一种可配置的分布式雷达生命探测仪制造技术

本发明专利技术涉及生命探测技术领域，公开一种可配置的分布式雷达生命探测仪，包括显示与控制终端、两个以上的雷达探测单元，以解决现阶段生命探测仪探测性能差和探测效率低的技术问题；各个雷达探测单元可在受灾场景中灵活布置，各个雷达探测单元之间通过无线连接，组成分布式探测组网对目标对象进行探测；显示与控制终端通过UWB定位技术定位各个雷达探测单元的雷达节点位置并建立三维参考坐标系，并采用最小二乘定位法结合对应的雷达探测单元探测到的与目标对象的一维距离计算出目标对象的三维坐标；同时，结合MIMO阵列成像技术，可以提高目标对象信噪比，能够更加准确的获得目标的三维信息，实现提高生命探测仪探测性能和探测效率的目的。效率的目的。效率的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种可配置的分布式雷达生命探测仪


[0001]本专利技术涉及生命探测
，尤其涉及一种可配置的分布式雷达生命探测仪。

技术介绍

[0002]在地震、滑坡等自然灾害发生后，尽快搜救被掩埋在泥土或坍塌的建筑物或其他废墟中的目标对象是重中之重的事情，但受限于实际场景与交通运输等因素的影响，往往不能采用大型设备，因此小巧便携的雷达生命探测仪被广泛应用。但现有的生命探测仪缺陷主要在于单一设备探测范围小，探测速度慢，同时因为单基系统的性质导致探测范围不可调整，角度分辨率差，定位不准确。而且现有生命探测系统设备的极化方向固定，这对与自身极化方向相反的范围探测性能差，尤其是垂直于雷达极化方向或在信噪比较低的情况下，严重影响雷达系统的探测定位性能，甚至产生漏检。最后二维的探测信息不能较精准的定位目标，缺乏三维定位信息的设备或系统也制约着生命探测仪的检测性能。如果可以有效解决上述生命探测仪的技术问题，就能提高生命探测仪的探测性能以及探测的效率。
[0003]针对上述情况，亟需本领域工作人员提供一种探测性能更好以及探测效率更高的技术方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种可配置的分布式雷达生命探测仪，用以解决现有技术中生命探测仪探测性能差和探测效率低的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种可配置的分布式雷达生命探测仪，其特征在于，包括显示与控制终端、能在探测空间内灵活布置的两个以上雷达探测单元，各所述雷达探测单元之间建立通信连接形成局域网络，且各所述雷达探测单元中包括一个中心雷达探测单元，且所述中心雷达探测单元与所述显示与控制终端建立通信连接，以传输各个雷达探测单元检测到的目标对象的一维距离信息。
[0006]各所述雷达探测单元分别内置UWB定位模块，各所述UWB定位模块用于定位自身雷达探测单元的雷达节点位置信息。
[0007]所述显示与控制终端，用于根据受控的各所述雷达探测单元所传输的信息，以所述中心雷达探测单元的雷达节点为坐标原点建立三维参考坐标系，得到各个雷达探测单元对应的雷达节点的三维坐标，并结合各个雷达探测单元探测到的一维距离信息，采用最小二乘定位法计算得到所述目标对象的三维坐标信息。
[0008]进一步的，所述采用最小二乘定位法计算得到目标对象的三维坐标信息的具体过程如下：
[0009]假设显示与控制终端在探测场景中以所述中心雷达探测单元的雷达节点为坐标原点建立三维参考坐标系，则有雷达探测单元1(x
r1
,y
r1
,z
r1
)，雷达探测单元2(x
r2
,y
r2
,z
r2
)...雷达探测单元M(x
rM
,y
rM
,z
rM
)，空间中目标对象对应的位置坐标为(x
t
,y
t
,z
t
)，其中M为正整数且M≥2；
[0010]探测场景中雷达与目标对象目标点的距离关系可以表述为下列方程组：
[0011][0012]前一个方程减去后一个方程，就可得到以下方程组：
[0013][0014]此方程组的矩阵表示形式为：
[0015]AX＝B；
[0016]其中矩阵方程的各个参数分别为：
[0017][0018][0019]由于在M个方程中，目标坐标X不会符合方程组AX＝B中的所有方程，因此设置误差向量为：ε＝AX
‑
B,取误差向量中误差的平方和，则有：
[0020]E＝ε2＝ε
T
ε＝(AX
‑
B)
T
(AX
‑
B)；
[0021]若要误差最小，即使得E最小；从而将上式对X求导，令导数为0，其表达式为：
[0022][0023]求解上式方程可以得到：
