一种车载式探地雷达天线及雷达的制作方法

本技术涉及一种车载式探地雷达天线，属于雷达领域。

背景技术：

1、探地雷达(ground penetrating radar，简称gpr)是一种利用电磁波对地下区域进行无损探测的装置。其工作原理为：gpr根据电磁波在地下介质不连续处产生的反射和散射等现象来反演地下场景和目标的信息，实现对地下目标的检测和识别。探地雷达适用于浅层与超浅层地质勘察，对洞穴、地质分层及构造、地下管线、掩埋物、垫层厚度、堤坝渗漏等进行探测；依据探测使用方式的不同，可简单分为车载式探地雷达和手持式探地雷达两类。

2、探地雷达成像系统采用多发多收的阵列结构，利用低频段的超宽带雷达的穿透性和高分辨率特性，实时获得地下的图像，通过图像和目标识别算法，能够有效的检测出地下目标。然而地下目标物体的反射信号对于发射和接收天线的极化方向很敏感，虽然探地雷达具有高分辨率、高效率等优点，但是由于地下物质结构介质等复杂性，在对大量数据进行分析时会出现差错。

3、此外，在车载式探地雷达中，车辆的最大行驶速度与方位向的采样间隔息息相关，方位采样间隔太大，对提高最大行使速度有利，但是会造成方位向多普勒频率混叠，使得图像的信噪比降低，难以探测弱小目标；采样间隔太小，对提高图像质量和弱目标检测效果有利，但是将降低最大行驶速度，造成系统的探测效率降低。因此，如何尽可能降低方位采样间隔，即提升方位天线阵元密度，同时提高车辆的最大行驶速度是探地雷达需要重点解决的问题。

技术实现思路

1、本实用新型旨在提供一种车载式探地雷达天线，可有效解决现有技术中存在的上述问题，该雷达天线可以降低雷达的采样时间，提升方位分辨率。

2、为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

3、一种车载式探地雷达天线，包括一排发射天线和两排接收天线，所述接收天线与所述发射天线平行放置，发射天线位于两排接收天线之间，每一排接收天线按照间距为d首尾连接排列，两排接收天线之间的间隔取值范围为2d-4d，每一排接收天线包括n个接收天线单元，一排发射天线包括m个发射天线单元，相邻两个发射天线单元的间距取值范围为2d-4d；m和n的关系为n＝3*(m-1)，其中m为大于等于2的正整数。

4、根据本实用新型的实施例，还可以对本实用新型作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

5、在其中一个优选的实施例中，对于m取3及以上的正整数时，中间的所述发射天线单元的接收通道大于位于两端的发射天线单元的接收通道。

6、在其中一个优选的实施例中，中间的所述发射天线单元的接收通道为12个，位于两端的发射天线单元的接收通道为6个。

7、在其中一个优选的实施例中，对于m取2时，取消了中间的发射天线单元，此种情况下，所述发射天线单元为2个，每个发射天线单元的接收通道为6个。

8、在其中一个优选的实施例中，所述发射天线单元和所述接收天线单元独立设置。发射天线单元用于分时发射，接收天线单元用于同时接收。

9、在其中一个优选的实施例中，所述发射天线单元和/或接收天线单元采用双极化天线。上、下两个平面加脊喇叭天线构成水平极化，左右两个平面天线构成垂直极化。

10、在其中一个优选的实施例中，所述两排接收天线之间的间隔为3d。

11、在其中一个优选的实施例中，相邻两个发射天线单元的间距为3d。

12、基于同一个发明构思，本实用新型还提供了一种雷达，其包括上述的车载式探地雷达天线。

13、进一步地，每排接收天线组包括n个按照间距为d紧密排列的接收天线单元，第1排分别表示为：第1-1接收天线单元r11，第1-2接收天线单元r12，…，第1-n接收天线单元r1n；第2排分别表示为：第2-1接收天线单元r21，第2-2接收天线单元r22，…，第2-n接收天线单元r2n；中间的发射天线组包括m个按照间距取值范围为2d-4d等间距排列的发射天线单元，分别表示为：第1发射天线单元t1，第2发射天线单元t2，…，第m发射天线单元tm。其中，当t1发射时，r11、r12、r13、r21、r22、r23共6个天线接收，当t2发射时，r11、r12、r13、r14、r15、r16、r21、r22、r23、r24、r25、r26共12个天线接收，依次类推，中间的发射天线单元有12个接收通道，两端的发射天线单元只有6个接收通道；其中，当m＝2时，只有处于两端的发射天线单元，每个发射天线单元只有6个接收通道。

14、本实用新型的设计方式通过较小的实际通道数(m+n)即可形成等效的m*n个阵列，等效阵列的间距相当于实际的天线阵元间距，虚拟的天线阵列使得阵元间距变小，形成一个密集排布的等效阵列，从而降低雷达的采样时间，提升了分辨率。

15、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设计发射天线和接收天线分置的方式，发射天线位于中间，以等间距的形式排列，接收天线位于两侧紧密排列，从而提升天线阵元密度，同时采用分时发射同时接收的方式，提升了雷达系统的刷新率，对提升最大行驶速度非常有利。

技术特征：

1.一种车载式探地雷达天线，其特征在于，包括一排发射天线和两排接收天线，所述接收天线与所述发射天线平行放置，发射天线位于两排接收天线之间，两排接收天线之间的间隔取值范围为2d-4d，每一排接收天线包括n个接收天线单元，每一排n个接收天线单元之间按照间距为d首尾排列连接，一排发射天线包括m个发射天线单元，相邻两个发射天线单元的间距取值范围为2d-4d；m和n的关系为n＝3*(m-1)，其中m为大于等于2的正整数。

2.根据权利要求1所述的车载式探地雷达天线，其特征在于，中间的所述发射天线单元的接收通道大于位于两端的发射天线单元的接收通道。

3.根据权利要求2所述的车载式探地雷达天线，其特征在于，中间的所述发射天线单元的接收通道为12个，位于两端的发射天线单元的接收通道为6个。

4.根据权利要求1所述的车载式探地雷达天线，其特征在于，所述发射天线单元为2个，每个发射天线单元的接收通道为6个。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的车载式探地雷达天线，其特征在于，所述发射天线单元和所述接收天线单元独立设置。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的车载式探地雷达天线，其特征在于，所述发射天线单元和/或接收天线单元采用双极化天线。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的车载式探地雷达天线，其特征在于，两排接收天线之间的间隔为3d。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的车载式探地雷达天线，其特征在于，相邻两个发射天线单元的间距为3d。

9.一种雷达，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的车载式探地雷达天线。

技术总结本技术公开了一种车载式探地雷达天线，包括一排发射天线和两排接收天线，接收天线与发射天线平行放置，发射天线位于两排接收天线之间，每一排接收天线按照间距为d首尾连接排列，两排接收天线之间的间隔为取值范围2d‑4d，每一排接收天线包括N个接收天线单元，一排发射天线包括M个发射天线单元，相邻两个发射天线单元的间距取值范围为2d‑4d；M和N的关系为N＝3*(M‑1)，其中M为大于等于2的正整数。本技术能够提升等效接收天线的阵元密度，提高探地雷达图像质量和弱目标检测效果，在保证较快的行驶速度条件下，完成近程高分辨率的目标探测。本项目得到湖南省科技创新计划资助(编号2022RC1059)。技术研发人员：贺玉贵,吴志辉,王生水,唐良勇受保护的技术使用者：华诺星空技术股份有限公司技术研发日：20231109技术公布日：2024/7/23