超宽带生命搜救探测仪制造技术

一种超宽带生命搜救探测仪，它包括主控系统、超宽带脉冲发射机、接收机以及显示单 元，超宽带脉冲发射机包括与主控系统输出端相连的延时控制单元以及超宽带脉冲源阵列、 超宽带发射天线阵列和数字精控延迟线，超宽带脉冲源阵列经过发射天线阵列对观测空间进 行辐射和时域波束扫描，接收机包括超宽带接收天线、距离门产生单元、距离门延时单元以 及高速数字采集单元，超宽带脉冲回波经超宽带接收天线接收，由距离门产生单元产生的距 离门选通后，通过高速数字采集单元进行回波采集，最终将数据传输至主控系统，得到最终 结果后并由显示单元成像显示。本实用新型专利技术具有适用范围广、抗干扰能力强、探测速度快、 可靠性好、精确度高等优点。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术主要涉及到生命搜救探测设备领域，特指一种超宽带生命搜救探测仪，其主 要适用于火场、烟雾、建筑物废墟、地震救灾等高危场所进行快速有效的生命探测、定位。
技术介绍
在地震、火灾、建筑物废墟等事故现场，对生命体进行快速、准确地探测、定位，是实 现对生存人员及时、有效救助的根本保障。目前市场上的生命搜救探测仪产品主要可分为音 频生命探测仪、光学生命探测仪、红外生命探测仪几种。这些救生系统除了无法穿透障碍物 侦测生命体的移动信息外，大部分产品对救援环境条件要求较为苛刻，例如光学、红外摄像 系统，侦测的范围非常有限并且只有在遇险者进入摄像机镜头或传感器的视野后才会报警。 而基于音频的侦测系统大大受限于作用距离和废墟周边的噪声影响，对于强噪声干扰环境下 的搜救，误警概率大，工作稳定性较差，并且需要遇险者能够清醒地发出声音或规律性的击 打声。
技术实现思路
本技术要解决的问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本技术提供一种 适用范围广、抗干扰能力强、探测速度快、可靠性好、精确度高的超宽带生命搜救探测仪。为解决上述技术问题，本技术提出的解决方案为 一种超宽带生命搜救探测仪，其 特征在于它包括主控系统、超宽带脉冲发射机、接收机以及显示单元，所述超宽带脉冲发 射机包括与主控系统输出端相连的延时控制单元以及超宽带脉冲源阵列、超宽带发射天线阵 列和数字精控延迟线，超宽带脉冲源阵列根据由主控系统的控制信号经过发射天线阵列对观 测空间进行辐射和时域波束扫描，所述接收机包括超宽带接收天线、距离门产生单元、距离 门延时单元以及高速数字采集单元，超宽带脉冲回波经超宽带接收天线接收，由距离门产生 单元产生的距离门选通后，通过高速数字采集单元进行回波采集，最终将数据传输至主控系 统，对接收回波数据结合相关算法进行目标检测、定位、跟踪，并由显示单元成像显示。所述超宽带脉冲源阵列由一个以上的超宽带脉冲源组成，超宽带发射天线阵列由一个以 上超宽带发射天线组成，数字精控延迟线与一个超宽带脉冲源、 一个超宽带发射天线依次相 连构成一组脉冲发射单元。与现有技术相比，本技术的优点就在于1、本技术的超宽带生命搜救探测仪，可广泛应用于建筑物废墟、火场、地震救灾等3高危场所，进行快速有效的生命探测、定位作业。与当前采用光学、红外、音频技术的类似 产品相比，具有无需钻孔、无需铺设电缆、抗强噪声、全天候作业等优点；2、 本技术的超宽带生命搜救探测仪，其采用硬件窄波门、时域相干积累、智能波形 识别与软波门设置等射频抑制技术，使得本款生命探测仪不仅具有天然的抗音频强噪声的能 力，还具有良好的射频抑制-抗射频噪声的能力；3、 本技术的超宽带生命搜救探测仪，实现了丌环体制时域波束扫描技术，这使得无 需借助雷达伺服系统机械转动天线阵列，就能实现对目标区域内各个方向上的快速扫描，方 便目标搜索，加快搜索进程。附图说明图l是本技术的结构示意图；图2是本技术中发射机超宽带脉冲源模块的电路原理示意图；图3是本技术中延时控制单元与数字精控延时线的电路框架示意图；图4是本技术中FPGA的电路原理示意图；图5是本技术中所采用的回波特征矢量提取算法的流程示意图；图6是本技术中所采用的回波相干积累双门限识别检测算法的流程示意图。图例说明1、主控系统 2、延时控制单元3、数字精控延迟线 4、超宽带脉冲源5、超宽带发射天线 6、距离门延时单元7、距离门产生单元 8、超宽带接收天线9、高速数字采集单元 10、显示单元具体实施方式以下将结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明。