用于成像应用的单天线超宽带雷达系统的制作方法

1.本发明涉及雷达成像技术领域，尤其涉及一种用于成像应用的单天线超宽带雷达系统。


背景技术：

2.国际上成像雷达技术的研究比较早,在机器人自动导航、目标识别等系统中得到了应用。我国近些年也有部分企业开始进行这方面的研究，并且应用到了各个领域，尤其是对于精度要求较高的领域。
3.成像雷达系统的工作原理基于光束对目标场景进行扫描，接收场景反射的光辐射，产生连续的模拟信号，还原成实时目标场景的图像。对于目标场景的还原至关重要。
4.但是现有的成像雷达系统在进行目标场景还原时，所呈现的目标场景的图像是基于模拟信号所形成的，存在一定的误差，致使所获取到的目标图像基于环境因素或是天气、气候、光线等原因存在一定的误差，使得基于目标图像所做的推演或是推断信息的准确度不高。


技术实现要素：

5.为此，本发明提供一种用于成像应用的单天线超宽带雷达系统，可以解决现有技术中基于模拟信号形成的目标场景图像精确度不高的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种用于成像应用的单天线超宽带雷达系统，包括：
7.信号发射接收模块，用于以预设发射角度向待检测区域发射电磁波信号，并接收所述电磁波经过所述待检测区域反射的反馈信号并记录每个位置收到反馈信号的时间；
8.成像模块，用以建立坐标系，设置水平面，根据在各个位置收到的反馈信号的时间绘制待检测区域的图像信息，形成预绘制图像，所述预绘制图像包括位置信息和与所述水平面的距离信息；
9.提取模块，用以提取所述待检测区域的历史数据，所述历史数据包括所述待检测区域的基本地貌信息、所述地形的板块运动信息以及所述待检测区域在一年内发生的剧烈程度在3级以上的地壳运动信息；
10.修正模块，用以根据所述历史数据对所述图像信息中的距离信息予以修正，形成优化图像；
11.展示模块，用以在预绘制图像的基础上呈现所述优化图像，确定预绘制图像与所述优化图像的优化程度，并将获取的优化程度与预设的修正阈值进行比较，若优化程度≤修正阈值，则利用展示模块予以展示所述优化图像，若优化程度》修正阈值，则以所述预绘制图像和修正阈值进行合成后的图像作为优化图像予以展示。
12.进一步地，在利用历史数据对图像信息中的距离信息予以修正时，预先设置有第一修正系数k1、第二修正系数k2和第三修正系数k3，当所述历史信息中的三个参数均正常时，采用第一修正系数对距离信息予以修正；
13.当三个参数中存在两个参数异常时，则采用第二修正系数k2对距离信息予以修正；
14.当三个参数中的三个参数均异常时，则采用第三修正系数k3对距离信息予以修正。
15.进一步地，在对距离信息进行修正时，若任意位置信息处的距离信息≥水平面则记为d1i，若距离信息《水平面则记为d2i；
16.当所述第一修正系数k1对实际的距离信息d1i进行修正时，修正后的d1i
′
＝d1i
×
(1 k1)；
17.当第二修正系数k2对实际的距离信息d1i进行修正时，修正后的d1i
′
＝d1i
×
(1 k2)；
18.当所述第三修正系数k3对实际的距离信息d1i进行修正时，修正后的d1i
′
＝d1i
×
(1 k3)；
19.当所述第一修正系数k1对实际的距离信息d2i进行修正时，修正后的d2i
′
＝d2i
×
(1-k1)；
20.当第二修正系数k2对实际的距离信息d2i进行修正时，修正后的d2i
′
＝d2i
×
(1-k2)；
21.当所述第三修正系数k3对实际的距离信息d2i进行修正时，修正后的d2i
′
＝d2i
×
(1-k3)，其中k1《k2《k3。
22.进一步地，所述根据比较结果对予以展示的图像进行确定包括：
23.若优化程度≤修正阈值，则利用展示模块予以展示所述优化图像，若优化程度》修正阈值，则以所述预绘制图像和修正阈值进行合成后的图像作为优化图像予以展示。
24.进一步地，在对预绘制图像和修正阈值进行合成时，以预绘制图像作为基准，在预绘制图像的基础上对各个位置处的实际距离进行增加或减少，增加或减少的程度为所述修正阈值，所述修正阈值为以多个发射角度进行图像优化过程中所设置的多个修正阈值的均值。
25.进一步地，在进行预绘制图像的制作时，将所述待检测区域进行分区，设置有第一分区、第二分区和第三分区，其中所述第一分区的设置在靠近水平面的
±
20cm，所述第二分区为大于20cm的区域，所述第三分区为小于20cm的区域，所述第一分区内的坐标位置点的密集度高于所述第二分区和第三分区的位置点的密集度。
