一种毫米波矿山溜井测距系统技术方案

本发明专利技术提供一种毫米波矿山溜井测距系统，包括收发天线，收发链路，雷达信号处理机，外部显示控制单元和电源模块。本发明专利技术所述的一种毫米波矿山溜井测距系统，采用毫米波窄波束多发多收(MIMO)测距技术，结合微波雷达的优点，能满足在灰尘多、湿度大、高水雾等恶劣环境中的可靠测距。可靠测距。可靠测距。

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波矿山溜井测距系统


[0001]本专利技术涉及矿山测距
，具体涉及一种毫米波矿石溜井测距系统。

技术介绍

[0002]矿井下通常有多个矿石溜井和矿仓，井口直径约为2
‑
4米不等，深度达150
‑
500米，溜井经多年的使用，井壁严重变形，在各个倒料层面的直径相差甚远，且偏离中点。多年来，溜井里的矿石料位高度都是由测量员采用原始测量办法：把测量用的绳索放入井下，待绳索端接触到溜井内矿石表面时，再把绳索拉上来，测量放入井中绳索长度，即为所测数据，把此数据上报采矿车间调度室，汇入生产数据报表。因此采用这种方法测量出来的溜井深度不准确，其次，每班需要派人下井进行测量。这样不仅浪费了大量的人力资源，矿石高度数据测量不精确，工作效率低下，同时在操作过程中存在人员安全隐患。
[0003]目前主要的无人自动测量方法有：激光测距、超声波探测等，主要存在以下问题：(1)其中激光测距可以实时显示料位，但受粉尘影响较大，导致误差较大；(2)超声探测无法达到较深的距离，也无法长期工作在高潮湿、水气、粉尘、冲击震动的环境中。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了克服现有技术中测距受受粉尘影响较大，导致误差较大且无法达到较深的距离，也无法长期工作在高潮湿、水气、粉尘、冲击震动的环境中的技术问题，提供一种毫米波矿石溜井测距系统，能够结合激光和微波雷达的优点，能满足在灰尘多、湿度大、高水雾等恶劣环境中的可靠测距。
[0005]本专利技术提供一种毫米波矿山溜井测距系统，包括：
[0006]收发天线：用于接收雷达信号处理机发送的测距指令，用于接收收发链路传送的信号A，用于将信号A辐射至目标后生成回波信号，用于接收回波信号并将回波信号发送至收发链路；
[0007]收发链路：用于接收收发天线传送的毫米波信号，用于对毫米波信号进行放大、滤波后生成信号A传输至收发天线，用于接收收发天线传送的回波信号，用于对回波信号进行低噪声放大、混频、增益控制后生成信号B，用于将信号B传送至雷达信号处理机；
[0008]雷达信号处理机：用于接收外部显示器控制单元下发的测距指令，用于将测距指令发送至收发天线，用于接收收发链路传送的信号B，用于根据信号B计算距离信息，用于将距离信息传送至外部显示器控制单元；
[0009]外部显示器控制单元：用于向雷达信号处理机发送测距指令，用于接收雷达信号处理机传送的所述距离信息，用于通过网络接口进行数据交换建立溜井监控中心并实时监控矿石料位高度信息，用于通过设置料位高度报警阈值实现自动报警功能；
[0010]电源模块：用于对收发天线、收发链路、雷达信号处理机提供外部电源。
[0011]本专利技术所述的一种毫米波矿山溜井测距系统，作为优选方式，收发天线包括：
[0012]接收天线：用于接收目标反射后的回波信号；
[0013]发射天线：用于将信号A辐射至目标。
[0014]本专利技术所述的一种毫米波矿山溜井测距系统，作为优选方式，回波信号为线性调频连续波信号。
[0015]本专利技术所述的一种毫米波矿山溜井测距系统，作为优选方式，接收天线和发射天线的阵列规模为16
×
16，单元间距为10mm
×
10mm，波束宽度为4.0度
×
4.0度。
[0016]本专利技术所述的一种毫米波矿山溜井测距系统，作为优选方式，接收天线与发射天线之间的间距大于60mm。
[0017]本专利技术所述的一种毫米波矿山溜井测距系统，作为优选方式，收发链路包括：
[0018]频率源混频模块：用于对毫米波信号进行放大、滤波后生成信号A；
[0019]接收变频模块：用于对回波信号进行低噪声放大、混频、增益控制后生成信号B。
[0020]本专利技术所述的一种毫米波矿山溜井测距系统，作为优选方式，雷达信号处理机包括：
[0021]采集模块：用于接收外部显示器控制单元下发的测距指令，用于将测距指令发送至收发天线，用于接收收发链路传送的信号B；
[0022]信号处理模块：用于根据信号B计算距离信息，用于将距离信息传送至外部显示器控制单元。
