基于以太网的分时复用多通道探地雷达系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于以太网的分时复用多通道探地雷达系统及方法，包括控制主机，以及与其连接的多个雷达探测器；所述控制主机包括控制单元以及与连接的测距单元；所述雷达探测器包括雷达探测模块和人机交互模块，雷达探测模块分别连接人机交互模块和控制单元；所述控制单元用于接收测距单元发送的脉冲，并根据脉冲输出多路相同相位的同步时钟给各雷达探测模块，人机交互模块对同步时钟施加不同的延时后作为参考信号触发脉冲源然后进行采样，避免了多个雷达探测器中的脉冲源同时触发而产生干扰，本发明专利技术仅仅增加了以太网交换机和人机交互模块，简化了多通道探地雷达系统的结构，并降低了制造成本低。并降低了制造成本低。并降低了制造成本低。

【技术实现步骤摘要】
基于以太网的分时复用多通道探地雷达系统及方法


[0001]本专利技术涉及探地雷达
，具体为一种基于以太网的分时复用多通道探地雷达系统及方法。

技术介绍

[0002]探地雷达作为一种利用高频电磁波获取地下介质分布规律的无损探测设备，是隧道衬砌空洞、裂缝等病害检测的主流方法，具有快速、高分辨等优点。传统的多通道探地雷达通常由控制主机、探测器和上位机三部分构成，根据探测器中天线的配置形式可分为多发多收和一发多收两种体系。前者通常由一对收发天线和一台收发机构成一个探测器单元，可同时为探地雷达系统配置多个不同频段的探测器单元，用于提高雷达的探测精度和范围；后者通常将一个发射天线和多个接收天线集成在同一个探测器单元内，多个接收天线可以各配置一个接收机或通过开关切换共用一个接收机，但是每次只能配置一个频段，用于满足如三维成像等探测需求。
[0003]多发多收体制的多通道探地雷达从工作原理和工作性能上相当于多个同时工作且互不干扰的单通道探地雷达，通过配置多个不同的工作频段可以显著提高地下探测的精度和范围；目前现有的多发多收体系的多通道探地雷达通道数有限且固定，针对有特定通道数要求的应用场景时，通常需要进行专门的定制化处理，且可定制通道数一般固定为几种，无法随意修改，因而使用的灵活性和拓展性受限。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于以太网的分时复用多通道探地雷达系统，实现雷达探测中多通道同时工作，且相互之间不会产生干扰。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种基于以太网的分时复用多通道探地雷达系统，包括控制主机，以及与其连接的多个雷达探测器；
[0007]所述控制主机包括控制单元以及与连接的测距单元；所述雷达探测器包括雷达探测模块和人机交互模块，雷达探测模块分别连接人机交互模块和控制单元；
[0008]所述控制单元用于接收测距单元发送的脉冲，并根据脉冲输出多路相同相位的同步时钟给各雷达探测模块，人机交互模块用于对同步时钟进行延时，并且各雷达探测模块的延时不相同。
[0009]优选的，所述控制单元通过以太网交换机连接雷达探测模块。
[0010]优选的，所述测距单元为测距轮或多普勒。
[0011]优选的，所述雷达探测模块包括窄脉冲源、等效采样接收机和收发天线，人机交互模块与等效采样接收机连接，等效采样接收机分别与控制单元和脉冲源相互连接，脉冲源和等效采样接收机分别与收发天线连接。
[0012]优选的，所述控制单元还连接有定位模块。
[0013]优选的，所述人机交互模块为旋转编码器以及与其连接的数码管。
[0014]一种基于以太网的分时复用多通道探地雷达系统的方法，其特征在于，包括以下过程：
[0015]将测距单元产生的脉冲作为基准时钟发送给控制单元；
[0016]控制单元将基准时钟作为同步时钟发送给各雷达探测器；
[0017]各雷达探测器对同步时钟延时后作为参考时钟触发雷达探测器进行雷达回波采样，各雷达探测器对同步时钟延时均不相同。
[0018]优选的，所述控制单元对基座时钟分频后作为同步时钟发送各雷达探测器。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0020]本专利技术提供的基于以太网的分时复用多通道探地雷达系统，用于需要采用多个具有相同或不同频段的雷达探测器同时工作的场合，比如隧道衬砌监测。本专利技术通过以太网将控制主机和多个雷达探测器连接，有益于通道数的快速拓展；通过在雷达探测器上增加人机交互模块，可以方便的区分具有相同拓扑结构的雷达探测器，雷达探测器根据人机交互模块能够自动的设置其IP地址，并对同步信号施加不同的延时后作为参考信号触发脉冲源然后进行采样，这样一方面有益于通道数的快速拓展，另一方面避免了多个雷达探测器同时工作而产生干扰。本专利技术仅仅增加了以太网交换机和人机交互模块，系统结构简单、成本低。
