CN105607054A - 收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测方法 - Google Patents

Abstract

收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测方法，涉及飞行器和生命探测雷达技术领域。“飞行雷达”指“旋翼飞行器”搭载“超宽带生命探测雷达”所构成的整体机械结构。依靠旋翼飞行器搭载一体式超宽带雷达进行中低空飞行，在飞行过程中不断对被掩埋生命体进行生命探测。在探测过程中，使用GPS定位装置定位出飞行器三维坐标位置。飞行期间不断记录飞行雷达传输过来的飞行器的三维坐标位置和生命体目标的距离信息，并将这些数据存入数据库，最终根据采集到的生命体距离信息和飞行器的三维坐标位置，通过三球面法进行数据处理后，最终得到被掩埋目标生命体的真实位置。此方法可大大减少救援人员工作量，缩短救援时间，加快生命救援效率。

Description

收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测方法

技术领域

本发明涉及飞行器和生命探测雷达技术领域，尤其涉及一种收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测技术。

背景技术

随着社会发展的不断进步，人民生活水平和防范意识的不断增强，现今灾难救援越来越成为各界所关注的重点，而国内外灾难救援的手段局限性和缺点比较明显，不是没有一种有效地探测手段，就是探测手段特别复杂反倒耽误了救援任务。所以我设计发明了应用于飞行器上的雷达技术，并对此技术进行创新，使用创新出来的超宽带雷达定时采样探测技术能够应用飞行器准确、快速地对被掩埋目标生命体进行定位。

超宽带生命探测雷达系统基于一发一收天线对发射超宽带短脉冲，接收来自生命体的微动信息，从而实现生命体定位的目的。国内外现有的生命救援雷达产品均采用单发单收和或分布式设计。由于单发单收生命救援雷达一般是只固定在某一点进行范围探测，则只能提供被掩埋生命体的单一距离信息，无法提供不同点的探测和不同点的确切定位。而分布式生命救援雷达对硬件需求量较大，成本较高，在实际应用中难以实现，反而会增加救援的工作量，延误救援进度。因此本发明设计了这种收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测技术，采用定时采样、多点探测的方法，提高被掩埋生命体的检测概率，增大探测区域，提高检测速度，并提供生命体的确切位置信息，以便能够及时有效地解救被困人员。

收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测技术可以快速准确地得到生命体的距离向、方位向信息，有利于目标准确定位，是超宽带生命探测雷达的关键技术，而现有技术中缺乏一种这样高效快速且准确的“飞行雷达”实时探测技术。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测方法。

一种收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测方法，其特征在于，使用旋翼飞行器搭载超宽带一发一收一体式生命探测雷达，简称飞行雷达，生命探测雷达固定到旋翼飞行器上，同时旋翼飞行器上还安装有GPS定位器，旋翼飞行器还是遥控飞行器通过遥控器控制飞行，具体包括以下步骤：

飞行雷达以速度V稳定飞入被掩埋或需要获救的目标生命体可能存在的区域O，飞行速度V控制在0.1m/s～5m/s之间；让飞行雷达在目标生命体可能存在的区域O中以速度V进行稳定的中低空飞行的同时，限定飞行雷达距离地面的高度为H，H的范围为距离地面高度0m～20m之间，并在飞行过程中使用GPS定位装置进行定位以得到飞行雷达的三维坐标；在GPS定位器对飞行雷达进行定位的同时，会把定位出来的飞行雷达三维坐标信息以无线传输形式传递到专业人员手中所持有的GPS终端显示器上，专业人员再对这些数据进行存储和记录；

在存储飞行雷达三维坐标的同时，生命探测雷达也在一直工作，并将实时探测到的生命体距离信息即与雷达的相对距离信息以无限传输形式传递到专业人员所控制的计算机上，并在计算机上显示出生命体与雷达的相对距离；专业人员则对雷达所传输过来的数据进行记录并保存到数据库中；在已经得到飞行雷达三维坐标位置和相对应的生命体与飞行雷达相对距离同步数据信息后，专业人员每一秒会对这些同步数据信息进行记录并保存，再根据以上所记录的同步数据信息进行后续的算法处理(如三球面算法处理)即可求出生命体的真实位置所在。

上述GPS定位器对飞行雷达进行定位得到三维坐标与生命探测雷达实时探测生命体距离信息是同步的，两者的信息保存也是同步的；GPS定位器对飞行雷达进行定位得到三维坐标与生命探测雷达实时探测生命体距离信息可以根据需要采用间隔一定时间的模式进行定时采样探测。

