雷场疑似目标探测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种雷场疑似目标探测系统，由1个地面控制主机、1个低空探测长机与6个低空探测僚机组成，地面控制主机设置在探测区域200m以外的安全位置，低空探测长机、低空探测僚机在地面控制主机的控制下编队低空飞行以完成地面控制主机规划的雷场疑似目标探测任务。其有益效果在于：系统对雷场疑似目标区域采用低空飞行探测器进行非接触的、多覆盖的脉冲电磁感应、UWB雷达同步探测，既克服了传统单参量探测的不确定性、避免时空差异对探测数据的影响，同时有效提高雷场疑似目标探测的准确性、可靠性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
雷场疑似目标探测系统
本专利技术涉及一种用于雷场探测的探测系统，特别是一种雷场疑似目标探测系统。
技术介绍
地雷是一种爆炸性武器，一般布设在地面下或地面上，用于构成障碍物、阻止敌方行动、杀伤有生力量和破坏其技术装备。自第二次世界大战以来，敌对双方在地下埋藏的大量地雷，给和平时期的平民带来极大的威胁；各国虽然为扫除战后遗留的地雷问题，投入了大量的人力、物力和财力，然而效果甚微，地雷伤人、致残致死的惨痛事件时有发生。从联合国扫雷数据库中显示的数据可知，由于连年战争和战乱，有64个国家尚有约1亿枚地雷未被排除，每年造成约2.5万人员伤亡，严重阻碍了这些国家的经济发展和战争难民返回家园；每年因新的局部战争又有约一百万枚地雷被投入使用，地雷危害非常严重。因此有效的解决地雷探测问题已经成为国际社会十分关注的热点难点问题，特别是战后的排雷工作，对探雷技术提出了更高的要求，这是因为人们对排雷操作人员伤亡的心理承受能力远比战时要低得多，既不能漏报，又不能虚警太多，综上所述，无论是现代战争还是战后扫雷中，地雷探测都占有十分重要的地位。传统清除地雷的方法是用军犬嗅探和人工刺探，显然前者很不可靠，后者是极端冒险。后来人们又研究了多种较为先进的探雷和排雷技术，如金属探测器、红外成像、X射线探测、电波和超声波探测等，但是这些方法各自有一些限制和缺陷，如探测有遗漏或假信号、探测速度慢、探测面积小和设备笨重等。以常见的金属探测器为例，它在相当长一段时间被认为是探查埋藏地雷的唯一装置，具有较高的可用度和精度，但效率较低；战场地带通常存在大量的武器弹药爆炸后的碎片，这些金属碎片都会触发金属探测器报警，从而需要进一步的人工排查，这就造成了金属探测器的探雷虚警率较高，使排雷速度明显下降；金属探测器的另一缺陷是不能探测非金属地雷，现代地雷的发展趋势就是尽可能地减少其所含的金属成分，特别是小型反步兵地雷，更是具有体积小、金属含量低的特点。探雷技术自第二次世界大战以来得到了长足的进步，探雷技术也从单兵探雷器向车载、机载探雷系统发展，但现有探雷设备仍不能满足目前探雷的要求。因此利用现代高新技术，开发新型探雷技术和设备是很多
都十分关注的问题。近年来，超宽带探地雷达被提出来作为解决探雷问题的一种有效途径；和金属探测器不同，探地雷达不仅能检测含有金属成分的目标，而且能够对雷达照射区内介电常数的任何不连续性起反应，这样在信噪比足够高的条件下，由任何与包围地雷的土壤不同的材料制造的地雷都有可能被检测出来。同时由于超宽带雷达所具有的高分辨率特性，可以利用雷达回波信号中包含的目标信息进行目标分类，这样可以有效地降低虚警概率。对于浅层埋藏的塑性地雷，由于地面反射杂波往往比有用目标信号强得多，而地杂波在到达时间上与目标信号相重叠，它们很难被探地雷达检测到，从雷达回波信号中滤除很强的地表杂波，对于后续的合成孔径雷达成像非常关键。