如图1所示，本技术的超宽带生命搜救探测仪，其基于超宽带冲激脉冲雷达探测原理， 利用超宽带脉冲所具有的强穿透性、高分辨力特性，结合射频抑制-抗强噪声等后端数据处理 核心算法，实现对火场、烟雾、建筑物废墟、地震救灾等高危场所强噪声背景下，生命体的 快速有效的探测、定位。该探测仪包括主控系统l、超宽带脉冲发射机、接收机以及显示单元 10，超宽带脉冲发射机包括与主控系统1输出端相连的延时控制单元2以及超宽带脉冲源阵列、 超宽带发射天线阵列和数字精控延迟线，超宽带脉冲源阵列根据由主控系统l的控制信号经过 发射天线阵列对观测空间进行辐射和时域波束扫描，并利用延时控制单元2和数字精控延迟线3，调节各个超宽带脉冲源4的触发微弱时差序列，保证脉冲源阵列输出脉冲在空间预定方向 上，触发时差与相互间波程差完全抵消，从而对空间一定角度范围内实现时域波束扫描。接 收机包括超宽带接收天线8、距离门产生单元7、距离门延时单元6以及高速数字采集单元9， 超宽带脉冲回波经超宽带接收天线8接收，由距离门产生单元7产生的距离门选通后，通过高 速数字采集单元9进行回波采集，最终将数据传输至主控系统l，对接收回波数据结合相关算 法进行目标检测、定位、跟踪，并由显示单元10成像显示。显示单元10主要完成对目标搜索、 探测结果的实时显示。在本实施例中，超宽带脉冲源阵列由一个以上的超宽带脉冲源4组成， 超宽带发射天线阵列由一个以上超宽带发射天线5组成，数字精控延迟线与一个超宽带脉冲源 4、 一个超宽带发射天线5依次相连构成一组脉冲发射单元。主控系统l与超宽带脉冲发射机、 接收机通过数据电缆连接，对超宽带脉冲发射机提供精确的延迟控制指令，并对接收回波数 据结合相关算法进行目标检测、定位、跟踪，并作实时二维/三维成像显示。主控系统l主要 用来对超宽带脉冲发射机提供精确的延迟控制指令，并对接收回波数据结合相关算法进行目 标检测、定位、跟踪，并成像显示。其中采用时域相干积累、智能波形识别与软波门设置等 核心算法，大大提高了本系统的射频抑制-抗强噪声能力。此外还包括时域波束扫描时阵列 天线单元之间的触发时基延迟运算、波门搜索、探测区域内网格划分与成像、动目标检测与 跟踪等算法。在本实施例中，超宽带发射天线5、超宽带接收天线8均釆用平面螺旋天线形式；数字精控延迟线3采用Maxim公司DS1020-15 、DS1020-200可编程延迟线，歩进精度分别为0.15ns、 2.0ns，歩进位数8位。高速数字采集单元9采用加拿大Gage公司的CompuScope 85G A/D采 集卡。图1中的延时控制单元2、距离门延时单元6、距离门产生单元7可集成在一块FPGA 电路板上完成。参见图2，为超宽带脉冲源4的电路图，电路中采用雪崩三极管Tl-T5构成 欠容量MARX电路，MARX电路中采用电容Cl-C5作为充电元件，欠容量充电法不要求各 电容所充电荷在雪崩级联过程中均能够对末端负载放电，相反只要求能维持到下一级或几级 雪崩管雪崩时间即可。故电容取值远小于常规MARX电路中取值大小。以雪崩三极管TO为 核心的预脉冲电路则提供前沿陡峭的过触发信号，对雪崩三极管Tl-T5构成的MARX电路进 行触发，最终实现波形高稳定、时延高、精确可控超宽带冲激脉冲源单元。参见图3，为本 技术中延时控制单元2与数字精控延时线3的电路框架结构示意图，延时控制单元2由 RS232接口芯片MAX232、单片机、FPGA、输入缓冲器、时钟、程序ROM组成；数字精控 延时线3由细调延时线1 8、粗调延时线1 8和输出驱动1 8构成。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超宽带生命搜救探测仪，其特征在于：它包括主控系统（１）、超宽带脉冲发射机、接收机以及显示单元（１０），所述超宽带脉冲发射机包括与主控系统（１）输出端相连的延时控制单元（２）以及超宽带脉冲源阵列、超宽带发射天线阵列和数字精控延迟线，超宽带脉冲源阵列根据由主控系统（１）的控制信号经过发射天线阵列对观测空间进行辐射和时域波束扫描，所述接收机包括超宽带接收天线（８）、距离门产生单元（７）、距离门延时单元（６）以及高速数字采集单元（９），超宽带脉冲回波经超宽带接收天线（８）接收，由距离门产生单元（７）产生的距离门选通后，通过高速数字采集单元（９）进行回波采集，最终将数据传输至主控系统（１），对接收回波数据结合相关算法进行目标检测、定位、跟踪，并由显示单元（１０）成像显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩明华，梁劼，张伟，吴永清，
申请(专利权)人：韩明华，梁劼，张伟，吴永清，
类型：实用新型
国别省市：43