[发明专利]一种无人机透窗探测装置及火场探测系统

权利要求书

1.一种无人机透窗探测装置，其特征在于，所述装置设置在无人机上，通过所述无人机带动所述装置抵达目标位置，以在玻璃或烟雾遮挡条件下，对室内火场进行生命状态信息以及二维位置信息的探测，所述装置包括：雷达、光学相机以及红外相机；

所述光学相机，用于对当前视场进行实时拍照；

所述红外相机，用于通过红外波段对当前视场进行扫描，并利用生命体以及着火点与环境的温度差异，识别生命体及着火点；

所述雷达，用于利用雷达以及雷达上的阵列天线来对火灾现场的生命体的状态信息以及生命体的二维位置信息进行探测；

最终使得无人机平台能够根据所述光学相机发送来的视频信息、所述红外相机发送来生命体及着火点信息以及所述雷达探测到的生命体的状态信息和生命体的二维位置信息，准确确定生命体的位置和状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述雷达还包括发射电路模块、接收电路模块和信号处理模块；

所述发射电路模块，用于产生信号，并将所产生的信号倍频到射频，然后对射频信号进行功率控制，最后经选频网络和匹配电路后，由发射天线进行发射；

所述接收电路模块，用于将多路模拟射频信号下变频到模拟中频信号，模拟中频信号经通道A/D进行数据采集、数字下变频后得到数字基带信号，数字基带信号再发送给信号处理模块处理；

所述信号处理模块，用于对多路基带回波进行匹配滤波、墙体杂波消除、多径幻象消除、成像处理、动目标显示以及恒虚警检测处理，以确定生命体的状态信息以及其二维位置信息。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述信号处理模块是以可编程逻辑门阵列FPGA和数字信号处理器DSP构建的处理资源。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述发射电路模块进一步包括主控芯片、直接数字频率合成DDS模块、频率合成器、数控衰减器、功率放大器和选频网络，所述主控芯片控制所述直接数字频率合成DDS模块产生信号，所述信号经所述频率合成器后，将所述信号倍频到射频，然后经所述数控衰减器和所述功率放大器对射频信号进行功率控制，最后经所述选频网络和匹配电路后，由发射天线进行发射。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述接收电路模块进一步包括多个标准的接收通道单元、本振功分网络、电源及控制单元，其中每个接收通道单元还包括射频低噪声放大器、灵敏度时间增益控制STC、混频器、滤波器、手动增益控制MGC/自动增益控制AGC、中频放大器和模拟数字转换A/D，接收天线接收的目标回波信号，由所述射频低噪声放大器进行放大，经高频滤波后第一次变频，再经中频放大、滤波后第二次变频，最终中频信号放大后输出给中频放大器和模拟数字转换A/D。其中，变频所使用的本振输入由本振功分网络提供，灵敏度时间增益控制灵敏度时间增益控制STC、手动增益控制MGC/自动增益控制AGC，用于接收机抗过载、扩展动态范围，同时保持接收机增益稳定，接收通道电路将多路模拟射频信号下变频到模拟中频信号。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述信号处理模块还用于，对各路数字基带信号进行数字匹配滤波，得到满足纵向分辨率要求的数字回波信号，通过对回波矩阵做奇异值分解处理，依据墙体杂波在回波矩阵上的能量分布特点，以消除墙体杂波，并通过对整个天线孔径划分为多个子孔径，对于不同子孔径回波分别形成独立子图像，根据每副子图像中目标都在相同的位置，而多径幻象出现在不同的区域位置，来对多径幻象进行消除，以及利用子孔径的成像算法结合后向投影算法，对期望的成像空间内所有成像点进行计算，得到完整的图像，然后采用动目标显示算法对微弱的人体目标消除强杂波，实现对运动目标的检测，并通过对特定距离单元的动目标回波进行傅里叶变换，得到运动目标的生命特征信息的频率，以及通过对成像场景内的成像单元分别作恒虚警检测，最终确定生命体的状态信息以及其二维位置信息。