一种用于边坡监测的多发多收成像雷达制造技术

本发明专利技术公开了一种用于边坡监测的多发多收成像雷达，其特征在于，包括M个发射阵列天线和N个接收阵列天线的微带阵列天线，调频连续波雷达射频前端模块、ADC模块、数据存储模块、数据转换模块、雷达信号处理模块和对外数据交互接口模块，由微带阵列天线接收边坡反射的电磁波信号，经调频连续波雷达射频前端模块进行处理输出中频信号，雷达信号处理模块接收ADC模块转换输出的中频信号，对其进行数字信号处理完成边坡成像，将该边坡成像与数据存储模块存储的所述参照边坡雷达成像进行图像比较来判断边坡是否变形；对外数据交互接口模块输出将边坡图像监测结果对外输出。本发明专利技术体积小，安装和维护都方便，采集图像速度快，成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种用于边坡监测的多发多收成像雷达
本专利技术涉及地质灾害监测雷达
，尤其涉及一种用于边坡监测的多发多收成像雷达。
技术介绍
边坡主要分为建筑边坡、市政边坡以及山体挡墙等。针对危害性较大的地段，须采用自动化设备实时在线监测。边坡监测为防治滑坡及可能的滑动、蠕动变形塌陷和崩塌提供技术依据，预测和预报今后边坡的位移、变形的发展趋势。通过监测可对岩土体的时效特性进行相关的研究。通过监测可掌握崩塌、滑坡的变形特征及规律，预测预报崩滑体的边界条件、规模、滑动方向、发生时间及危害性，并及时采取防灾措施，尽量避免和减轻工程和人员的灾害损失。通过监测可为决策部门提供相应参数依据，为有关方面提供相关的信息，以制定相对应的防灾救灾对策。目前用于边坡监测的雷达主要以一发一收地基合成孔径成像雷达为主，该类雷达的天线大孔径是由天线沿高精度轨道的机械运动合成的。为了实现高精度的变形测量，天线沿轨道移动时需要保持轨道高度稳定，因此，天线的移动速度不能太快，导致它的扫描周期在几分钟左右，该类雷达的实时性不高。为了提高雷达图像的采集速度，可以缩短导轨长度，然而，钢轨长度决定了合成孔径的上限，短轨导致了该类雷达方位角分辨率的降低。该类雷达成本高、体积大、功耗大、结构复杂安装和维护不方便。随着监测需求的不断提升用户对边坡监测雷达不断提出新的要求：测量精度高、全天候监测、功耗低、成本低、施工维护方便等。但目前市面上成熟的边坡监测雷达方案较少，而且成本比较高、体积较大安装和维护都不方便、不能实现全天候监测、难以适应复杂的边坡监测应用场景。>
技术实现思路
本专利技术提供一种用于边坡监测的多发多收成像雷达，体积小，安装和维护都方便、采集图像速度快，成本低、可实现全天候监测。本专利技术采用以下技术方案：一种用于边坡监测的多发多收成像雷达，其特征在于，包括：微带阵列天线，其包括M个发射阵列天线和N个接收阵列天线，发射阵列天线用于发射电磁波，接收阵列天线用于接收发射电磁波经边坡表面反射回的空间中的电磁波；调频连续波雷达射频前端模块，其包括若干个射频收发器级联形成M个发射通道和N个接收通道，M个发射通道对应分别通过所述M个发射阵列天线发射电磁波，N个接收通道对应分别通过所述N个接收阵列天线接收所述边坡表面反射回的电磁波；所述反射回的电磁波信号经过混频处理，输出包含有距离信息和方向信息的中频信号；ADC模块，将所述中频信号转化为数字信号；数据存储模块，用于存储当前采集边坡的所述数字信号，和参照边坡雷达成像结果数据；雷达信号处理模块，用于接收所述ADC模块输出的中频信号，对其进行数字信号处理完成边坡成像，将该边坡成像与所述参照边坡雷达成像进行图像比较来判断边坡是否变形；对外数据交互接口模块，用于接收所述雷达信号处理模块输出的边坡图像比较的结果，将边坡图像监测结果对外输出，以及用于雷达相关参数的调整。作为对上述方案的改进，其中一个所述射频收发器为主机，其他若干的所述射频收发器为从机，主机内部的始终电路和外部谐振电路产生参考时钟信号，该参考时钟信号由时钟引脚输出，经过一个时钟缓冲器把一路参考时钟信号分成若干路，为其他若干路的从机提供同步的时钟参考信号，从而实现级联。进一步地，用于边坡监测的多发多收成像雷达，还包括数据转换模块，用于将所述数字信号转换为所述雷达信号处理模块自定义的格式。优选地，所述ADC模块是通过高速数字信号连接器与所述数据转换模块连接。优选地，所述数据转换模块包括若干相同型号的FPGA，每个FFPA负责转换一颗所述射频收发器输出的ADC数据；每个FPGA外部连接NORFlash，拓展FPAG的存储容量的。作为上述方案的改进，所述对外数据交互接口模块包括有网口通讯电路和USB2.0接口转串口电路，网口通讯电路用于边坡监测结果输出的，USB2.0接口转串口电路用于电脑上的上位机对雷达整个系统的一些参数调整的。作为上述方案的改进，所述的用于边坡监测的多发多收成像雷达还包括供电模块，由电源保护电路、直流压降电路、线性稳压电路、电源滤波器、电源管理芯片电路构成，电源保护电路的输出端连接直流降压电路的输入端，直流降压电路的第一输出端连接电源管理芯片的输入端，电源管理芯片的输出端分别连接所述调频连续波雷达射频前端模块和所述ADC模块为之供电；直流降压电路的第二输出端连接若干个线性稳压电路降压后分别为所述数据转换模块和对外数据交互接口模块供电；直流降压电路的第二输出端还连接电源管理芯片电路进行降压后分别为所述数据存储模块和所述雷达信号处理模块供电。优选地，所述的用于边坡监测的多发多收成像雷达还包括内存模块，有若干存储芯片构成，与所述雷达信号处理模块以T型拓扑结构方式连接。