本發(fā)明涉及微波探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，一種雷達(dá)波穿透成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的快速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)日新月異的變化，人們的生活和工作都發(fā)生著翻天覆地的變化，同時(shí)各種現(xiàn)實(shí)問題也接踵而至，如：

一、隨著人類對(duì)自然資源的需求量的快速增加，隨之而產(chǎn)生的自然資源的開采速度也空前加速，各種資源逐漸出現(xiàn)匱乏的問題，使得開采的難度也在不斷的增加；因此，如何找到相應(yīng)的資源就成為開采和利用資源的先決條件。以礦產(chǎn)資源的勘探為例，雖然近半個(gè)世紀(jì)以來，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但始終沒有一個(gè)簡(jiǎn)單有效且能直觀看見地表以下的礦產(chǎn)資源的方法。盡管目前已經(jīng)出現(xiàn)了一些具有可視功能的探地雷達(dá)，可以比較直觀的觀察到地礦大致的分布情況以及地質(zhì)的構(gòu)造情況，但實(shí)際操作卻相當(dāng)麻煩，不但需要在探測(cè)區(qū)域打很深的探測(cè)孔，還需要在不同的方位布置雷達(dá)波輻射源，從而很難滿足人們對(duì)探測(cè)的經(jīng)濟(jì)成本和探測(cè)時(shí)效成本的需求。

二、雖然人類文明的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平，但在各種自然災(zāi)害面前還是非常脆弱。以地震災(zāi)害為例，目前并不存在真正意義上且行之有效的預(yù)防和預(yù)報(bào)措施；因此，每一次較大震級(jí)的地震都會(huì)造成生命和財(cái)產(chǎn)的極大損失，相應(yīng)地，地震救援就成了地震災(zāi)害后最重要的工作。目前所使用的一些類似于生命探測(cè)器的探測(cè)裝置，雖然對(duì)震后人員的救援起到了一定的作用，但效果并不理想，其探測(cè)精度不高、探測(cè)距離短、生命狀態(tài)探測(cè)不清楚，且無法探測(cè)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的廢墟結(jié)構(gòu)；在實(shí)際救援過程中，如果盲目地依據(jù)探測(cè)器的探測(cè)結(jié)果進(jìn)行救援，則很容易產(chǎn)生二次傷害。

三、隨著社會(huì)矛盾的激化，各種安全問題層出不窮，恐怖主義已經(jīng)成為世界各國(guó)所關(guān)注的對(duì)象，面對(duì)隱藏的恐怖分子，急需要解決的問題就是能看到他們隱藏的狀況，包括人數(shù)、武器、戒備狀態(tài)、有沒有劫持人員以及被劫人員的狀況等等，以便特警人員能夠做出正確的判定并選擇正確的處理方案，從而最大限度的保護(hù)自身和被劫持人員的生命安全。對(duì)此，雖然穿透雷達(dá)已經(jīng)成為被作為警用裝備來使用，但此類設(shè)備最多也只能穿透一堵墻，而看到的結(jié)果只是墻后面的生命體所對(duì)應(yīng)的一個(gè)亮點(diǎn)，無法看到生命體的圖像輪廓；且此類設(shè)備體積龐大，必須在探測(cè)目標(biāo)的另一側(cè)放置微波輻射源，才能夠?qū)﹄[藏的目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，如果沒有辦法到隱藏目標(biāo)的對(duì)面放置微波輻射源，其也就無法正常的使用。

四、隨著城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，城市地下管網(wǎng)、給排水設(shè)施、通訊設(shè)施等地下設(shè)施由于受到規(guī)劃不合理、建設(shè)簡(jiǎn)單凌亂等因素的影響，已經(jīng)成為“城市病”的病因之一；在發(fā)生諸如斷水、停電、內(nèi)澇、塌陷等問題時(shí)，由于缺少合適的探測(cè)設(shè)備，導(dǎo)致城市管理人員只能以滿城“挖”的方式來解決此類問題，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且極大地浪費(fèi)了財(cái)力物力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種雷達(dá)波穿透成像系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種雷達(dá)波穿透成像系統(tǒng)，它包括系統(tǒng)控制總成、受控于系統(tǒng)控制總成以產(chǎn)生雷達(dá)波的雷達(dá)波發(fā)生器、用于發(fā)射雷達(dá)波并將雷達(dá)波聚束成均勻輻射波束后對(duì)探測(cè)目標(biāo)進(jìn)行發(fā)散照射的雷達(dá)波照射聚束反射面、用于接收由探測(cè)目標(biāo)反射的成像雷達(dá)波并將成像雷達(dá)波聚焦到雷達(dá)波接收器上的雷達(dá)波反射面組、受控于系統(tǒng)控制總成并在雷達(dá)波接收器的信號(hào)接收面上沿掃描線和回掃線作逐行移動(dòng)以對(duì)雷達(dá)波接收器的不同位置上的成像雷達(dá)波的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行記錄的雷達(dá)波移動(dòng)接收探頭；