上述所述的飞行器采用质量轻、强度高的材料，如钛合金材料。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明收发一体式超宽带飞行雷达可以定时采样探测技术具有以下有益效果：

(1)应用飞行器搭载超宽带雷达可以增加机动性能，使生命探测更加灵活自如；

(2)采用一发一收一体式雷达结构可以节约成本同时增加系统稳定性，使探测结果更加可靠；

(3)通过使用收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测技术，可以快速得到大量不同位置、不同时刻生命体的微动信号，使得生命探测更加便捷、高效、准确。

附图说明

图1为收发一体式超宽带飞行雷达对目标生命体进行定时采样探测的流程图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测方法，旋翼飞行器搭载超宽带一发一收一体式生命探测雷达，生命探测雷达固定在遥控飞行器上，同时遥控飞行器上还安装有GPS定位器，遥控飞行器可以通过遥控器控制其飞行，GPS定位器的测试数据可以通过无线技术创疏导地面的设备中。具体包括以下步骤：

步骤A：使用旋翼飞行器搭载超宽带一发一收一体式生命探测雷达(简称“飞行雷达”)以速度“V”稳定飞入被掩埋或需要获救的目标生命体可能存在的区域O。飞行速度“V”控制在(0.1m/s～5m/s)之间。

步骤B：根据步骤A中所述，让“飞行雷达”在目标生命体可能存在的区域O中以速度“V”进行稳定的中低空飞行的同时，限定“飞行雷达”距离地面的高度为“H”，“H”的范围为距离地面(0m～20m)之间，并在飞行过程中使用GPS定位装置进行定位以得到“飞行雷达”的三维坐标；

步骤C：根据步骤B中所述，在GPS定位器对“飞行雷达”进行定位的同时，会把定位出来的“飞行雷达”三维坐标信息以无线传输形式传递到专业人员手中所持有得GPS终端显示器上，专业人员再对这些数据进行存储和记录。

步骤D：根据步骤C中所述，在存储“飞行雷达”三维坐标的同时，超宽带一体式雷达也在一直工作，并将实时探测到的生命体距离信息(与雷达的相对距离)以无限传输形式传递到专业人员所控制的计算机上，并在计算机上显示出生命体与雷达的相对距离。专业人员则对雷达所传输过来的数据进行记录并保存到数据库中。

步骤E：根据步骤D中所述，在已经得到“飞行雷达”三维坐标位置和相对应的生命体与雷达距离后，专业人员每一秒会对这些数据进行记录并保存，再根据以上所记录的数据进行后续的三球面算法处理即可求出生命体的真实位置所在。

所述步骤A中：

轻质量强搭载能力的四旋翼飞行器下面特殊制作支架，用以搭载一发一收一体式超宽带飞行雷达来实现生命探测，并在此飞行器上安装了北斗GPS定位系统来实现飞行器和雷达这个整体的三维坐标定位。而飞行器、雷达、GPS定位系统共同组成的整体简称为“飞行雷达”

“飞行雷达”上会搭载GPS定位系统和一发一收一体式超宽带雷达，考虑到、GPS系统与超宽带雷达系统的处理速度和定位误差，让“飞行雷达”以速度“V”(0.1m/s～5m/s)左右的速度进行飞行相对合理；

为了确保“飞行雷达”以的稳定速度“V”飞入目标生命体可能存在的区域O中，且尽量不发生任何意外，此过程应为专业人员通过遥控旋翼飞行器来实现。

所述步骤B中：

根据步骤B中所述，“飞行雷达”稳定飞行的高度范围限定在距离地面“H”(0m～20m)，因为一发一收一体式超宽带雷达最大探测范围为20m，最佳探测范围为15m，又考虑到被掩埋目标生命体距离地面或者障碍物的距离，故此设定飞行器稳定飞行高度在距离地面“H”(0m～20m)内；

所述步骤C中：

根据步骤C中，“飞行雷达”上的GPS定位系统会定时将飞行器的三维坐标位置传递到持有GPS显示终端的专业人员手中，为了配合飞行器飞行速度和超宽带雷达采样速率，GPS应每隔一小段时间“T”(该时间根据现场飞行雷达探测情况而定)，进行一次数据更新，将当前飞行器的三维坐标位置返回到终端供数据采集人员进行数据记录和保存；