有益效果多输入多输出合成孔径成像雷达作为一种用于高精度、高速变形测量的新型雷达。基于MIMO技术，可以利用多个发射和接收天线组成一个特定的结构，获得大的合成孔径。在多发多收雷达的成像周期内，发射天线可以在同一时间或不同时间发射信号，接收天线可以同时接收回波信号。因此，多发多收成像雷达系统可以快速扫描监控场景，与单发单收的合成孔径雷达相比，可以将图像采集间隔缩短到几秒。多发多收雷达可以对高变形率的场景进行变形测量。它不采用金属轨道合成大孔径，避免了天线在轨道上的振动或轨道高度不稳定造成的相位误差问题，也避免由导轨导致的成本高、体积大、安装调试难度大、维护成本高的问题。附图说明图1为本实施例提供的一种用于边坡监测的多发多收成像雷达的整体示意图；图2为本实施例提供的多发多收成像雷达的微带阵列天线示意图；图3为本实施例提供的多发多收成像雷达的单个微带阵列天线的方向图；图4为本实施例提供的多发多收成像雷达的供电模块示意图；图5为本实施例提供的多发多收成像雷达的内存模块示意图；图6为本实施例提供的多发多收成像雷达的单个射频收发器示意图；图7为本实施例提供的多发多收成像雷达的射频前端模块示意图；图8为本实施例提供的多发多收成像雷达的数据转换模块示意图；图9为本实施例提供的多发多收成像雷达的数据存储模块示意图；图10为本实施例提供的多发多收成像雷达的对外数据交互接口模块示意图；图11为本实施例提出的多发多收成像雷达的雷达信号处理模块示意图；图12为本实施例提出的多发多收成像雷达的雷达信号处理流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。参见图1，用于边坡监测的多发多收成像雷达主要包括微带阵列天线模块、调频连续波雷达射频前端、ADC模块、数据转换模块、内存模块、雷达信号处理模块、数据存储模块、对外数据交互接口模块、供电模块9部分。参照图2、图3，微带阵列天线模块由N个接收阵列天线RX和M个发射阵列天线TX组成。每个单独的天线由4个阵元构成，每个阵列天线E平面上的半功率波束宽度为66°，H平面上的半功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于边坡监测的多发多收成像雷达，其特征在于，包括：/n微带阵列天线，其包括M个发射阵列天线和N个接收阵列天线，发射阵列天线用于发射电磁波，接收阵列天线用于接收发射电磁波经边坡表面反射回的空间中的电磁波；/n调频连续波雷达射频前端模块，其包括若干个射频收发器级联形成M个发射通道和N个接收通道，M个发射通道对应分别通过所述M个发射阵列天线发射电磁波，N个接收通道对应分别通过所述N个接收阵列天线接收所述边坡表面反射回的电磁波；所述反射回的电磁波信号经过混频处理，输出包含有距离信息和方向信息的中频信号；/nADC模块，将所述中频信号转化为数字信号；/n数据存储模块，用于存储当前采集边坡的所述数字信号，和参照边坡雷达成像结果数据；/n雷达信号处理模块，用于接收所述ADC模块输出的中频信号，对其进行数字信号处理完成边坡成像，将该边坡成像与所述参照边坡雷达成像进行图像比较来判断边坡是否变形；/n对外数据交互接口模块，用于接收所述雷达信号处理模块输出的边坡图像比较的结果，将边坡图像监测结果对外输出，以及用于雷达相关参数的调整。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于边坡监测的多发多收成像雷达，其特征在于，包括：
微带阵列天线，其包括M个发射阵列天线和N个接收阵列天线，发射阵列天线用于发射电磁波，接收阵列天线用于接收发射电磁波经边坡表面反射回的空间中的电磁波；
调频连续波雷达射频前端模块，其包括若干个射频收发器级联形成M个发射通道和N个接收通道，M个发射通道对应分别通过所述M个发射阵列天线发射电磁波，N个接收通道对应分别通过所述N个接收阵列天线接收所述边坡表面反射回的电磁波；所述反射回的电磁波信号经过混频处理，输出包含有距离信息和方向信息的中频信号；
ADC模块，将所述中频信号转化为数字信号；
数据存储模块，用于存储当前采集边坡的所述数字信号，和参照边坡雷达成像结果数据；
雷达信号处理模块，用于接收所述ADC模块输出的中频信号，对其进行数字信号处理完成边坡成像，将该边坡成像与所述参照边坡雷达成像进行图像比较来判断边坡是否变形；
对外数据交互接口模块，用于接收所述雷达信号处理模块输出的边坡图像比较的结果，将边坡图像监测结果对外输出，以及用于雷达相关参数的调整。


2.如权利要求1所述的用于边坡监测的多发多收成像雷达，其特征在于，其中一个所述射频收发器为主机，其他若干的所述射频收发器为从机，主机内部的始终电路和外部谐振电路产生参考时钟信号，该参考时钟信号由时钟引脚输出，经过一个时钟缓冲器把一路参考时钟信号分成若干路，为其他若干路的从机提供同步的时钟参考信号，从而实现级联。


3.如权利要求1所述的用于边坡监测的多发多收成像雷达，其特征在于，还包括数据转换模块，用于将所述数字信号转换为所述雷达信号处理模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐云华，刘沛秋，柯小兵，魏平新，
申请(专利权)人：广州桑瑞科技有限公司，广东省地质环境监测总站，
类型：发明
国别省市：广东;44