26.进一步地，预先设置有待检测区域的地形类别信息，若所述待检测区域为盆地，则将所述第三分区的位置点的密集度高于第二分区的位置点的密集度，若待检测区域为山地，则将所述第二分区的位置点的密集度高于所述第三分区的位置点的密集度。
27.进一步地，所述提取模块包括数据存储单元和数据抓取单元，所述数据存储单元用以存储所述数据抓取单元从网络上抓取到的历史信息，所述数据抓取单元预先设置有关键字信息，用以在网络上根据所述关键字信息抓取历史数据信息，所述关键字信息包括三级地震、震感强烈和损失。
28.进一步地，所述数据抓取单元在对地形的板块运动信息进行抓取时，包括抓取板块的实际运行信息以及根据所述板块运动的实际运动信息推测的预测板块运动信息。
29.进一步地，所述展示模块为触控显示屏，所述信号发射接收模块为单天线。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过一次预绘制图像的优化，使得展示模块最终展示的优化图像对于实际的指导意义更大，提高图像获取的精准性。
31.尤其，通过在不同的角度的发射角度下，分别记录每个位置收到的反馈信号的时间，并根据接收到的反馈信号的时间绘制待检测区域的图像信息，在实际应用中，若是距离较远，则收到的反馈信号所需的时间较长，若是距离较近，则收到的反馈信号所需的时间较短，因此基于该特征可以绘制出待检测区域的图像信息，形成预绘制图像，在预绘制图像基础上，还根据待检测区域的历史数据进行修正，使得最终形成的优化图像是经过优化距离的图像，使得优化图像的精准度更高，更符合待检测区域的地貌特征信息，采用展示模块予以展示呈现，大大提高了展示模块所展示的优化图像的精度，进一步提高基于优化图像所做决定的精准性。
32.尤其，通过在历史数据中的参数是否存在异常，以及存在异常的参数的实际数量去设置对应的修正系数，并用修正系数对距离信息进行修正，在实际应用中，历史数据对于距离信息的影响是存在的，若是历史数据不存在异常，则采用较小的第一修正系数对距离信息进行修正，若是历史数据中的参数均存在异常，则表示距离信息的误差较大，因此需要采用较大的修正系数对距离信息予以修正，以使得获取的预绘制图像以及优化图像更为精准，提高展示模块所展示的优化图像的精确性。
33.尤其，通过在实际的距离信息的基础上根据实际距离所在的位置不同，因此与实际距离的实际运算的过程也是不同的，使得对于实际距离能够根据实际场景进行适应性调整，对于实际距离的调整更为精准和高效，进而优化图像的精准度更高，便于快速获取到优化图像，并基于优化图像进行推断和处理，提高处理精度。
34.尤其，通过比较优化程度和修正阈值的关系，并选择不同的图像予以进行展示，使得实际进行展示的优化图像更符合实际的图像，提高优化图像的准确性。
35.尤其，通过对各个位置处的实际距离进行一一修正，使得形成的优化图像的各个坐标处的信息均予以修正，使得优化图像所代表待检测区域的地形地貌更为准确。
36.尤其，通过对待检测区域进行分区，且采用纵向高度上的分区，使得对于待检测区域的分区更为客观准确，且不同的分区采用不同的采集密集度，使得对于优化图像的处理更为高效，提高处理效率。
37.尤其，通过确定待检测区域的地形类别，并根据地形类别确定各个分区内的位置点的密集度，在实际应用中，若是某个区域的位置点的密集度较高，则对于该区域的图像采集更为准确，而对于密集度低的区域，则采用以偏概全的方式进行区域的描述，使得对于优化图像的形成更为快速，本发明实施例中的用于成像应用的单天线超宽带雷达系统，获取的优化图像兼具准确性和高效性的双重指标，提高了优化图像的获取速度。
38.尤其，通过数据抓取单元完成网络上的历史信息的抓取，数据存储单元用以对抓取到的历史信息进行存储，在进行历史数据信息的抓取时是根据预先设置的关键字信息进行抓取，实现对网络上的历史数据的有效提取，使得历史信息的提取效率大大提高，便于进行预绘制图像的快速优化，提高优化效率。
39.尤其，通过在进行数据抓取时，除了要去抓取影响地貌特征的板块运行信息，还还要获取基于实际运动信息的预测板块运动信息，使得对于影响地貌特征的板块运行信息的获取更为全面，提高历史信息的获取的全面性和客观性，提高优化图像的优化准确度。
40.尤其，通过采用触控显示屏实现对优化图像的有效展示，并且利用触控屏能够根据实际需要选择进行展示的位置进行有效移动或是放大，使得对于优化图像的展示更为全面和高效，另外采用单天线进行信号的发射和接收，使得图像的处理过程更为高效和便捷。
附图说明