所述步骤D中：

根据步骤D中所述，“飞行雷达”上的超宽带一体式雷达会将生命体的距离信息以无线形式传输到计算机上，此过程应当以“飞行雷达”飞入探测区域O时，记录员第一次得到雷达传输的数据时开始计时，并与GPS定位系统每隔时间“T”发来的数据同步，数据记录员根据雷达传送过来的数据也同样每隔时间“T”进行一次数据保存，该时间“T”应根据现场飞行雷达探测情况而定，如果探测情况比较复杂应当延长时间间隔“T”以使记录更加可信。最终存储到数据库中的GPS定位出来的“飞行雷达”三维坐标位置和雷达传输过来的生命体距离信息同步且相互对应。

所述步骤E中：

根据步骤E中所述，“飞行雷达”会将目标生命体距离信息和“飞行雷达”三维坐标信息以无线传输方式传递到计算机上。而“飞行雷达”的飞行控制应当也是专业人员进行实地摇杆操控，当数据记录员在计算机上发现雷达传输过来了生命体目标的距离信息时，遥控操作员应当适当降低飞行器的位置以增加探测的精确度。

当发现目标生命体的大致方位时，遥控操作员应当让飞行器围绕生命体可能存在的目标进行飞行，使得飞行器的坐标位置在地面上的投影能够完全包围生命体可能得位置，以增加探测数据的可靠性，为后期数据处理提供更好的依据，并且此过程应当反复操作，至少测量5组包围生命体的数。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明收发一体式超宽带飞行雷达有了清楚的认识。

综上所述，本发明利用收发一体式超宽带飞行雷达对被掩埋生命体目标进行定时探测，并通过无线传输设备将飞行雷达空间坐标信息和探测到的目标生命体信息定时传输到基站数据记录员手上，最终根据传输过来的数据对生命体目标进行测算。这样的方法很好得利用了飞行器的灵活性和超宽带雷达的生命探测能力，大大节省了资源同时加快数据处理速度，为生命救援争取了大量宝贵时间。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测方法，其特征在于，使用旋翼飞行器搭载超宽带一发一收一体式生命探测雷达，简称飞行雷达，生命探测雷达固定到旋翼飞行器上，同时旋翼飞行器上还安装有GPS定位器，旋翼飞行器还是遥控飞行器通过遥控器控制飞行，具体包括以下步骤：

飞行雷达以速度V稳定飞入被掩埋或需要获救的目标生命体可能存在的区域O，飞行速度V控制在0.1m/s～5m/s之间；让飞行雷达在目标生命体可能存在的区域O中以速度V进行稳定的中低空飞行的同时，限定飞行雷达距离地面的高度为H，H的范围为距离地面高度0m～20m之间，并在飞行过程中使用GPS定位装置进行定位以得到飞行雷达的三维坐标；在GPS定位器对飞行雷达进行定位的同时，会把定位出来的飞行雷达三维坐标信息以无线传输形式传递到专业人员手中所持有的GPS终端显示器上，专业人员再对这些数据进行存储和记录；

在存储飞行雷达三维坐标的同时，生命探测雷达也在一直工作，并将实时探测到的生命体距离信息即与雷达的相对距离信息以无限传输形式传递到专业人员所控制的计算机上，并在计算机上显示出生命体与雷达的相对距离；专业人员则对雷达所传输过来的数据进行记录并保存到数据库中；在已经得到飞行雷达三维坐标位置和相对应的生命体与飞行雷达相对距离同步数据信息后，专业人员每一秒会对这些同步数据信息进行记录并保存，再根据以上所记录的同步数据信息进行后续的算法处理即可求出生命体的真实位置所在。

2.按照权利要求1所述的一种收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测方法，其特征在于，GPS定位器对飞行雷达进行定位得到三维坐标与生命探测雷达实时探测生命体距离信息是同步的，两者的信息保存也是同步的。

3.按照权利要求1所述的一种收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测方法，其特征在于，GPS定位器对飞行雷达进行定位得到三维坐标与生命探测雷达实时探测生命体距离信息根据需要采用间隔一定时间的模式进行定时采样探测。

4.按照权利要求1所述的一种收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测方法，其特征在于，后续的算法处理为三球面算法处理。

5.按照权利要求1所述的一种收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测方法，其特征在于，当专业人员在传输过来了数据信息中发现生命体目标的距离信息时，遥控操作应当适当降低飞行器的位置以增加探测的精确度。

6.按照权利要求1所述的一种收发一体式超宽带飞行雷达定时采样探测方法，其特征在于，当发现目标生命体的大致方位时，遥控操作应当让飞行器围绕生命体可能存在的目标进行飞行，使得飞行器的坐标位置在地面上的投影能够完全包围生命体可能得位置，以增加探测数据的可靠性，为后期数据处理提供更好的依据，并且此过程应当反复操作，至少测量5组包围生命体的数。