具体技术细节
[0005] 发明目的：针对矿山救援环境复杂难以还原构建，缺乏UWB雷达目标体探测综合性实验台的问题，本发明提供一种面向矿山钻孔救援的超宽带雷达穿透探测实验平台。本发明可为面向钻孔救援的超宽带雷达构建不同温度、不同湿度和不同介质种类、厚度的探测环境，开展不同探测环境下的电磁波衰减、目标体探测定位实验。为进一步的雷达设备研发提供技术数据支撑，用以解决上述技术背景中提出的问题。
[0006] 本发明公开的一种面向矿山钻孔救援的超宽带雷达穿透探测实验平台，包括UWB雷达探测系统、穿透介质控制系统、信号采集与分析系统、探测目标体控制系统。
[0007] 本发明可为面向钻孔救援的UWB雷达构建电磁波衰减、目标体探测定位实验环境，获取不同环境场景雷达关键参数。
[0008] 本发明可作为雷达研制前期研发实验测试和样机性能检测实验平台。通过穿透介质控制系统，构建不同种类、不同厚度、不同温度、不同湿度的煤岩介质探测环境，能开展不同探测环境下的电磁波衰减、目标体探测定位实验，获取不同环境场景雷达关键参数。通过探测目标体控制系统设置不同角度、不同距离、不同辐射面大小的目标体；UWB雷达探测系统穿透介质探测目标体，信号采集与分析系统获取并可视化显示雷达回波信号。通过设置不同雷达探测工作频率，分析不同介质环境下的雷达回波信号能量幅值和波形相位参数，得出不同探测环境下的电磁波衰减规律，对比雷达回波信号所得目标体位置(角度、距离)与目标体实际位置(角度、距离)，选取雷达探测最优工作频率，为进一步的雷达设备研发提供技术数据支撑。
[0009] 技术方案：一种面向矿山钻孔救援的超宽带雷达穿透探测实验平台，由UWB雷达探测系统、穿透介质控制系统、信号采集与分析系统、探测目标体控制系统组成，其中：
[0010] 所述UWB雷达探测系统以嵌套形式设置于所述穿透介质控制系统的中心处，所述UWB雷达探测系统的输出端通过网络连接线与所述的信号采集与分析系统的输入端相连；
[0011] 所述探测目标体控制系统的一端与所述穿透介质控制系统的外边缘相连。
[0012] 进一步地，所述UWB雷达探测系统整体为圆柱体件，所述UWB雷达探测系统设有内腔，所述UWB雷达探测系统的顶侧设置有UWB雷达探测系统电源按钮、UWB雷达探测系统信号连接口、UWB雷达探测系统充电口；
[0013] 所述UWB雷达探测系统的内腔的中上部设置有电池及供电控制模块、数据采集模块、数据传输模块、主控模块；
[0014] 所述UWB雷达探测系统的内腔的中下部设置有第一蝶形发射天线、第二蝶形发射天线、第一蝶形接收天线、第二蝶形接收天线，其中：
[0015] 所述UWB雷达探测系统电源按钮分别与电池及供电控制模块、UWB雷达探测系统充电口通过高温线连接，用于实现UWB雷达探测系统的电路供电控制和充放电控制；
[0016] 所述主控模块分别与所述电池及供电控制模块、数据采集模块、数据传输模块通过高温线相连；
[0017] 所述数据采集模块分别与第一蝶形发射天线、第二蝶形发射天线、第一蝶形接收天线、第二蝶形接收天线通过馈线相连，用于实现电磁波的发射和雷达回波数据采集；
[0018] 数据采集模块的输出端与数据传输模块输入端通过网络信号线的方式相连接，数据传输模块的输出端与UWB雷达探测系统信号网络连接口20的输入端通过网络信号线的方式相连接。
[0019] 更进一步地，第一蝶形发射天线的频率为100MHz、200MHz、400MHz、600MHz、800MHz、1000MHz中的一种；
[0020] 第二蝶形发射天线的频率为100MHz、200MHz、400MHz、600MHz、800MHz、1000MHz中的一种；
[0021] 第一蝶形接收天线的频率为100MHz、200MHz、400MHz、600MHz、800MHz、1000MHz中的一种；
[0022] 第二蝶形接收天线的频率为100MHz、200MHz、400MHz、600MHz、800MHz、1000MHz中的一种。