所述雷達(dá)波反射面組由第一雷達(dá)波接收自由曲面和第二雷達(dá)波接收自由曲面組合而成，所述雷達(dá)波發(fā)生器、雷達(dá)波照射聚束反射面、第一雷達(dá)波接收自由曲面、雷達(dá)波接收器和第二雷達(dá)波接收自由曲面沿同一軸線順序分布，所述雷達(dá)波接收器的信號(hào)接收面與第一雷達(dá)波接收自由曲面相對(duì)分布并與第二雷達(dá)波接收自由曲面相背分布。

其中，優(yōu)選方案為：所述系統(tǒng)控制總成包括主處理器以及分別與主處理器相連并分別受控于主處理器的用于調(diào)控雷達(dá)波發(fā)生器的雷達(dá)波發(fā)射功率的照射控制模塊、用于控制雷達(dá)波移動(dòng)接收探頭作逐行移動(dòng)的掃描驅(qū)動(dòng)模塊、用于接收雷達(dá)波移動(dòng)接收探頭所記錄的信號(hào)并將此信號(hào)轉(zhuǎn)換為供主處理器對(duì)探測(cè)目標(biāo)進(jìn)行成像所需的電平信號(hào)的信號(hào)處理模塊以及對(duì)探測(cè)目標(biāo)進(jìn)行成像顯示的人機(jī)界面模塊；所述照射控制模塊同時(shí)與雷達(dá)波發(fā)生器電連接，所述掃描驅(qū)動(dòng)模塊和信號(hào)處理模塊分別與雷達(dá)波移動(dòng)接收探頭電連接。

其中，優(yōu)選方案為：所述系統(tǒng)控制總成還包括信號(hào)/圖像輸入輸出端口和用于為系統(tǒng)控制總成提供工作電壓的電源管理器，所述信號(hào)/圖像輸入輸出端口和電源管理器分別與主處理器相連并分別受控于主處理器。

由于采用了上述方案，本發(fā)明充分利用了不同物質(zhì)對(duì)雷達(dá)波所具有的不同吸收度的特點(diǎn)，并結(jié)合光學(xué)反射原理對(duì)雷達(dá)波波束進(jìn)行聚焦聚焦，從而通過不同介質(zhì)反射雷達(dá)波束信號(hào)強(qiáng)度的不同，對(duì)探測(cè)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)掃描，以最終形成了雷達(dá)波圖像；同時(shí)，由于不同距離的目標(biāo)反射雷達(dá)波聚束后的能量點(diǎn)相對(duì)于雷達(dá)波反射面組的軸向位置是不同的，所以，遮擋墻的反射雷達(dá)波不會(huì)對(duì)實(shí)際的目標(biāo)雷達(dá)波成像造成影響；而需要對(duì)不同距離的目標(biāo)進(jìn)行雷達(dá)波成像時(shí)，只需要調(diào)整雷達(dá)波接收器與雷達(dá)波反射面組之間的軸向距離即可，整個(gè)系統(tǒng)能夠很好地適用于諸如礦產(chǎn)資源探測(cè)、地下管網(wǎng)清查、災(zāi)后搜索救援、反恐等各種技術(shù)領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)控制總成的控制原理框圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的組成部件之間的位置關(guān)系示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的雷達(dá)波移動(dòng)接受探頭在雷達(dá)波接收器上的移動(dòng)路徑示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

