一种基于超宽带的物体内部信息无损检测系统及方法

摘要

本发明公开一种基于超宽带的物体内部信息无损检测系统及方法，系统包括数据处理模块、发射控制模块、旋转台控制模块、存储模块、超宽带接收模块、超宽带发射模块、显示模块、输入模块与可升降旋转台；所述超宽带接收模块、存储模块、控制模块、显示模块和输入模块分别与数据处理模块连接；超宽带发射模块与发射控制模块连接；可升降旋转台与旋转台控制模块连接。检测方法采用超宽带冲激脉冲检测的方式，利用超宽带天线阵列测得被测物体的位置，根据所接收的超宽带冲激脉冲的直达波和反射波信号检测所需检测目标物体内部的多种信息。本发明系统较简单，成本较低，操作方便、安全且检测过程无辐射污染；抗干扰性好，检测速度快，检测精确度高。

主权项

基于超宽带的物体内部信息无损检测方法，利用基于超宽带的物体内部信息无损检测系统，该系统包括数据处理模块、发射控制模块、旋转台控制模块、存储模块、超宽带接收模块、超宽带发射模块、显示模块、输入模块与可升降旋转台； 所述旋转台控制模块用于控制可升降旋转台旋转的角度和升降的高度；所述超宽带接收模块中的天线阵列由多个超宽带无线接收天线构成；所述发射控制模块用于控制超宽带发射模块发射超宽带冲激脉冲信号以及所要发射的超宽带冲激脉冲信号的参数；所述存储模块包括物体信息数据库，物体信息数据库中存储有不同材料的特性参数、在不同状态下各种特性参数之间的计算公式和通过测试各种材料的典型物体后所获得对应物体的超宽带直达波和反射波冲激脉冲信号的特征信息； 所述数据处理模块根据超宽带接收模块所接收的超宽带冲激脉冲信号获得物体的位置信息，并与超宽带接收模块中各个天线接收到的超宽带冲激脉冲信号、物体信息数据库中存储的相应材料物体信息进行数据融合，然后提取出被检测目标物体的超宽带直达波和反射波冲激脉冲信号的特征信息，再根据被检测目标物体所求参数与现有的参数条件、物体信息数据库中存储的各种特性参数之间的计算公式，计算出被检测目标物体需求得的具体参数值；所述超宽带接收模块、存储模块、控制模块、显示模块和输入模块分别与数据处理模块连接；超宽带发射模块与发射控制模块连接；可升降旋转台与旋转台控制模块连接；其特征在于该检测方法包括以下步骤：(1)选取若干不同材料的典型测试物体对系统进行检测训练，建立物体信息数据库；(2)设置所需检测的物体内部信息，然后判断所已知的物体信息是否足够满足检测所需检测的物体内部信息的前提条件；如果前提条件不满足，则选择是否进行参数模糊估计，若选择不进行参数模糊估计则返回重新输入所需检测的物体已知的内部信息，直至检测所需的前提条件得到满足；其中参数模糊估计的方法是根据所需检测物体的已知信息选择物体信息数据库中相应典型材料物体的检测数据对所要检测的物体参数进行参数匹配；(3)发射控制模块根据所需检测的物体内部信息对超宽带冲激脉冲信号的发射参数进行设置，旋转台控制模块设置可升降旋转台检测的初始角度和初始高度，并在检测过程中对可升降旋转台的角度和高度进行调整来改变检测的方位；(4)超宽带发射模块根据所定的超宽带冲激脉冲信号发射参数发射超宽带冲激脉冲；通过调整可升降旋转台旋转的角度和升降的高度改变被检测目标物体的方位，再复发射超宽带冲激脉冲信号；在完成所设角度和高度范围的检测后，在超宽带频段范围内调整超宽带冲激脉冲信号的发射参数，然后按照新的发射参数重复上述发射超宽带冲激脉冲信号的步骤重新发射超宽带冲激脉冲信号，如此重复发射，直至完成频段范围的检测；其中发射参数包括脉冲信号的脉冲波形、脉冲宽度、脉冲幅度、发射功率以及重复频率；(5)超宽带接收模块接收到超宽带发射模块所发射的超宽带冲激脉冲信号之后，先将接收到的超宽带冲激脉冲信号进行波形数据预处理，其中预处理包括脉冲信号去噪、滤波与平滑；并根据超宽带接收模块接收的超宽带冲激脉冲信号使用定位算法得到检测物体的具体位置信息，然后将接收到的超宽带冲激脉冲信号与检测物体的位置信息同物体信息数据库所储存的相应信息进行数据融合，提取出被检测目标物体的超宽带直达波和反射波冲激脉冲信号的特征信息，再根据被检测目标物体所求参数与现有的参数条件、物体信息数据库中存储的各种特性参数之间的计算公式计算出所要检测的物体内部信息的参数值,所述反射波冲激脉冲信号的特征信息包括接收的超宽带信号直达波和反射波的脉冲波形、脉冲宽度、脉冲幅度、脉冲功率、重复频率、脉冲延时、脉冲频率偏移及相位偏移； (6) 采用三维成像技术，通过显示模块将被检测物体的内部结构、实际位置及物体大小、形状以及所检测的参数和结果以图像、波形、数值方式显示出来。