[发明专利]一种无人机机载步进频率探地雷达

说明书

本发明属于探地雷达技术领域，具体为一种无人机机载步进频率探地雷达。本发明以无人机为搭载平台，其操作简单，使用灵活，实现了高危险的区域可用；并通过对数据采集系统的重新定义设计，提高了探测精度；消除基于DDS的信号源在步进频率时产生的相位随机误差，进而得到真实的目标回波信息；通过对中频信号的模拟正交解调，对相应频点的基带信号单点或多点模式采样(可切换)，即可保证数据精度，又有利于降低数据流量。

技术领域

本发明属于探地雷达技术领域，具体为一种无人机机载步进频率探地雷达。

背景技术

探地雷达(Ground Penetrating Radar)简称GPR，是一种利用电磁波进行无损探测的浅层地球物理技术，已经成为一种解决地球物理问题的有效工具。探地雷达的搭载平台分为有人飞机、车辆和手持等。对于小的区域而言,各种不同的地面探地雷达装置在平坦开阔的区域是有效的,然而对于植被覆盖的区域、地形起伏较大的区域以及人类无法到达的危险区域(如战场、雷场等、极地)的大面积浅层探测，地面探地雷达显得无能为力。相比于常规地面探地雷达，机载探地雷达可以在短时间内实现大面积区域的勘探；机载探地雷达还具有其它优点如目标区域全局覆盖、多期分析。

目前机载探地雷达搭载平台为有人飞机，但是其造价和使用费用高昂，不利于开展相关的科学考察与实验；随着科技的发展，无人机技术得到了长足发展，这为无人机机载探地雷达提供了可能。

目前机载探地雷达属于时域体制，但这种雷达很难兼顾高分辨率和远探测距离的要求，而相应的频域体制探地雷达可以满足对高分辨率和远探测距离的要求。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为解决现有探地雷达技术对植被覆盖区域、地形起伏较大区域以及危险区域的探测手段不足和精度不高的问题，本发明提供了一种无人机机载步进频率探地雷达。

该无人机机载步进频率探地雷达，包括步进信号源、接收机、数据采集系统、收发天线、地面控制基站和功分器。

步进信号源，包括射频发射源和本振源，射频发射源连接功分器1，进行信号功分，然后分别输出信号至接收机1和发射天线，本振源信号通过功分器2分成2路信号，传输至2个接收机。

接收机共有2个，分别为接收机1和接收机2，均有2个输入端；接收机1的输入连接功分器1输出的本振源信号和功分器2输出的信号，其输出接数据采集系统的模拟正交解调模块；接收机2的输入分别连接接收天线和功分器2的输出，输出接数据采集系统的模拟正交解调模块。

地面控制基站用于收发信号，并处理。收信号是指接受数据采集系统发送过来的数字信号，并进行数字解码，把目标回波的数字信号通过图像处理算法转化为相应的图像信息，在上位机中实时显示目标图像；发信号是指发送接受机增益控制指令、步进信号源的控制指令、数据采集系统的数据采集时刻的控制指令。

功分器共有2个，分别为功分器1和功分器2，功分器1接射频发射源、接收机1和发射天线；功分器2接本振源、接收机1和接收机2。

所述数据采集系统包括：模拟正交解调模块、模数转换模块、主控模块、电压电流监控模块、数据传输模块、激光测距模块、GPS定位模块、系统时钟同步模块、接收机控制模块、步进信号源控制模块以及电源模块。

模拟正交解调模块：对2个接收机传输过来的模拟中频信号进行模拟正交解调，产生2组I和Q两路基带信号，并输出至模数转换模块。

模数转换模块：对模拟正交解调模块输入的的2组I和Q两路基带信号采样，然后转换成数字信号，再输出至主控模块。

主控模块：是整个系统的控制中心，完成整个系统的时序管理，数据缓存，地面控制基站控制指令的翻译，控制数据传输，使各个模块按照地面控制基站控制的指令工作。

电源模块：将输入电源转换为各个模块需要的电压值并与其连接，实现对各个模块的供电。