如圖1至圖3所示，本實(shí)施例提供的一種雷達(dá)波穿透成像系統(tǒng)，它包括系統(tǒng)控制總成、受控于系統(tǒng)控制總成以產(chǎn)生雷達(dá)波的雷達(dá)波發(fā)生器3、用于發(fā)射雷達(dá)波并將雷達(dá)波聚束成均勻輻射波束后對(duì)探測(cè)目標(biāo)a進(jìn)行發(fā)散照射的雷達(dá)波照射聚束反射面a、用于接收由探測(cè)目標(biāo)a反射的成像雷達(dá)波并將成像雷達(dá)波聚焦到雷達(dá)波接收器4上的雷達(dá)波反射面組b、受控于系統(tǒng)控制總成并在雷達(dá)波接收器4的信號(hào)接收面上沿掃描線和回掃線作逐行移動(dòng)以對(duì)雷達(dá)波接收器4的不同位置上的成像雷達(dá)波的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行記錄的雷達(dá)波移動(dòng)接收探頭5；其中，雷達(dá)波反射面組b由第一雷達(dá)波接收自由曲面和第二雷達(dá)波接收自由曲面組合而成，雷達(dá)波發(fā)生器3、雷達(dá)波照射聚束反射面a、第一雷達(dá)波接收自由曲面、雷達(dá)波接收器4和第二雷達(dá)波接收自由曲面沿同一軸線順序分布，雷達(dá)波接收器的信號(hào)接收面置于第一雷達(dá)波接收自由曲面與第二雷達(dá)波接收自由曲面之間，以使雷達(dá)波接收器4的信號(hào)接收面與第一雷達(dá)波接收自由曲面相對(duì)分布并與第二雷達(dá)波接收自由曲面相背分布。

由此，以在整個(gè)系統(tǒng)與探測(cè)目標(biāo)a之間存在遮擋墻體b的情況下，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的原理進(jìn)行如下說明：

1、整個(gè)系統(tǒng)可將照射到探測(cè)目標(biāo)a上的雷達(dá)波通過探測(cè)目標(biāo)a的反射后形成成像雷達(dá)波，以最終被聚焦到雷達(dá)波接收器4上，由于探測(cè)目標(biāo)a上的不同點(diǎn)對(duì)雷達(dá)波的反射率是不同的，故可在雷達(dá)波接收器4的接收面上能得到探測(cè)目標(biāo)a的雷達(dá)波圖像，具體為：雷達(dá)波發(fā)生器3可在系統(tǒng)控制總成的控制下產(chǎn)生雷達(dá)波照射信號(hào)(可根據(jù)實(shí)際探測(cè)的需求，利用系統(tǒng)控制總成來調(diào)控雷達(dá)波照射信號(hào)的功率強(qiáng)度)，而后雷達(dá)波在雷達(dá)波照射聚束反射面a上被聚束成均勻輻射波束后被以一定的發(fā)散角度進(jìn)行發(fā)散，輻射波束在穿過遮擋墻體b后即可照射到探測(cè)目標(biāo)a上，探測(cè)目標(biāo)a所反射部分成像雷達(dá)波則會(huì)在穿透遮擋墻體b后，到達(dá)雷達(dá)波反射面組b上；由于雷達(dá)波反射面組b是由兩個(gè)軸向分布的雷達(dá)波接收自由曲面組合而成，其可通過對(duì)成像雷達(dá)波進(jìn)行連續(xù)的反射后聚焦到雷達(dá)波接收器4的接收面上。由于不同距離的目標(biāo)反射雷達(dá)波聚束后的能量點(diǎn)相對(duì)于雷達(dá)波反射面組的軸向位置是不同的，所以，遮擋墻的反射雷達(dá)波不會(huì)對(duì)實(shí)際的目標(biāo)雷達(dá)波成像造成影響；而需要對(duì)不同距離的目標(biāo)進(jìn)行雷達(dá)波成像時(shí)，只需要調(diào)整雷達(dá)波接收器4與雷達(dá)波反射面組b之間的軸向距離即可。

2、通過雷達(dá)波移動(dòng)接收探頭5的移動(dòng)掃描效應(yīng)可使系統(tǒng)控制總成從雷達(dá)波接收器4的接收面獲取探測(cè)目標(biāo)a的雷達(dá)波圖像，具體為：雷達(dá)波移動(dòng)接收探頭5在雷達(dá)波接收器4的接收面上，沿著雷達(dá)成像掃描線l1移動(dòng)，通過對(duì)雷達(dá)波接收器4的不同位置(點(diǎn))上的雷達(dá)波束信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行記錄，完成一行掃描；之后再控制雷達(dá)波移動(dòng)接收探頭5快速沿雷達(dá)成像回掃線l2移動(dòng)，當(dāng)回到成像掃描列的起始位置后開始第二行掃描，之后又重復(fù)沿雷達(dá)成像掃描線l1和雷達(dá)成像回掃線l2移動(dòng)，直到掃描完成整個(gè)雷達(dá)波接收器4接收面，從而可將探測(cè)目標(biāo)a在雷達(dá)波接收器4接收面上形成的一幀雷達(dá)波束圖像(即：探測(cè)目標(biāo)a的圖像)記錄下來了。