[0023] 进一步地，所述穿透介质控制系统由第一介质容器、第二介质容器、第三介质容器、第四介质容器、湿度与温度控制模块组成，其中：
[0024] 第一介质容器、第二介质容器、第三介质容器、第四介质容器从内到外依次嵌套；
[0025] 第一介质容器、第二介质容器、第三介质容器、第四介质容器的底部与湿度与温度控制模块的顶侧固接；
[0026] 第一介质容器中内嵌有所述UWB雷达探测系统，所述UWB雷达探测系统的底部与所述湿度与温度控制模块的顶侧固接；
[0027] 所述穿透介质控制系统的外侧设有环状滑轨装置，所述环状滑轨装置内设有滑轨槽。
[0028] 更进一步地，所述第一介质容器、第二介质容器、第三介质容器、第四介质容器均采用亚克力制成。
[0029] 进一步地，所述湿度与温度控制模块设置有六个雾化加湿器和三个加热管。
[0030] 进一步地，所述湿度与温度控制模块与信号采集与分析系统中大功率移动电源通过电源线方式相连。
[0031] 进一步地，所述信号采集与分析系统包括信息采集与处理系统外壳、工业级电脑一体机、频谱分析仪、示波器和大功率移动电源，其中：
[0032] 工业级电脑一体机、频谱分析仪、示波器和大功率移动电源分别嵌设于信息采集与处理系统外壳的内腔中；
[0033] 所述工业级电脑一体机的操作界面的一侧设有电脑开关按钮、USB信号接口、VGA信号接口、四芯航插信号接口；
[0034] 所述频谱分析仪设有频谱分析仪操作面板和频谱分析仪信号接口；
[0035] 所述示波器设有示波器操作面板和示波器信号接口；
[0036] 所述大功率移动电源设有USB输出接口、三芯输出接口、大功率移动电源充电接口、二芯输出接口；
[0037] 所述大功率移动电源分别与工业级电脑一体机、所述频谱分析仪、所述示波器电性连接；
[0038] 所述工业级电脑一体机分别与所述频谱分析仪、所述示波器通过usb数据连接线相连；
[0039] 所述UWB雷达探测系统的输出端与网络连接线的一端相连，所述网络连接线的另一端分别与频谱分析仪的输入端、所述示波器的输入端相连，频谱分析仪和示波器分析UWB雷达回波信号特征，并在工业级电脑一体机上实现可视化显示。
[0040] 进一步地，所述探测目标体控制系统包括滑轨连接装置、探测目标体控制系统底座、滑轨凹槽、滑轨轮电机控制模块、目标探测板、紧固条、滑轨轮，其中：
[0041] 所述滑轨连接装置与所述探测目标体控制系统底座的一端通过螺栓固接，所述滑轨连接装置与所环状滑轨装置相适应，通过所述滑轨连接装置与所述环状滑轨装置实现了所述探测目标体控制系统与所述穿透介质控制系统的连接；
[0042] 所述探测目标体控制系统底座的顶侧设有两条滑轨凹槽，滑轨轮电机控制模块与所述滑轨凹槽相适配，所述滑轨凹槽与滑轨轮电机控制模块通过滑轮嵌套相连；
[0043] 所述目标探测板与滑轨轮电机控制模块通过可调节螺栓相连；
[0044] 所述滑轨轮电机控制模块与所述紧固条通过螺栓固接；
[0045] 所述滑轨轮电机控制模块与滑轨轮通过轴过渡配合固接。
[0046] 进一步的，第一介质容器的形状为圆柱体，高为150cm，内径为45cm；
[0047] 第二介质容器的形状为圆柱体，高为150cm，内径为75cm；
[0048] 第三介质容器的形状为圆柱体，高为150cm，内径为135cm；
[0049] 第四介质容器的形状为圆柱体，高为150cm，内径为135cm；
[0050] 相邻的介质容器之间的间距为30cm。
[0051] 进一步的，所述穿透介质控制系统的第四介质容器的外围设置环状滑轨装置，环状滑轨装置与第四介质容器通过嵌套的方式相连，环状滑轨装置的内径为135cm，外径为160cm，高为20cm，环状滑轨装置的内部的滑轨槽的宽为5cm，环状滑轨装置内部滑轨槽通过滑轮嵌套的方式与探测目标体控制系统底座相连。
[0052] 有益效果：本发明公开的一种面向矿山钻孔救援的超宽带雷达穿透探测实验平台具有以下有益效果：
