjustment. Compared with the existing technology, the invention has the advantages of simple structure, high system integration and stable performance, and is suitable for various frequency bands, and the imaging resolution of the system is equal to the resolution of other imaging radar in the field.

【技术实现步骤摘要】
一种浅表层穿透雷达成像系统
本专利技术属于雷达成像领域，尤其是涉及一种浅表层穿透雷达成像系统。
技术介绍
成像雷达技术(ImagingRadar)与穿墙雷达技术(Through-The-wallRadar)相结合在反恐侦测、灾害救援和地层探测等领域应用广泛，运用电磁波实现对墙体、泥土、塑料等介质层的穿透探测，获取回波并通过数字信号处理技术分析信号携带的信息，实现介质层下的物体成像，完成对肉眼不可见的障碍物后物体的测绘。由于雷达成像采用非入侵式的探测方法，不破坏物体表面，安全高效，所以全息雷达成像技术已经成为新一代透视成像技术，可以广泛应用到公安、武警、海关和消防等领域。目前，大部分成像雷达装置，采用调制信号的方式对目标进行成像，发射信号的带宽往往很大，所以，该类成像雷达的前端电路往往十分复杂，集成度低，成本高。在成像分辨率方面，以美国的L3-ProVision产品为代表，基于主动式毫米波带宽信号体制的浅表层雷达成像技术，其分辨率可以达到5mm的水平；俄罗斯鲍曼大学的遥感实验室开发的RASCAN系列成像雷达具有20mm～5mm分辨率水平，并且有15cm到20cm的穿透能力。但上述产品也存在系统复杂、集成度低、体积大等不足。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够提高系统集成度、小型化和便携性的浅表层穿透雷达成像(硬件)系统，并且该系统的成像分辨率与该领域其他成像雷达的分辨率相当。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种浅表层穿透雷达成像系统，通过在介质层表面逐点扫描的方式获取介质层下各个点目标的相位信息成像，该雷达成像系统包括：微控制器部分，发出控制信号，采集系统位置信息，并根据所述系统位置信息及接收到的反馈信息生成相位信息成像；发射机部分，与微控制器部分连接，响应于微控制器部分的控制信号，发出可变频率的发射端高频导行波信号；天线部分，与发射机部分连接，根据所述发射端高频导行波信号传输本地振荡信号和产生辐射向空间的平面电磁波，同时接收空间电磁波并转化为接收端高频导行波信号；接收机部分，分别连接微控制器部分和天线部分，接收所述本地振荡信号和接收端高频导行波信号，将两个信号进行混频，并响应于微控制器部分的控制信号，将所述混频后的信号进行滤波、电压调整、直流电平调整后作为反馈信息，发送至微控制器部分。所述微控制器部分包括：位置接口组件，采集雷达成像系统所处的系统位置信息；微控制器，发出所述控制信号，利用成像算法根据接收到的所述系统位置信息和反馈信息生成目标的相位信息成像。所述位置接口组件包括用于采集所述雷达成像系统工作时所在的二维点位置坐标的位置接口一和位置接口二。所述控制信号包括输出给发射机部分的频率控制信号以及输出给接收机部分的输出电压范围控制信号和输出直流电平控制信号。所述发射机部分包括：射频连续波信号合成器，与微控制器部分连接，响应于微控制器部分的控制信号，发出可变频率的单频点高频连续波信号；射频信号放大器，分别连接射频连续波信号合成器和天线部分，对所述单频点高频连续波信号进行放大，生成馈送入天线部分的发射端高频导行波信号。所述天线部分包括：收发共用天线，根据所述发射端高频导行波信号产生辐射向空间的平面电磁波，同时，接收空间电磁波转换为接收端高频导行波信号；四端口器件，分别连接收发共用天线、发射机部分和接收机部分。所述四端口器件包括接收发射端高频导行波信号的发射端口、将所述发射端高频导行波信号分配至连接收发共用天线的天线端口和连接接收机部分的本地振荡端口以及向接收机部分传输由收发共用天线回传的接收端高频导行波信号的接收端口；所述发射端口和接收端口相互隔离。所述接收机部分包括：混频器件，与天线部分连接，对所述本地振荡信号和接收端高频导行波信号进行混频处理，输出同相I路信号和正交Q路信号；第一低通滤波器，与混频器件连接，对所述同相I路信号进行滤波，滤除高频分量；第二低通滤波器，与混频器件连接，对所述正交Q路信号进行滤波，滤除高频分量；基带信号处理电路，分别连接第一低通滤波器、第二低通滤波器和微控制器部分，响应于微控制器部分的控制信号对经滤波后的同相I路信号和正交Q路信号进行电压调整和直流电平调整后，生成发送至微控制器部分的反馈信息。该雷达成像系统的工作模式包括零中频解调模式和全相参模式。该雷达成像系统通过按钮手动方式或自动扫描方式实现逐点扫描。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术将天线部分、发射机部分、接收机部分、微控制器部分集成于一硬件系统中，简化了系统电路的复杂性，降低成本，结构简单，集成度高，易于小型化；(2)本专利技术使用单天线与混合环电路进行收发减小系统整体尺寸、以集成芯片为基础构建系统，体积小、性能稳定；(3)本专利技术可通过微控制器部分的控制产生可切换的多种频率的单频点高频连续波，本专利技术的系统结构适用于各种频段下的可变单频点工作模式；(4)本专利技术通过设置合适的扫描间隔，能有最优成像雷达的分辨率，本专利技术对成像图像聚焦后分辨率可以达到5mm以内，与该领域其它成像雷达的分辨率相当。