基于此，整個(gè)系統(tǒng)充分利用了不同物質(zhì)對(duì)雷達(dá)波所具有的不同吸收度的特點(diǎn)，并結(jié)合光學(xué)反射原理對(duì)雷達(dá)波波束進(jìn)行能量聚焦，從而通過不同介質(zhì)反射雷達(dá)波束信號(hào)強(qiáng)度的不同，對(duì)探測(cè)目標(biāo)a進(jìn)行探測(cè)掃描，以最終形成了雷達(dá)波圖像，為人眼直觀地觀察到隱藏的物體(如地質(zhì)構(gòu)造、管網(wǎng)、人員等等)提供了基礎(chǔ)；整個(gè)系統(tǒng)能夠很好地適用于諸如礦產(chǎn)資源探測(cè)、地下管網(wǎng)清查、災(zāi)后搜索救援、反恐等各種技術(shù)領(lǐng)域。

為最大限度地豐富整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)用功能，本實(shí)施例的系統(tǒng)控制總成包括主處理器6以及分別與主處理器6相連并分別受控于主處理器6的用于調(diào)控雷達(dá)波發(fā)生器3的雷達(dá)波發(fā)射功率的照射控制模塊7、用于控制雷達(dá)波移動(dòng)接收探頭5作逐行移動(dòng)的掃描驅(qū)動(dòng)模塊8、用于接收雷達(dá)波移動(dòng)接收探頭5所記錄的信號(hào)并將此信號(hào)轉(zhuǎn)換為供主處理器6對(duì)探測(cè)目標(biāo)a進(jìn)行成像所需的電平信號(hào)的信號(hào)處理模塊9以及對(duì)探測(cè)目標(biāo)a進(jìn)行成像顯示的人機(jī)界面模塊10；其中，照射控制模塊7同時(shí)與雷達(dá)波發(fā)生器3電連接，掃描驅(qū)動(dòng)模塊8和信號(hào)處理模塊9分別與雷達(dá)波移動(dòng)接收探頭5電連接；本實(shí)施例中的主處理器6、照射控制模塊7、掃描驅(qū)動(dòng)模塊8、信號(hào)處理模塊9和人機(jī)界面模塊10可根據(jù)具體情況(如系統(tǒng)的探測(cè)距離、探測(cè)反應(yīng)速度等等)選擇市面上已經(jīng)存在的相應(yīng)的元器件、功能模塊或者電路結(jié)構(gòu)等等，如人機(jī)界面模塊10可采用觸控顯示屏。

以此，主處理器6可作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心元器件來使用，以負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)控制整個(gè)系統(tǒng)中各組成部分的工作，從而更好地達(dá)到對(duì)探測(cè)目標(biāo)a進(jìn)行成像的目的；通過對(duì)主處理器6的程序性功能設(shè)計(jì)，使掃描驅(qū)動(dòng)模塊8能夠在主處理器6的控制下驅(qū)動(dòng)雷達(dá)波移動(dòng)接收探頭5在雷達(dá)波接收器4的接收面上沿雷達(dá)成像掃描線l1和雷達(dá)成像回掃線l2進(jìn)行逐行移動(dòng)，以在完成每一行的掃描和回掃工作后，形成整個(gè)一幀雷達(dá)圖像的掃描；而信號(hào)處理模塊9則可在主處理器6的控制下將雷達(dá)波移動(dòng)接收探頭5接收到的雷達(dá)波束信號(hào)進(jìn)行處理，以滿足主處理器6對(duì)探測(cè)目標(biāo)a進(jìn)行成像時(shí)所需要的電平信號(hào)；照射控制模塊7則是為了適應(yīng)探測(cè)目標(biāo)a對(duì)照射雷達(dá)波的要求，開啟和調(diào)整雷達(dá)波強(qiáng)度，配合整個(gè)系統(tǒng)能夠得到最好的雷達(dá)波成像效果；人機(jī)界面模塊10則可作為整個(gè)系統(tǒng)的接收操作指令及顯示探測(cè)結(jié)果的界面來使用。

作為一個(gè)優(yōu)選方案，為進(jìn)一步豐富系統(tǒng)的實(shí)用功能，本實(shí)施例的系統(tǒng)控制總成還包括信號(hào)/圖像輸入輸出端口11和用于為系統(tǒng)控制總成提供工作電壓的電源管理器12，其中，信號(hào)/圖像輸入輸出端口11和電源管理器12分別與主處理器6相連并分別受控于主處理器6。由此，可利用電源管理器12作為整個(gè)系統(tǒng)能源分配模塊，以為整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供電源保證；而信號(hào)/圖像輸入輸出端口11則作為系統(tǒng)對(duì)外部進(jìn)行信息交換的窗口，通過這個(gè)窗口，可以將信號(hào)或圖像傳對(duì)外輸出或接收回來。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。