[0053] 本发明能够为面向钻孔救援的UWB雷达构建电磁波衰减、目标体探测定位实验环境，获取不同环境雷达最优工作参数，其中：
[0054] 具体不同环境为：
[0055] (1)穿透介质控制系统填充不同种类的介质，构建不同类型、不同厚度的单一、混合介质环境；
[0056] (2)调整湿度与温度控制模块中雾化加湿器、加热管参数，构建不同湿度、温度环境；
[0057] (3)介质容器最外围设置环状滑轨装置可调整探测目标体控制系统与雷达的相对角度，构建不同角度目标体探测环境；
[0058] (4)探测目标体控制系统内滑轨轮、滑轨轮电机控制模块和紧固条组成的支撑底座可控制目标探测板与雷达的相对位置，构建不同距离目标探测环境。
[0059] 实验平台构建以上不同的探测环境，UWB雷达探测系统在不同的探测环境下开展探测实验，雷达回波数据经由网络数据传输线传输至信号采集与分析系统，可视化显示雷达回波信号及其特征，通过更换UWB雷达探测系统中的发射机参数和发射、接收天线，设置不同雷达探测工作频率，分析不同介质环境下的雷达回波信号能量幅值和波形相位参数，得出不同探测环境下的电磁波衰减规律，对比雷达回波信号所得目标体位置(角度、距离)与目标体实际位置(角度、距离)，选取雷达探测的最优工作参数。也可作为雷达样机的性能测试平台，通过比对不同介质环境、不同目标体位置(角度、距离)下的雷达探测结果和实际目标体(角度、距离)情况，检验雷达样机的探测范围阈值、探测精度和探测误差。
法律保护范围
涉及权利要求数量10：其中独权1项，从权-1项
1.一种面向矿山钻孔救援的超宽带雷达穿透探测实验平台，其特征在于，由UWB雷达探测系统、穿透介质控制系统、信号采集与分析系统、探测目标体控制系统组成，其中：
所述UWB雷达探测系统以嵌套形式设置于所述穿透介质控制系统的中心处，所述UWB雷达探测系统的输出端通过网络连接线与所述的信号采集与分析系统的输入端相连；
所述探测目标体控制系统的一端与所述穿透介质控制系统的外边缘相连。
2.如权利要求1所述的一种面向矿山钻孔救援的超宽带雷达穿透探测实验平台，其特征在于，所述UWB雷达探测系统整体为圆柱体件，所述UWB雷达探测系统设有内腔，所述UWB雷达探测系统的顶侧设置有UWB雷达探测系统电源按钮、UWB雷达探测系统信号连接口、UWB雷达探测系统充电口；
所述UWB雷达探测系统的内腔的中上部设置有电池及供电控制模块、数据采集模块、数据传输模块、主控模块；
所述UWB雷达探测系统的内腔的中下部设置有第一蝶形发射天线、第二蝶形发射天线、第一蝶形接收天线、第二蝶形接收天线，其中：
所述UWB雷达探测系统电源按钮分别与电池及供电控制模块、UWB雷达探测系统充电口通过高温线连接，用于实现UWB雷达探测系统的电路供电控制和充放电控制；
所述主控模块分别与所述电池及供电控制模块、数据采集模块、数据传输模块通过高温线相连；
所述数据采集模块分别与第一蝶形发射天线、第二蝶形发射天线、第一蝶形接收天线、第二蝶形接收天线通过馈线相连，用于实现电磁波的发射和雷达回波数据采集；
数据采集模块的输出端与数据传输模块输入端通过网络信号线的方式相连接，数据传输模块的输出端与UWB雷达探测系统信号网络连接口20的输入端通过网络信号线的方式相连接。
3.如权利要求2所述的一种面向矿山钻孔救援的超宽带雷达穿透探测实验平台，其特征在于，第一蝶形发射天线的频率为100MHz、200MHz、400MHz、600MHz、800MHz、1000MHz中的一种；
第二蝶形发射天线的频率为100MHz、200MHz、400MHz、600MHz、800MHz、1000MHz中的一种；
第一蝶形接收天线的频率为100MHz、200MHz、400MHz、600MHz、800MHz、1000MHz中的一种；
第二蝶形接收天线的频率为100MHz、200MHz、400MHz、600MHz、800MHz、1000MHz中的一种。