附图说明图1为本专利技术的系统结构框图；图2为本专利技术的天线部分的辐射原理；图3为本专利技术中天线部分的四端口环形器件的版图；图4为本专利技术中发射机部分的射频连续波信号合成器的原理框图；图5为本专利技术中发射机部分输出信号的频谱图；图6为本专利技术中接收机部分的混频器的原理框图；图7为本专利技术中接收机部分的基带信号处理电路的原理框图；图8为本专利技术中接收机部分的输出信号范围；图9为本专利技术的实施例一的工作方式；图10为本专利技术的实施例二的工作方式；图11为本专利技术的成像结果。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，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不限于下述的实施例。实施例一图1是本专利技术浅表层穿透雷达成像系统的实施例一的结构框图，包括：天线部分100、发射机部分200、接收机部分300和微控制器部分400，该雷达成像系统通过在介质层表面逐点扫描的方式获取介质层下各个点目标的相位信息成像。该雷达成像系统中，微控制器部分400发出控制信号，采集系统位置信息，并根据所述系统位置信息及接收到的反馈信息生成相位信息成像；发射机部分200与微控制器部分400连接，响应于微控制器部分400的控制信号，发出可变频率的发射端高频导行波信号；天线部分100与发射机部分200连接，根据所述发射端高频导行波信号传输本地振荡信号和产生辐射向空间的平面电磁波，同时接收空间电磁波并转化为接收端高频导行波信号；接收机部分300分别连接微控制器部分400和天线部分100，接收所述本地振荡信号和接收端高频导行波信号，将两个信号进行混频，并响应于微控制器部分400的控制信号，将所述混频后的信号进行滤波、电压调整、直流电平调整后作为反馈信息，发送至微控制器部分400。在本专利技术的实施例一中，天线部分100由收发共用天线110和四端口器件120组成。收发共用天线110和四端口器件120均适用于4.4GHz～4.6GHz。图2为天线部分100的辐射原理，收发共用天线110包括透镜天线111和贴片天线112，其中，贴片天线112能够将四端口环形器件120馈送出的高频导行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浅表层穿透雷达成像系统，其特征在于，通过在介质层表面逐点扫描的方式获取介质层下各个点目标的相位信息成像，该雷达成像系统包括：微控制器部分(400)，发出控制信号，采集系统位置信息，并根据所述系统位置信息及接收到的反馈信息生成相位信息成像；发射机部分(200)，与微控制器部分(400)连接，响应于微控制器部分(400)的控制信号，发出可变频率的发射端高频导行波信号；天线部分(100)，与发射机部分(200)连接，根据所述发射端高频导行波信号传输本地振荡信号和产生辐射向空间的平面电磁波，同时接收空间电磁波并转化为接收端高频导行波信号；接收机部分(300)，分别连接微控制器部分(400)和天线部分(100)，接收所述本地振荡信号和接收端高频导行波信号，将两个信号进行混频，并响应于微控制器部分(400)的控制信号，将所述混频后的信号进行滤波、电压调整、直流电平调整后作为反馈信息，发送至微控制器部分(400)。

【技术特征摘要】
1.一种浅表层穿透雷达成像系统，其特征在于，通过在介质层表面逐点扫描的方式获取介质层下各个点目标的相位信息成像，该雷达成像系统包括：微控制器部分(400)，发出控制信号，采集系统位置信息，并根据所述系统位置信息及接收到的反馈信息生成相位信息成像；发射机部分(200)，与微控制器部分(400)连接，响应于微控制器部分(400)的控制信号，发出可变频率的发射端高频导行波信号；天线部分(100)，与发射机部分(200)连接，根据所述发射端高频导行波信号传输本地振荡信号和产生辐射向空间的平面电磁波，同时接收空间电磁波并转化为接收端高频导行波信号；接收机部分(300)，分别连接微控制器部分(400)和天线部分(100)，接收所述本地振荡信号和接收端高频导行波信号，将两个信号进行混频，并响应于微控制器部分(400)的控制信号，将所述混频后的信号进行滤波、电压调整、直流电平调整后作为反馈信息，发送至微控制器部分(400)。2.根据权利要求1所述的浅表层穿透雷达成像系统，其特征在于，所述微控制器部分(400)包括：位置接口组件，采集雷达成像系统所处的系统位置信息；微控制器(410)，发出所述控制信号，利用成像算法根据接收到的所述系统位置信息和反馈信息生成目标的相位信息成像。3.根据权利要求2所述的浅表层穿透雷达成像系统，其特征在于，所述位置接口组件包括用于采集所述雷达成像系统工作时所在的二维点位置坐标的位置接口一(420)和位置接口二(430)。4.根据权利要求1或2所述的浅表层穿透雷达成像系统，其特征在于，所述控制信号包括输出给发射机部分(200)的频率控制信号以及输出给接收机部分(300)的输出电压范围控制信号和输出直流电平控制信号。5.根据权利要求1所述的浅表层穿透雷达成像系统，其特征在于，所述发射机部分(200)包括：射频连续波信号合成器(220)，与微控制器部分(400)连接，响应于微控制器部分(400)的控制信号，发出可变频率的单频点高频连续波信号；射频信号放大器(210)，分别连接射频...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓强，蔡铭，
申请(专利权)人：上海雪狸传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31