[发明专利]搭载于TBM刀盘上的前向阵列雷达超前探测系统和方法

权利要求书

1.一种搭载于TBM刀盘上的前向阵列雷达超前探测装置系统，其特征在于：包括探测模块、处理模块和数据传输模块，其中：

探测模块包括：预留于TBM刀盘上的一个靠外侧的圆周上的多个槽位；置于刀盘预留槽位中的前方开口的金属保护盒；置于金属保护盒内的自发自收的雷达天线，且雷达天线的中心频率不同；置于雷达天线前方，保持刀盘完整性的非金属材质保护板；

处理模块包括：置于TBM后方控制室内的雷达主机；

数据传输模块包括连接雷达主机和雷达天线的光纤；转换光电信号的光电转换器；避免光纤缠绕断裂的光纤旋转连接器；

所述光纤旋转连接器，添加进原有的TBM刀盘与TBM本体之间的中心回转接头中，用于保证刀盘中不停旋转的光纤和刀盘后方保持不动的光纤的连接，避免光纤发射缠绕甚至断裂；

使用三种不同主频的雷达天线组成阵列雷达，可兼顾探测距离和探测分辨率。

2.如权利要求1所述的搭载于TBM刀盘上的前向阵列雷达超前探测装置系统，其特征在于：所述槽位为三个，均匀分布在TBM刀盘的一个外侧圆周上；其形状为圆形，大小与金属保护盒和非金属材质保护板一致；槽位内表面设有内螺纹，与金属保护盒和非金属材质保护板的外螺纹匹配。

3.如权利要求1所述的搭载于TBM刀盘上的前向阵列雷达超前探测装置系统，其特征在于：所述金属保护盒覆盖雷达天线侧面和后方，在前方留有开口，供天线探测使用，所述金属保护盒形状为圆柱形，外表面设有外螺纹，与预留槽位内螺纹匹配。

4.如权利要求1所述的搭载于TBM刀盘上的前向阵列雷达超前探测装置系统，其特征在于：所述金属保护盒前半部分内部设内螺纹，与非金属材质保护板外螺纹匹配，所述金属保护盒后方预留小孔供传输探测数据的光纤通过。

5.如权利要求1所述的搭载于TBM刀盘上的前向阵列雷达超前探测装置系统，其特征在于：所述雷达天线置于金属保护盒内，共有三个，自发自收，其主频分别为50MHz、100MHz和200MHz。

6.如权利要求1所述的搭载于TBM刀盘上的前向阵列雷达超前探测装置系统，其特征在于：所述雷达天线前方设置非金属材质保护板，所述非金属材质保护板形状为圆形，大小与预留槽位和金属保护盒一致，所述非金属材质保护板有前后两段，前大后小，均布设有外螺纹，分别与预留槽位和金属保护盒的内螺纹匹配。

7.如权利要求1所述的搭载于TBM刀盘上的前向阵列雷达超前探测装置系统，其特征在于：所述雷达主机置于TBM后方控制室内，用于分析、处理、展示三个雷达天线探测所得的时间剖面图，并且可利用BP算法处理探测所得结果，进行高分辨率三维成像。

8.如权利要求1所述的搭载于TBM刀盘上的前向阵列雷达超前探测装置系统，其特征在于：所述转换光电信号的光电转换器，包括光发射器和光接收器，用于雷达主机和雷达天线使用的电信号和光纤传输使用的光信号的相互转换。

9.一种利用权利要求1所述的搭载于TBM刀盘上的前向阵列雷达超前探测装置系统的超前探测方法，包括以下步骤：

雷达天线通过沿圆周轨道的运动实现对目标散射回波的多角度信息采集，多角度采集到的回波信号中的相位信息反映了目标中心的三维空间相对位置关系，利用BP算法对回波信号的相干处理实现对目标的三维分辨成像；

针对成像区域内的任意一个待成像点，计算该点距离每个合成孔径天线位置的时延，在各道接收回波上搜索对应于该点相应的幅值，通过将各道回波中相应位置处的幅值相干叠加从而完成成像。