[0024]X＝(A
T
A)
‑1(A
T
B)；
[0025]通过最小二乘法可以获得目标对象目标点的最优估计的估算三维坐标：(x
t
,y
t
,z
t
)。
[0026]本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术包含两个以上雷达探测单元和显示与控制终端。所述雷达探测单元在救灾
现场可灵活布置，通过无线信息传输方式，组成分布式雷达探测组网，能够更好的适应救援现场的复杂环境，可实现多极化或全极化探测定位；同时基于UWB技术的雷达节点定位精度更高，误差更小。并且通过各个雷达探测单元独立收发形成的探测组网基于最小二乘定位法能够实现对目标精准高效的三维探测与定位；另外采用各个雷达探测单元分时发射同时接收构成的MIMO阵列，通过MIMO成像处理可获得目标对象的三维信息，这在信噪比较低的情况下，也能得到较好的探测效果，解决了生命探测仪探测性能差和探测效率低的技术问题。
[0028]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0029]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0030]图1是本专利技术优选实施例的分布式生命探测仪探测示意图；
[0031]图2是本专利技术优选实施例的雷达与目标坐标分布图；
[0032]图3是本专利技术优选实施例的雷达摆放位置示例坐标图；
[0033]图4是本专利技术优选实施例的1号雷达发射的等效阵列坐标示意图；
[0034]图5是本专利技术优选实施例的2号雷达发射的等效阵列坐标示意图；
[0035]图6是本专利技术优选实施例的3号雷达发射的等效阵列坐标示意图；
[0036]图7是本专利技术优选实施例的4号雷达发射的等效阵列坐标示意图；
[0037]图8是本专利技术优选实施例的等效全阵列坐标示意图。
具体实施方式
[0038]以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0039]本专利技术公开一种可配置的分布式生命探测仪，包括显示与控制终端、两个以上的雷达探测单元。图1为分布式生命探测仪探测示意图，探测过程中，各个雷达探测单元的位置可在探测场景内灵活布置，各个雷达探测单元之间通过无线连接，并自组织形成局域网络。显示与控制终端与中心雷达探测单元建立通信连接，通过中心雷达探测单元接收各个雷达探测单元的探测信息，以此来实现大范围的搜索。
[0040]在生命探测仪开始工作时，显示与控制终端对各雷达节点进行初始化，然后通过UWB定位技术获取到各个雷达探测单元的雷达节点信息，并以中心雷达探测单元对应的雷达节点为坐标原点建立三维坐标系，得到各个雷达探测单元雷达节点的三维坐标位置。接着每个雷达节点独本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可配置的分布式雷达生命探测仪，其特征在于，包括显示与控制终端、能在探测空间内灵活布置的两个以上雷达探测单元，各所述雷达探测单元之间建立通信连接形成局域网络，且各所述雷达探测单元中包括一个中心雷达探测单元，且所述中心雷达探测单元与所述显示与控制终端建立通信连接，以传输各个雷达探测单元检测到的目标对象的一维距离信息；各所述雷达探测单元分别内置UWB定位模块，各所述UWB定位模块用于定位自身雷达探测单元的雷达节点位置信息；所述显示与控制终端，用于根据受控的各所述雷达探测单元所传输的信息，以所述中心雷达探测单元的雷达节点为坐标原点建立三维参考坐标系，得到各个雷达探测单元对应的雷达节点的三维坐标，并结合各个雷达探测单元探测到的一维距离信息，采用最小二乘定位法计算得到所述目标对象的三维坐标信息。2.根据权利要求1所述的一种可配置的分布式雷达生命探测仪，其特征在于，所述采用最小二乘定位法计算得到目标对象的三维坐标信息的具体过程如下：假设显示与控制终端在探测场景中以所述中心雷达探测单元的雷达节点为坐标原点建立三维参考坐标系，则有雷达探测单元1(x
r1
,y
r1
,z
r1
)，雷达探测单元2(x
r2
,y
r2
,z
r2
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凤青，贺玉贵，王生水，吴志辉，唐良勇，
申请(专利权)人：湖南华诺星空电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：