附图说明
[0021]图1为本专利技术基于以太网的分时复用多通道探地雷达系统的拓扑结构图；
[0022]图2为本专利技术雷达系统在工作中时钟的关系图；
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0024]参阅图1，一种基于以太网的分时复用多通道探地雷达系统，包括控制主机，其通过以太网分别连接上位机和多个雷达探测器。
[0025]所述控制主机包括控制单元以及与连接的定位单元和测距单元；所述雷达探测器包括雷达探测模块和人机交互模块，雷达探测模块分别连接人机交互模块和控制单元；
[0026]所述控制单元用于给各雷达探测模块发送同步时钟，人机交互模块用于对同步时钟进行延时，并且各雷达探测模块的延时不相同。
[0027]控制主机还包括以太网交换机和电源模块，所述控制单位为时序控制主板，时序控制主板通过以太网交换机与上位机连接，各个雷达探测器与以太网交换机连接，电源模块分别连接以太网交换机、时序控制主板和多个雷达探测器，所述测距单元为测距轮或多普勒，定位单元为GPS定位模块。
[0028]时序控制主板通过以太网与交换机连接，且被分配唯一确定的IP地址；GPS定位模块与时序控制主板通过串口连接，同来获得当前的地理位置；多普勒测距雷达，测距轮可任意选择其中一个与控制主板连接，测距轮会在雷达系统每移动设定的距离时输出一个脉冲信号，作为触发探测器采集数据的触发信号，同时记录脉冲的数量乘以设定的距离可以作
为雷达行驶过的里程数据。当时序控制主板接收到脉冲信号后可以选择将其直接输入或者分频输入到一进多出的时钟缓冲芯片(组)中，输出的多路时钟具有相同的相位。
[0029]在本实施例中，设计14通道雷达系统，时钟缓冲芯片(组)应该为一进十四出或一进十六出(两个通道备用)。同时，也可以设置在没有外接多普勒测距雷达或测距轮时，时序控制主板可以主动输出设定频率的脉冲信号给时钟缓冲芯片(组)。
[0030]所述雷达探测模块包括窄脉冲源、等效采样接收机和收发天线，人机交互模块与等效采样接收机连接，等效采样接收机分别与控制单元和脉冲源相交互，脉冲源和等效采样接收机分别与收发天线连接。
[0031]雷达探测器通过一条多芯线缆与控制主机连接，其中四芯作为标准的百兆以太网传输线与控制主机中的交换机连接，两根与控制主机的输出时钟连接，两根与控制主机的输出电源连接。
[0032]在本实施例中，多芯线缆选用具有双屏蔽层的8芯千兆以太网拖链网线，且各个通道的线缆长度一致，带来的有益效果是控制主机与雷达探测器之间的信号传输质量很高，且控制主机输出的同步时钟到达不同的探测器具有相同的时间延迟。脉冲源根据探测任务的需要配置为不同的频段。等效采样接收机带有FPGA或单片机作为处理器，能够接收控制主机传来的同步时钟，控制人机交互模块，触发脉冲源以及对接收天线的电磁回波信号采样。
[0033]人机交互模块包括输入和显示两部分。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于以太网的分时复用多通道探地雷达系统，其特征在于，包括控制主机，以及与其连接的多个雷达探测器；所述控制主机包括控制单元以及与连接的测距单元；所述雷达探测器包括雷达探测模块和人机交互模块，雷达探测模块分别连接人机交互模块和控制单元；所述控制单元用于接收测距单元发送的脉冲，并根据脉冲输出多路相同相位的同步时钟给各雷达探测模块，人机交互模块用于对同步时钟进行延时，并且各雷达探测模块的延时不相同。2.根据权利要求1所述的一种基于以太网的分时复用多通道探地雷达系统，其特征在于，所述控制单元通过以太网交换机连接雷达探测模块。3.根据权利要求1所述的一种基于以太网的分时复用多通道探地雷达系统，其特征在于，所述测距单元为测距轮或多普勒。4.根据权利要求1所述的一种基于以太网的分时复用多通道探地雷达系统，其特征在于，所述雷达探测模块包括窄脉冲源、等效采样接收机和收发天线，人机交互模块与等效采样接收机连接，等效采样...

【专利技术属性】
技术研发人员：张安学，王力，刘昌斌，王亚飞，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：