[0023]本专利技术所述的一种毫米波矿山溜井测距系统，作为优选方式，雷达信号处理机为一个板卡。
[0024]本专利技术所述的一种毫米波矿山溜井测距系统，作为优选方式，测距系统的分辨率为：
[0025][0026]其中，ρ为距离向分辨率，c为光速，B为信号带宽。
[0027]本专利技术所述的一种毫米波矿山溜井测距系统，作为优选方式，毫米波信号的脉冲宽度T
p
＞33.3us。
[0028]本专利技术在使用过程中，外部显示控制单元将测距指令洗发至雷达信号处理机并传送至发射天线，发射天线根据测距指令发送毫米波信号至收发链路，收发链路对毫米波信号进行放大、滤波后发送至目标后生成回波信号，接收天线接收回波信号并通过收发链路对回波信号进行低噪声放大、混频、增益控制后上传至雷达信号处理机，雷达信号处理机处理计算距离信息并上传至外部显示控制单元，显示测距结果。
[0029]本专利技术的优点是：
[0030](1)采用毫米波窄波束MIMO雷达技术，通过MIMO孔径合成，实现在灰尘多、湿度大、高水雾等矿山恶劣环境中的可靠测距。
[0031](2)采用动目标显示技术，实时检测矿物的落井过程，通过动目标显示技术提高测量精度。
[0032](3)采用远程监控实时测量，通过网络接口下发测距指令，节约大量的人力资源，大幅提升矿山溜井矿石料位高度测量精准率，提高工作效率，避免测量员在现场测量时的人员安全隐患。
附图说明
[0033]图1为一种毫米波矿山溜井测距系统组成图；
[0034]图2为一种毫米波矿山溜井测距系统内部安装示意图；
[0035]图3为一种毫米波矿山溜井测距系统底部示意图；
[0036]图4为一种毫米波矿山溜井测距系统收发天线示意图；
[0037]图5为一种毫米波矿山溜井测距系统收发链路示意图；
[0038]图6为一种毫米波矿山溜井测距系统工作流程图。
具体实施方式
[0039]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，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0040]实施例1
[0041]如图1～3所示，一种毫米波矿山溜井测距系统，设置在金属密封结构内部，底部为透波材料，包括：
[0042]收发天线：用于接收雷达信号处理机发送的测距指令，用于接收收发链路传送的信号A，用于将信号A辐射至目标后生成回波信号，用于接收回波信号并将回波信号发送至收发链路；如图4所示，收发天线包括：
[0043]接收天线：用于接收目标反射后的回波信号；
[0044]发射天线：用于将信号A辐射至目标；
[0045]接收天线和发射天线的阵列规本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种毫米波矿山溜井测距系统，其特征在于：包括：收发天线：用于接收所述收发链路传送的信号A，用于将所述信号A辐射至目标后生成回波信号，用于接收所述回波信号并将所述回波信号发送至所述收发链路；收发链路：用于生成所述信号A，并将所述信号A传输至所述收发天线，用于接收所述收发天线传送的所述回波信号，用于对所述回波信号进行低噪声放大、混频、增益控制后生成信号B，用于将所述信号B传送至所述雷达信号处理机；雷达信号处理机：用于接收外部显示器控制单元下发的测距指令，用于将所述测距指令发送至所述收发天线，用于接收所述收发链路传送的所述信号B，用于根据所述信号B计算距离信息，用于将所述距离信息传送至所述外部显示器控制单元；外部显示器控制单元：用于向所述雷达信号处理机发送测距指令，用于接收所述雷达信号处理机传送的所述距离信息，用于通过网络接口进行数据交换，用于建立溜井监控中心并实时监控矿石料位高度信息，用于通过设置料位高度报警阈值实现自动报警功能；电源模块：用于对所述收发天线、所述收发链路、所述雷达信号处理机提供外部电源。2.根据权利要求1所述的一种毫米波矿山溜井测距系统，其特征在于：所述收发天线包括：接收天线：用于接收所述目标反射后的回波信号；发射天线：用于接收所述收发链路传送的信号A，用于将所述信号A辐射至目标。3.根据权利要求1所述的一种毫米波矿山溜井测距系统，其特征在于：所述回波信号为线性调频连续波信号。4.根据权利要求2所述的一种毫米波矿山溜井测距系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，孙兆阳，周利苹，朱明，张焱，
申请(专利权)人：航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：