[实用新型]单目标三维定位的“L”形天线阵列及多通道UWB生命探测雷达

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可实现单目标三维定位的多通道UWB生命探测雷达的“L”形天线阵列，属于生命探测雷达探测技术领域。

背景技术

生命探测雷达是一种融合雷达技术和生物医学工程技术可穿透非金属介质(砖墙、废墟等)非接触、远距离地探测人类生命体(呼吸、心跳、体动等)的一种新兴特殊雷达。而生命探测雷达技术则是以生命体为探测目标的一项新兴技术，是国际科技界公认的一个非常重要的前沿技术领域。由于该技术对被测量对象无任何约束，无需接触性电极、传感器、电缆等的连接，而且可以隔一定的距离、穿透一定的介质(如衣服、纱布、砖墙、废墟等)对人体进行识别探测，所以可广泛用于灾害被埋人员搜救、反恐斗争中隔墙监控及战场侦察等领域。

目前，灾害救援、国家安全等一些重要领域对生命探测雷达提出了新的更高的要求。但是单通道超宽谱生命探测雷达仅能够获得目标的一维距离信息，而现有的多通道超宽谱生命探测雷达也只是能够实现对目标距离、方位的二维定位。如果能够实现对目标的探测和三维定位，将为搜救人员提供更为丰富和准确(三维)的定位信息，有利于精确施救；另外，三维定位的实现，使探测搜救人员一次扫描探测区域由平面变为更大的立体空间，有助于提高生命探测雷达的探测范围和探测效率。

现有的天线阵列多为点阵(收发天线近似处于一个点上)和线阵(各天线分布于一个二维平面上)的形式，他们只能探测目标的一维距离或者实现目标的二维定位，如长哑铃型结构的天线阵列，这种天线阵列为1发3收线阵天线形式，其中1收1发天线紧密排列至于中央，而另外两个接收天线置于两边(与中央一对收发天线在同一条直线上)的形似长哑铃的结构形式，由于它是一种线阵的结构形式，所以长哑铃形结构的天线阵列只能解决目标的探测和二维定位问题，而不能实现目标的三维定位。要想实现单目标的三维定位必须设计出具有面阵或者空间阵(即天线阵列中的各天线分布在立体空间中)的天线阵列结构形式，同时还要要求天线数目最少，天线阵列结构最简单。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种多通道可实现单目标探测和三维定位的“L”形天线阵列(面阵)UWB生命探测雷达，解决单个人体目标的探测和三维定位问题。

本实用新型采用如下技术方案：

一种单目标三维定位的多通道“L”形天线阵列，包括四个天线，其中包括一个发射天线，三个接收天线，所述四个天线处于空间内同一平面上，发射天线和其中一个接收天线紧密排列置于“L”形的拐点处，另外两个接收天线分别置于发射天线的右方和上方，形成近似“L”形的天线阵列。

一种单目标三维定位的多通道基于UWB的生命探测雷达，包括UWB雷达前端和处理单元，所述UWB雷达前端包括多通道“L”形天线阵列、脉冲振荡器、电磁脉冲产生器、取样积分器；所述多通道“L”形天线阵列包括一个发射天线、三个接收天线；所述脉冲振荡器产生脉冲信号，该信号触发电磁脉冲发生器产生窄脉冲，并通过所述发射天线辐射出去；反射信号经过每个所述接收天线送到取样积分器，由脉冲振荡器产生的脉冲信号同时经过延时电路和距离门产生器产生距离门，对接收信号进行选择，信号通过取样积分电路，经过积累后微弱信号被检测出来，并经由放大器和滤波器进行放大、滤波得到三路雷达回波信号，所述三路雷达回波信号经高速A/D采集卡采样后送入处理单元，由处理单元对采集到的三路雷达回波信号进行分析处理和计算，最终得到人体目标空间三维位置信息。

所述的多通道基于UWB的生命探测雷达，所述处理单元包括信号积分模块、信号分解重构模块、数字滤波模块和数字微分模块、空间频率分析模块和目标三维位置计算模块，所述信号积分模块在距离上分别对三路雷达回波信号进行积分，所述信号分解重构模块将经过积分后的三路雷达回波信号分别进行分解、重构，合成三路目标回波信号和三路距离信号，所述数字滤波和数字微分模块对三路目标回波信号分别进行数字滤波和数字微分，所述空间频率分析模块用于根据数字滤波和数字微分后的三路目标回波信号以及三路距离信号进行空间频率分析，得到目标的三个一维距离信息；所述目标三维位置计算模块用于根据所述的三个一维距离信息计算确定目标的三维位置信息从而实现对单个目标的三维定位。

“L”形天线阵列结构。以该结构方式进行探测，可使探测系统以最少的天线，最简单、便携的系统结构，实现单目标的探测和三维定位。

附图说明

图1为多通道“L”形天线阵列UWB生命探测雷达系统原理框图；

图2为“L”形天线阵列空间结构图。

具体实施方式