一种用于非可视障碍物后方环境感知的多模复合探测系统技术方案

一种用于非可视障碍物后方环境感知的多模复合探测系统，其包括：传感器阵列，包括穿墙雷达传感器阵列和隔墙听传感器阵列，穿墙雷达传感器阵列用于产生、辐射电磁波信号和接收、降频、滤波回波信号，隔墙听传感器阵列用于接收探测区域内部的声音信号并进行滤波、放大；传感器控制与数据采集及预处理平台，用于对前端传感器阵列的探测控制、接收数据的采集数字化、数字化后的数据进行滤波、矩阵变换；信号处理与融合决策平台，用于对传感器阵列接收信号的信号处理，将传感器阵列的处理结果，输入到融合决策模块进行融合决策，给出系统最终探测结果。本发明专利技术具有能够提高检测概率和精度、提升检测效率、提升环境适应能力等优点。

A multi-mode compound detection system for environment perception behind non visible obstacles

【技术实现步骤摘要】
一种用于非可视障碍物后方环境感知的多模复合探测系统
本专利技术主要涉及到探测
，特指一种用于非可视障碍物后方环境感知的多模复合探测系统。
技术介绍
穿墙雷达是一种发射特定频段电磁波，穿透墙体、废墟等不透明非金属障碍物并接收回波信号，实现对障碍物后方隐蔽目标的探测、定位和跟踪的设备。主要用于应急救援、生命探测、安防等领域，用于发现和定位隐藏在建筑物内或者障碍物后的人员及其活动特征、建筑物的内部结构信息，提高对环境的感知能力、己方的作业成功率与生存能力。相对于基于声音信号、光电信号、X射线等的隐蔽目标探测手段，穿墙雷达探测距离远，不易受天气、光线、温度等因素的影响，设备尺寸适中，对非金属介质穿透性良好，探测的过程中不需移动或者破坏障碍物，因而在应急救援、生命探测、安防等领域具有独特的优势。隔墙听是一种高灵敏度的拾音放大设备，基于共振原理在说话时引起墙壁等障碍物的轻微震动，经过超高灵敏度的感应器以及电子电路的处理，使之声音再现。将麦克风从场所上探测到的声频震动转变为音讯，将撷取的声音在嘈杂或清静环境中得到提升，能在不同物体表面（包括：墙壁、地板、窗户、门等）进行监听及录音，广泛应用于刑侦、应急救援、安防、测漏、机械维修检测等领域。其实隔墙听运用的原理是共振原理在说话时引起墙壁的轻微震动，经过超高灵敏度的感应器以及电子电路的处理，使之声音再现。无需进入室内，安装在房间的外墙即可。具体的使用过程：把专业的隔墙听贴在房间的外墙，把手机放到贴在室内对应的位置，能清楚响亮的听到手机里面的歌声。贴在室外墙壁上，可清楚的监听室内的谈话声，当然，很细微的说话声是无法听到的，因墙壁各处的密度不同，可通过转换位置，找到最佳监听点。当然我们可以通过灵敏度的调节，达到对不同物质的最佳使用效果，对高密度物质调低灵敏度，低密度物质，调高灵敏度上述传统技术在具体应用时，仍然存在一些不足：1）环境适应性差，穿墙雷达不能穿透金属（网）墙体障碍物，无法获取其后方的环境信息；隔墙听通过对声源的震动接收进行跟踪，对障碍物的刚性及空间的开放程度比较敏感，在松散结构的障碍物应用场景下其获取信息能力差。穿墙雷达利用电磁波结合多普勒原理工作，电磁波不能穿透金属材质；穿墙雷达可以对障碍物后方的目标成像，但由于要穿透障碍物因而其工作频率较低、工作波长较长，一般选择L/S波段，所成图像仅是目标的轮廓、成像精度分米/厘米级别，不足以识别、分辨目标。2）态势感知信息获取能力弱，穿墙雷达难以识别、分辨目标；隔墙听不能获知目标的位置、姿态以及建筑结构布局等信息。隔墙听依靠物理学声源的震动波来传输、放大声音，障碍物的刚性越强，声音在其上产生的震动波也越强，获取的声音越清晰，如玻璃、金属门等障碍物，所获取的声音清晰度高；对于松散结构如蜂窝砖、杂乱的废墟等，声源在这些刚性差的障碍物上产生的震动波弱，听音效果差；对于没有发出声音的人、物，无声源，隔墙听无法获知。3）环境信息获取的正确概率率低。4）当前的穿墙雷达、隔墙听设备是各自自成系统、独立工作的，一是现场携带的设备、模块多，需要两人操作或者先后分别操作，耗时长、效率低；二是各自探测的数据是独立的，需要人工合成后期这些数据，根据前后探测的结果进行分析判断，前后结果的关联性缺失，不能形成连续的、整体的判断；三是各自有自身的缺陷或适用范围，环境适应性差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种能够提高检测概率和精度、提升检测效率、提升环境适应能力的用于非可视障碍物后方环境感知的多模复合探测系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种用于非可视障碍物后方环境感知的多模复合探测系统，其包括：传感器阵列，该传感器阵列包括穿墙雷达传感器阵列、隔墙听传感器阵列两部分，其中所述穿墙雷达传感器阵列用于产生、辐射电磁波信号和接收、降频、滤波回波信号，所述隔墙听传感器阵列用于接收探测区域内部的声音信号并进行滤波、放大；传感器控制与数据采集及预处理平台，用于对前端传感器阵列的探测控制、接收数据的采集数字化、数字化后的数据进行滤波、矩阵变换；信号处理与融合决策平台，用于对穿墙雷达传感器阵列、隔墙听传感器阵列接收信号的信号处理，将传感器阵列的处理结果，输入到融合决策模块进行融合决策，给出系统最终探测结果。