本發(fā)明涉及沖激脈沖雷達探測領(lǐng)域，以電磁波探測定位為研究對象，在此基礎(chǔ)上提出了一種二維穿墻探測目標雷達系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

本系統(tǒng)采用的沖激脈沖頻率在0-6GHZ范圍內(nèi)，具有很大的帶寬，在穿過混凝土墻壁時衰減較大，不易受干擾且穩(wěn)定性較強，具有較大的發(fā)展?jié)摿?。在災害搜救、反恐斗爭等領(lǐng)域中，具有廣泛的應用，因此也越來越受人們的關(guān)注。本系統(tǒng)可精確地探測到墻內(nèi)側(cè)是否存在生命體并對其定位。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上沖激脈沖的特性，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為二維穿墻探測目標雷達系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種單發(fā)雙收二維穿墻探測目標雷達系統(tǒng)(系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)見說明書附圖1)。該系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分由發(fā)射天線、接收天線、切換器、中心處理單元、FPGA信號控制處理單元、顯示單元組成；軟件部分由主控程序和信號處理程序組成。天線包括發(fā)射天線、接收天線1、接收天線2；FPGA信號處理單元與中心處理單元連接；中心處理單元與發(fā)射天線連接，接收天線1、接收天線2通過切換器與中心處理單元連接；FPGA信號處理單元分別與顯示器和切換器連接。發(fā)射天線、接收天線1、接收天線2均通過障礙物與被測生命體進行信號交互。

FPGA信號控制處理單元通過讀寫傳輸線連接中心處理單元，在主控程序的控制下控制中心處理單元發(fā)送和接收沖激脈沖，并設(shè)置沖激脈沖頻率以及采集速率，控制中心處理單元連接的發(fā)送天線產(chǎn)生頻率范圍0-6GB的沖激脈沖。當發(fā)射信號遇到墻壁或者障礙物時，部分電磁波能量能夠繼續(xù)向前傳播，直至遇到生命體。生命體心臟的跳動或呼吸使得胸壁前后移動使反射回的沖激脈沖發(fā)生多普勒效應，反射回來的沖激脈沖之間的間隔拉伸或縮短，如圖2所示，沖激脈沖遇生命體胸壁移動反射；經(jīng)中心處理單元連接的接收天線接收，再傳遞到FPGA信號控制處理單元，作為信號處理程序判斷是否存在生命體的依據(jù)。該系統(tǒng)的步驟如下：

步驟1：FPGA信號控制中心處理單元，產(chǎn)生頻率在0-6GHHZ范圍內(nèi)的沖激脈沖，并設(shè)置切換器的切換頻率；

步驟2：發(fā)送天線將沖激脈沖信號發(fā)射出去；

步驟3：兩接收天線分時采集反射回的沖激脈沖信號；

步驟4：中心處理單元將采集到的信號傳遞到FPGA信號控制處理單元；

步驟5：FPGA信號控制處理單元判斷是否探測到了生命體，然后計算該生命體二維平面位置，對其定位；

步驟6：在顯示單元上顯示被測生命體二維平面坐標位置。

本發(fā)明采用雙分時共用接收天線接收信號遇生命體反射回的沖激脈沖，用切換器控制兩個接收天線在不同時間段接沖激脈沖，切換器的切換頻率由FPGA信號控制處理單元設(shè)置(雙分時共用接收天線原理見說明書附圖3)，接收天線接收的沖激脈沖與發(fā)射天線發(fā)射的沖激脈沖存在一段時延(回波信號與發(fā)射信號的時域圖見說明書附圖4)，用于計算被探測到的生命體到兩接收天線的距離。中心處理單元處理兩接收天線采集的沖激脈沖信號。FPGA信號控制處理單元控制中心處理單元的工作狀態(tài)，并控制顯示單元顯示被測生命體二維平面坐標位置。主控程序主要是控制中心處理單元發(fā)送和接收沖激脈沖。信號處理程序主要是根據(jù)中心處理單元采集的信號來判斷是否探測到了生命體，利用相應的算法對其定位最后在顯示單元上顯示。(主控程序框圖見說明書附圖5，信號處理程序框圖見說明書附圖6)。

附圖說明

圖1：系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖。

圖2：沖激脈沖遇生命體胸壁移動反射示意圖。

圖3：雙分時共用接收天線原理圖。

圖4：回波信號與發(fā)射信號的時域圖。

圖5：主控程序框圖。

圖6：信號處理程序框圖。

具體實施方式

本發(fā)明可應用于探測定位震后廢墟內(nèi)生命體。中心處理單元采用的是NVA6100脈沖雷達收發(fā)芯片。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。

兩接收天線與被測生命體構(gòu)成一個三角形，接收天線1與接收天線2的距離是D，以接收天線1為極點，接收天線1沿接收天線2的方向為極軸。其中接收天線1的極坐標為(0,0)，接收天線2坐標為(D,0)。電磁波傳播的速度為c，兩天線的接收的回波時延分別為t₁、t₂。則被測生命體到接收天線1、接收天線2的距離分別近似為：

d₁≈ct₁/2

d₂≈ct₂/2

被測生命體的平面坐標為(ρ,θ)，由距離關(guān)系得到：

ρ＝d₁

得到被測生命體的極坐標表達式為：

ρ＝d₁

接收天線接收到的回波信號，傳遞到FPGA信號控制處理單元，再進行相應的算法處理，得到被測生命體的二維平面坐標數(shù)據(jù)，最后在顯示單元上顯示。