针对前述方法都是采用单参量的探测方式，其探测结果存在不确定性；同时由于过程逐点进行，无法避免时空差异导致的探测数据奇异性变化；专利（CN110554437A2019.12.10）中公开了一种由1个探测控制主机与i个具有飞行功能、多源信息探测功能的探测分机Si组成的雷场多源信息同步探测系统，取得了“克服了传统单参量探测的不确定性，同时有效避免时空差异对探测数据的影响，提高雷场探测的准确性、可靠性”的有益效果。但是，CN110554437A公开的探测系统只能确定雷场及其可疑区域，确定不了雷场中地雷存在的准确位置，不利于后期排雷工作的开展；因此，在CN110554437A的基础上研发一种能确定雷场中地雷存在位置的探测系统具有重要意义。
技术实现思路
为了克服上述技术问题，本专利技术公开了一种雷场疑似目标探测系统。本专利技术的技术方案是：一种雷场疑似目标探测系统，由1个地面控制主机、1个低空探测长机与6个低空探测僚机组成，地面控制主机设置在探测区域200m以外的安全位置，低空探测长机、低空探测僚机在地面控制主机的控制下编队低空飞行以完成地面控制主机规划的雷场疑似目标探测任务；在探测过程中，地面控制主机根据雷场疑似目标区域地形规划航线后向低空探测长机发送飞行与同步探测指令并控制其按规划航线飞行，低空探测僚机执行低空探测长机的命令并保持在编队中规定的位置跟随低空探测长机飞行；低空探测长机在接收到地面控制主机的同步探测指令后通过其与各低空探测僚机之间以UWB方式形成的WSN向各低空探测僚机发送带时间戳的同步探测命令，接着低空探测长机通过90o定向天线向地面发射脉冲电磁波或UWB雷达波，然后低空探测长机与低空探测僚机一起在规定的时间戳开始同步采集脉冲电磁波或UWB雷达波的回波，以实现脉冲电磁感应、UWB雷达同步探测；低空探测长机、低空探测僚机均采用波束角为90o的定向天线，其飞行高度大于探测区域地表植被的最大高度并等于地面投影圆半径，低空探测长机位于地面投影圆的圆心，6个低空探测僚机均匀分布在地面投影圆的圆周上，以保证在地面投影圆范围内可以用1个低空探测长机和至少2个低空探测僚机的脉冲电磁感应、UWB雷达探测信息来对雷场疑似目标进行识别，提高雷场疑似目标探测的准确性、可靠性和安全性。在本专利技术中，所述地面控制主机由便携式军用PC机、E50-TTL-500模块、RTK-GPS基站模块三部分组成，便携式军用PC机通过SCI1接口与E50-TTL-500模块连接、通过SCI2接口与RTK-GPS基站模块连接，E50-TTL-500模块用于低空探测长机进行无线通信以实现对低空探测长机与低空探测僚机组成编队的飞行控制和向低空探测长机发送同步探测指令，RTK-GPS基站模块用于与低空探测长机、低空探测僚机内的GPS从站模块组成RTK定位系统以实现对低空探测长机、低空探测僚机的准确定位；便携式军用PC机用于探测区域的航线规划、RTK-GPS定位控制、编队飞行控制、同步探测控制、接收探测数据并进行雷场疑似目标识别。在本专利技术中，所述低空探测长机是一个外置90o定向天线的小型无人飞行器，由探测CPU、高速ADC、用于根据地面控制主机发送的飞行控制指令对低空探测长机飞行过程实时监控的飞行控制器、用于与地面控制主机通信的E50-TTL-500模块、用于获取实时位置信息的GPS从站模块、用于与各低空探测僚机组成WSN网络的UWB模块、用于发射脉冲电磁波或UWB雷达波的UWB&脉冲电磁波发射模块、用于调理外置90o定向天线接收回波信号的信号接收与调理模块、用于改变发射或接收状态的信号切换开关组成；当低空探测长机通过E50-TTL-500模块接收到地面控制主机发送的飞行控制指令后，则由飞行控制器根据飞行控制指令控制小型无人飞行器开始飞行并通过其探测CPU、UWB模块向各低空探测僚机发送编队飞行控制命令以实现编队的整体飞行控制，如接收到的是同步探测指令则通过飞行控制器传送给探测CPU，探测CPU通过UWB模块向各低空探测僚机发送带时间戳的同