作为本专利技术的进一步改进：所述穿墙雷达传感器阵列包括收发天线阵列、收发开关矩阵、射频发射机、射频接收机及频综；所述收发天线阵列用于辐射射频发射机产生的电磁信号、接收目标区域的反射回波；所述收发开关矩阵用于将射频发射机、射频接收机分别与发射天线阵列、接收天线阵列进行信号通道的切换；所述射频发射机用于产生穿墙雷达工作频段的电磁波信号，并传递给发射开关矩阵；所述射频接收机用于接收目标区域的回波信号，并传递给接收开关矩阵；所述频综用于产生本振信号，与发射机、接收机进行上、下变频。作为本专利技术的进一步改进：所述隔墙听传感器阵列包括拾音器阵列、接收信号滤波及放大模块，用于实现声音源的收集、噪音的滤除及信号的重构，并由用户进行目标的识别及分辨。作为本专利技术的进一步改进：所述传感器控制与数据采集及处理平台包括数模转换模块、传感器控制模块、多路模数转换模块及数据预处理模块；所述数模转换模块用于产生雷达所需调制信号，通过与本振信号上混频后传输给发射开关矩阵由发射天线阵列向探测区域辐射；所述传感器控制模块包括对频综、收发开关矩阵、模数转换模块、数模转换模块的控制；所述多路数模转换模块用于把雷达、隔墙听接收的模拟信号进行数字化采集；预处理模块用于对数字化采集后的信号进行通道校正、系统补偿、杂波抑制操作，为数据进入信号处理平台做准备。作为本专利技术的进一步改进：所述信号处理与融合决策平台包括雷达信号处理模块、隔墙听信号处理模块及融合决策模块；所述雷达信号处理模块用于对预处理后的雷达数据进行成像处理、检测跟踪；所述隔墙听信号处理模块用于对预处理后的隔墙听数据进行滤波、优化、识别操作；所述融合决策模块用于对雷达、隔墙听探测获得的数据及结果进行融合判断，给出系统探测结果，传输到显控终端。作为本专利技术的进一步改进：还包括显控平台，所述显控平台用于进行客户控制端与系统主机的通信、控制，完成控制指令的下发、探测结果及系统状态的展示。作为本专利技术的进一步改进：所述显控平台与系统主机的通信通过有线或无线方式实现。作为本专利技术的进一步改进：所述显控平台包括探测结果显示模块和系统控制模块，用于显示系统探测结果及完成调整系统参数、控制系统状态交互操作。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术的用于非可视障碍物后方环境感知的多模复合探测系统，是针对当前非可视障碍物后方环境感知受障碍物材质影响大稳定性差、信息量少、感知能力差等难题，所提出的融合雷达穿透性探测与隔墙听声源震动探测为一体的多模复合型环境态势感知系统，该系统把多模式传感器部分、数据采集与处理部分、显示控制终端部分进行一体化设计，最终形态为探测主机与控制端，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于非可视障碍物后方环境感知的多模复合探测系统，其特征在于，包括：/n传感器阵列，包括穿墙雷达传感器阵列和隔墙听传感器阵列，所述穿墙雷达传感器阵列用于产生、辐射电磁波信号和接收、降频、滤波回波信号，所述隔墙听传感器阵列用于接收探测区域内部的声音信号并进行滤波、放大；/n传感器控制与数据采集及预处理平台，用于对前端传感器阵列的探测控制、接收数据的采集数字化、数字化后的数据进行滤波、矩阵变换；/n信号处理与融合决策平台，用于对穿墙雷达传感器阵列、隔墙听传感器阵列接收信号的信号处理，将传感器阵列的处理结果，输入到融合决策模块进行融合决策，给出系统最终探测结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于非可视障碍物后方环境感知的多模复合探测系统，其特征在于，包括：
传感器阵列，包括穿墙雷达传感器阵列和隔墙听传感器阵列，所述穿墙雷达传感器阵列用于产生、辐射电磁波信号和接收、降频、滤波回波信号，所述隔墙听传感器阵列用于接收探测区域内部的声音信号并进行滤波、放大；
传感器控制与数据采集及预处理平台，用于对前端传感器阵列的探测控制、接收数据的采集数字化、数字化后的数据进行滤波、矩阵变换；
信号处理与融合决策平台，用于对穿墙雷达传感器阵列、隔墙听传感器阵列接收信号的信号处理，将传感器阵列的处理结果，输入到融合决策模块进行融合决策，给出系统最终探测结果。