41.图1为本发明实施例提供的用于成像应用的单天线超宽带雷达系统的结构示意图。
具体实施方式
42.为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
43.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
44.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
45.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.请参阅图1所示，本发明实施例提供的用于成像应用的单天线超宽带雷达系统，包括：
47.信号发射接收模块10，用于以预设发射角度向待检测区域发射电磁波信号，并接收所述电磁波经过所述待检测区域反射的反馈信号并记录每个位置收到反馈信号的时间；
48.成像模块20，用以建立坐标系，设置水平面，根据在各个位置收到的反馈信号的时间绘制待检测区域的图像信息，形成预绘制图像，所述预绘制图像包括位置信息和与所述水平面的距离信息；
49.提取模块30，用以提取所述待检测区域的历史数据，所述历史数据包括所述待检测区域的基本地貌信息、所述地形的板块运动信息以及所述待检测区域在一年内发生的剧烈程度在3级以上的地壳运动信息；
50.修正模块40，用以根据所述历史数据对所述图像信息中的距离信息予以修正，形成优化图像；
51.展示模块50，用以在预绘制图像的基础上呈现所述优化图像，确定预绘制图像与所述优化图像的优化程度，并将获取的优化程度与预设的修正阈值进行比较，并根据比较结果对予以展示的图像进行确定，并对确定后的图像进行展示。
52.具体而言，本发明实施例中的信号发射接收模块的功能是在预设发射角度向待检测区域发射电磁波信号，在实际应用中不同的发射角度均可以向待检测区域发射电磁波信
号，但是基于不同角度的发射信号，经过待检测区域进行反射的反馈信号时不同的，因此通过在不同的角度的发射角度下，分别记录每个位置收到的反馈信号的时间，并根据接收到的反馈信号的时间绘制待检测区域的图像信息，在实际应用中，若是距离较远，则收到的反馈信号所需的时间较长，若是距离较近，则收到的反馈信号所需的时间较短，因此基于该特征可以绘制出待检测区域的图像信息，形成预绘制图像，在预绘制图像基础上，还根据待检测区域的历史数据进行修正，使得最终形成的优化图像是经过优化距离的图像，使得优化图像的精准度更高，更符合待检测区域的地貌特征信息，采用展示模块予以展示呈现，大大提高了展示模块所展示的优化图像的精度，进一步提高基于优化图像所做决定的精准性。
53.具体而言，本发明实施例通过一次预绘制图像的优化，使得展示模块最终展示的优化图像对于实际的指导意义更大，提高图像获取的精准性。
54.具体而言，在利用历史数据对图像信息中的距离信息予以修正时，预先设置有第一修正系数k1、第二修正系数k2和第三修正系数k3，当所述历史信息中的三个参数均正常时，采用第一修正系数对距离信息予以修正；
55.当三个参数中存在两个参数异常时，则采用第二修正系数k2对距离信息予以修正；
56.当三个参数中的三个参数均异常时，则采用第三修正系数k3对距离信息予以修正。
57.具体而言，本发明实施例通过在历史数据中的参数是否存在异常，以及存在异常的参数的实际数量去设置对应的修正系数，并用修正系数对距离信息进行修正，在实际应用中，历史数据对于距离信息的影响是存在的，若是历史数据不存在异常，则采用较小的第一修正系数对距离信息进行修正，若是历史数据中的参数均存在异常，则表示距离信息的误差较大，因此需要采用较大的修正系数对距离信息予以修正，以使得获取的预绘制图像以及优化图像更为精准，提高展示模块所展示的优化图像的精确性。
58.具体而言，在对距离信息进行修正时，若任意位置信息处的距离信息≥水平面则记为d1i，若距离信息《水平面则记为d2i；
59.当所述第一修正系数k1对实际的距离信息d1i进行修正时，修正后的d1i
′
＝d1i
×
(1 k1)；
60.当第二修正系数k2对实际的距离信息d1i进行修正时，修正后的d1i
′
＝d1i
×
(1 k2)；
61.当所述第三修正系数k3对实际的距离信息d1i进行修正时，修正后的d1i
′
＝d1i
×
(1 k3)；
62.当所述第一修正系数k1对实际的距离信息d2i进行修正时，修正后的d2i
′
＝d2i
×
(1-k1)；
63.当第二修正系数k2对实际的距离信息d2i进行修正时，修正后的d2i
′
＝d2i
×
(1-k2)；