4.如权利要求1所述的一种面向矿山钻孔救援的超宽带雷达穿透探测实验平台，其特征在于，所述穿透介质控制系统由第一介质容器、第二介质容器、第三介质容器、第四介质容器、湿度与温度控制模块组成，其中：
第一介质容器、第二介质容器、第三介质容器、第四介质容器从内到外依次嵌套；
第一介质容器、第二介质容器、第三介质容器、第四介质容器的底部与湿度与温度控制模块的顶侧固接；
第一介质容器中内嵌有所述UWB雷达探测系统，所述UWB雷达探测系统的底部与所述湿度与温度控制模块的顶侧固接；
所述穿透介质控制系统的外侧设有环状滑轨装置，所述环状滑轨装置内设有滑轨槽。
5.如权利要求4所述的一种面向矿山钻孔救援的超宽带雷达穿透探测实验平台，其特征在于，所述第一介质容器、第二介质容器、第三介质容器、第四介质容器均采用亚克力制成。
6.如权利要求1所述的一种面向矿山钻孔救援的超宽带雷达穿透探测实验平台，其特征在于，所述湿度与温度控制模块设置有六个雾化加湿器和三个加热管，和/或所述湿度与温度控制模块与信号采集与分析系统中大功率移动电源通过电源线方式相连。
7.如权利要求1所述的一种面向矿山钻孔救援的超宽带雷达穿透探测实验平台，其特征在于，所述信号采集与分析系统包括信息采集与处理系统外壳、工业级电脑一体机、频谱分析仪、示波器和大功率移动电源，其中：
工业级电脑一体机、频谱分析仪、示波器和大功率移动电源分别嵌设于信息采集与处理系统外壳的内腔中；
所述工业级电脑一体机的操作界面的一侧设有电脑开关按钮、USB信号接口、VGA信号接口、四芯航插信号接口；
所述频谱分析仪设有频谱分析仪操作面板和频谱分析仪信号接口；
所述示波器设有示波器操作面板和示波器信号接口；
所述大功率移动电源设有USB输出接口、三芯输出接口、大功率移动电源充电接口、二芯输出接口；
所述大功率移动电源分别与工业级电脑一体机、所述频谱分析仪、所述示波器电性连接；
所述工业级电脑一体机分别与所述频谱分析仪、所述示波器通过usb数据连接线相连；
所述UWB雷达探测系统的输出端与网络连接线的一端相连，所述网络连接线的另一端分别与频谱分析仪的输入端、所述示波器的输入端相连，频谱分析仪和示波器分析UWB雷达回波信号特征，并在工业级电脑一体机上实现可视化显示。
8.如权利要求1所述的一种面向矿山钻孔救援的超宽带雷达穿透探测实验平台，其特征在于，所述探测目标体控制系统包括滑轨连接装置、探测目标体控制系统底座、滑轨凹槽、滑轨轮电机控制模块、目标探测板、紧固条、滑轨轮，其中：
所述滑轨连接装置与所述探测目标体控制系统底座的一端通过螺栓固接，所述滑轨连接装置与所环状滑轨装置相适应，通过所述滑轨连接装置与所述环状滑轨装置实现了所述探测目标体控制系统与所述穿透介质控制系统的连接；
所述探测目标体控制系统底座的顶侧设有两条滑轨凹槽，滑轨轮电机控制模块与所述滑轨凹槽相适配，所述滑轨凹槽与滑轨轮电机控制模块通过滑轮嵌套相连；
所述目标探测板与滑轨轮电机控制模块通过可调节螺栓相连；
所述滑轨轮电机控制模块与所述紧固条通过螺栓固接；
所述滑轨轮电机控制模块与滑轨轮通过轴过渡配合固接。
9.如权利要求1所述的一种面向矿山钻孔救援的超宽带雷达穿透探测实验平台，其特征在于，第一介质容器的形状为圆柱体，高为150cm，内径为45cm；
第二介质容器的形状为圆柱体，高为150cm，内径为75cm；
第三介质容器的形状为圆柱体，高为150cm，内径为135cm；
第四介质容器的形状为圆柱体，高为150cm，内径为135cm；
相邻的介质容器之间的间距为30cm。
10.如权利要求1所述的一种面向矿山钻孔救援的超宽带雷达穿透探测实验平台，其特征在于，所述穿透介质控制系统的第四介质容器的外围设置环状滑轨装置，环状滑轨装置与第四介质容器通过嵌套的方式相连，环状滑轨装置的内径为135cm，外径为160cm，高为
20cm，环状滑轨装置的内部的滑轨槽的宽为5cm，环状滑轨装置内部滑轨槽通过滑轮嵌套的方式与探测目标体控制系统底座相连。