步探测命令并同时通过UWB&脉冲电磁波发射模块、信号切换开关、90o定向天线放射脉冲电磁波或UWB雷达波，接着通过90o定向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷场疑似目标探测系统，由1个地面控制主机、1个低空探测长机与6个低空探测僚机组成，地面控制主机设置在探测区域200m以外的安全位置，低空探测长机、低空探测僚机在地面控制主机的控制下编队低空飞行以完成地面控制主机规划的雷场疑似目标探测任务；其特征在于：探测过程中，地面控制主机根据雷场疑似目标区域地形规划航线后向低空探测长机发送飞行与同步探测指令并控制其按规划航线飞行，低空探测僚机执行低空探测长机的命令并保持在编队中规定的位置跟随低空探测长机飞行；低空探测长机在接收到地面控制主机的同步探测指令后通过其与各低空探测僚机之间以UWB方式形成的WSN向各低空探测僚机发送带时间戳的同步探测命令，接着低空探测长机通过90

【技术特征摘要】
1.一种雷场疑似目标探测系统，由1个地面控制主机、1个低空探测长机与6个低空探测僚机组成，地面控制主机设置在探测区域200m以外的安全位置，低空探测长机、低空探测僚机在地面控制主机的控制下编队低空飞行以完成地面控制主机规划的雷场疑似目标探测任务；其特征在于：探测过程中，地面控制主机根据雷场疑似目标区域地形规划航线后向低空探测长机发送飞行与同步探测指令并控制其按规划航线飞行，低空探测僚机执行低空探测长机的命令并保持在编队中规定的位置跟随低空探测长机飞行；低空探测长机在接收到地面控制主机的同步探测指令后通过其与各低空探测僚机之间以UWB方式形成的WSN向各低空探测僚机发送带时间戳的同步探测命令，接着低空探测长机通过90o定向天线向地面发射脉冲电磁波或UWB雷达波，然后低空探测长机与低空探测僚机一起在规定的时间戳开始同步采集脉冲电磁波或UWB雷达波的回波，以实现脉冲电磁感应、UWB雷达同步探测；低空探测长机、低空探测僚机均采用波束角为90o的定向天线，其飞行高度大于探测区域地表植被的最大高度并等于地面投影圆半径，低空探测长机位于地面投影圆的圆心，6个低空探测僚机均匀分布在地面投影圆的圆周上，以保证在地面投影圆范围内可以用1个低空探测长机和至少2个低空探测僚机的脉冲电磁感应、UWB雷达探测信息来对雷场疑似目标进行识别，提高雷场疑似目标探测的准确性、可靠性和安全性。


2.根据权利要求1所述的雷场疑似目标探测系统，其特征是：所述地面控制主机由便携式军用PC机、E50-TTL-500模块、RTK-GPS基站模块三部分组成，便携式军用PC机通过SCI1接口与E50-TTL-500模块连接、通过SCI2接口与RTK-GPS基站模块连接，E50-TTL-500模块用于低空探测长机进行无线通信以实现对低空探测长机与低空探测僚机组成编队的飞行控制和向低空探测长机发送同步探测指令，RTK-GPS基站模块用于与低空探测长机、低空探测僚机内的GPS从站模块组成RTK定位系统以实现对低空探测长机、低空探测僚机的准确定位；便携式军用PC机用于探测区域的航线规划、RTK-GPS定位控制、编队飞行控制、同步探测控制、接收探测数据并进行雷场疑似目标识别。


3.根据权利要求1所述的雷场疑似目标探测系统，其特征是：所述低空探测长机是一个外置90o定向天线的小型无人飞行器，由探测CPU、高速ADC、用于根据地面控制主机发送的飞行控制指令对低空探测长机飞行过程实时监...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄采伦，易雄胜，田勇军，孙恺，张钰杰，黄华曦，刘树立，张金凤，戴长城，卢晓宇，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43