64.当所述第三修正系数k3对实际的距离信息d2i进行修正时，修正后的d2i
′
＝d2i
×
(1-k3)，其中k1《k2《k3。
65.具体而言，本发明实施例通过在实际的距离信息的基础上根据实际距离所在的位置不同，因此与实际距离的实际运算的过程也是不同的，使得对于实际距离能够根据实际
场景进行适应性调整，对于实际距离的调整更为精准和高效，进而优化图像的精准度更高，便于快速获取到优化图像，并基于优化图像进行推断和处理，提高处理精度。
66.具体而言，所述根据比较结果对予以展示的图像进行确定包括：
67.若优化程度≤修正阈值，则利用展示模块予以展示所述优化图像，若优化程度》修正阈值，则以所述预绘制图像和修正阈值进行合成后的图像作为优化图像予以展示。
68.具体而言，本发明实施例通过比较优化程度和修正阈值的关系，并选择不同的图像予以进行展示，使得实际进行展示的优化图像更符合实际的图像，提高优化图像的准确性。
69.具体而言，在对预绘制图像和修正阈值进行合成时，以预绘制图像作为基准，在预绘制图像的基础上对各个位置处的实际距离进行增加或减少，增加或减少的程度为所述修正阈值，所述修正阈值为以多个发射角度进行图像优化过程中所设置的多个修正阈值的均值。
70.具体而言，本发明实施例通过对各个位置处的实际距离进行一一修正，使得形成的优化图像的各个坐标处的信息均予以修正，使得优化图像所代表待检测区域的地形地貌更为准确。
71.具体而言，在进行预绘制图像的制作时，将所述待检测区域进行分区，设置有第一分区、第二分区和第三分区，其中所述第一分区的设置在靠近水平面的
±
20cm，所述第二分区为大于20cm的区域，所述第三分区为小于20cm的区域，所述第一分区内的坐标位置点的密集度高于所述第二分区和第三分区的位置点的密集度。
72.具体而言，本发明实施例通过对待检测区域进行分区，且采用纵向高度上的分区，使得对于待检测区域的分区更为客观准确，且不同的分区采用不同的采集密集度，使得对于优化图像的处理更为高效，提高处理效率。
73.具体而言，预先设置有待检测区域的地形类别信息，若所述待检测区域为盆地，则将所述第三分区的位置点的密集度高于第二分区的位置点的密集度，若待检测区域为山地，则将所述第二分区的位置点的密集度高于所述第三分区的位置点的密集度。
74.具体而言，本发明实施例通过确定待检测区域的地形类别，并根据地形类别确定各个分区内的位置点的密集度，在实际应用中，若是某个区域的位置点的密集度较高，则对于该区域的图像采集更为准确，而对于密集度低的区域，则采用以偏概全的方式进行区域的描述，使得对于优化图像的形成更为快速，本发明实施例中的用于成像应用的单天线超宽带雷达系统，获取的优化图像兼具准确性和高效性的双重指标，提高了优化图像的获取速度。
75.具体而言，所述提取模块包括数据存储单元和数据抓取单元，所述数据存储单元用以存储所述数据抓取单元从网络上抓取到的历史信息，所述数据抓取单元预先设置有关键字信息，用以在网络上根据所述关键字信息抓取历史数据信息，所述关键字信息包括三级地震、震感强烈、损失。
76.具体而言，本发明实施例通过数据抓取单元完成网络上的历史信息的抓取，数据存储单元用以对抓取到的历史信息进行存储，在进行历史数据信息的抓取时是根据预先设置的关键字信息进行抓取，实现对网络上的历史数据的有效提取，使得历史信息的提取效率大大提高，便于进行预绘制图像的快速优化，提高优化效率。
77.具体而言，所述数据抓取单元在对地形的板块运动信息进行抓取时，包括抓取板块的实际运行信息以及根据所述板块运动的实际运动信息推测的预测板块运动信息。
78.具体而言，本发明实施例通过在进行数据抓取时，除了要去抓取影响地貌特征的板块运行信息，还还要获取基于实际运动信息的预测板块运动信息，使得对于影响地貌特征的板块运行信息的获取更为全面，提高历史信息的获取的全面性和客观性，提高优化图像的优化准确度。
79.具体而言，所述展示模块为触控显示屏，所述信号发射接收模块为单天线。
80.具体而言，本发明实施例通过采用触控显示屏实现对优化图像的有效展示，并且利用触控屏能够根据实际需要选择进行展示的位置进行有效移动或是放大，使得对于优化图像的展示更为全面和高效，另外采用单天线进行信号的发射和接收，使得图像的处理过程更为高效和便捷。
81.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
82.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。