2.根据权利要求1所述的用于非可视障碍物后方环境感知的多模复合探测系统，其特征在于，所述穿墙雷达传感器阵列包括收发天线阵列、收发开关矩阵、射频发射机、射频接收机及频综；所述收发天线阵列用于辐射射频发射机产生的电磁信号、接收目标区域的反射回波；所述收发开关矩阵用于将射频发射机、射频接收机分别与发射天线阵列、接收天线阵列进行信号通道的切换；所述射频发射机用于产生穿墙雷达工作频段的电磁波信号，并传递给发射开关矩阵；所述射频接收机用于接收目标区域的回波信号，并传递给接收开关矩阵；所述频综用于产生本振信号，与发射机、接收机进行上、下变频。


3.根据权利要求1所述的用于非可视障碍物后方环境感知的多模复合探测系统，其特征在于，所述隔墙听传感器阵列包括拾音器阵列、接收信号滤波及放大模块，用于实现声音源的收集、噪音的滤除及信号的重构，并由用户进行目标的识别及分辨。


4.根据权利要求2所述的用于非可视障碍物后方环境感知的多模复合探测系统，其特征在于，所述传感器控制与数...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐飞，王天奇，王生水，吴志辉，屈胜，陈光鲁，
申请(专利权)人：北京市公安局反恐怖和特警总队，湖南华诺星空电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11