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毫米波宽带成像测量雷达及其关键技术研究

毫米波宽带成像测量雷达及其关键技术研究
毫米波宽带成像测量雷达及其关键技术研究

毫米波雷达简介

毫米波雷达 地面通信或地面中继通信。利用毫米波天线的窄波毫米波雷达

在毫米波波段可提供兆瓦级的峰值功率。在低噪声混频器方面,肖特基二极管(见晶体二极管、肖特基结)混频器在毫米波段已得到应用,在100吉赫范围,低噪声混频器噪声温度可低至500K(未致冷)或100K(致冷)。此外,在高增益天线、集成电路和鳍线波导等方面的技术也有所发展。70年代后期以来,毫米波雷达已经应用于许多重要的民用和军用系统中,如近程高分辨力防空系统、导弹制导系统、目标测量系统等。 4应用 ①导弹制导:毫米波雷达的主要用途之一是战术导弹的末段制导。毫米波导引头具有体积小、电压低和全固态等特点,能满足弹载环境要求。当工作频率选在35吉赫或94吉赫时,天线口径一般为10~20厘米。此外,毫米波雷达还用于波束制导系统,作为对近程导弹的控制。②目标监视和截获:毫米波雷达适用于近程、高分辨力的目标监视和目标截获,用于对低空飞行目标、地面目标和外空目标进行监测。③炮火控制和跟踪:毫米波雷达可用于对低空目标的炮火控制和跟踪,已研制成94吉赫的单脉冲跟踪雷达。④雷达测量:高分辨力和高精度的毫米波雷达可用于测量目标与杂波特性。这种雷达一般有多个工作频率、多种接收和发射极化形式和可变的信号波形。目标的雷达截面积测量采用频率比例的方法。利用毫米波雷达,对于按比例缩小了的目标模型进行测量,可得到在较低频率上的雷达目标截面积。此外,毫米波雷达在地形跟踪、导弹引信、船用导航等方面也有应用。 5特点 与微波雷达相比,毫米波雷达的特点是: ①在天线口径相同的情况下,毫米波雷达有更窄的波束(一般为毫弧度量级),可提高雷达的角分辨能力和测角精度,并且有利于抗电子干扰、杂波干扰和多径反射干扰等。 ②由于工作频率高,可能得到大的信号带宽(如吉赫量级)和多普勒频移,有利于提高距离和速度的测量精度和分辨能力并能分析目标特征。 ③天线口径和元件、器件体积小,宜于飞机、卫星或导弹载用。 6传播特性 毫米波在大气中的传播损失主要来自水蒸汽和氧分子对电磁能量的谐振吸收。传播损失与工作频率有一定的关系(见图)。在各谐振点之间存在着损失较小的以35吉赫、94吉赫、140吉赫、220吉赫等频率为中心的窗口。各窗口宽度不等,约为几十吉赫。毫米波雷达的工作频率选在这些窗口之内。图中还表示出在有雨、有雾等条件下,传播损失与工作频率的关系。在毫米波波段,这种损失主要来源于雨和雾对电磁能量的吸收。在有雨、有雾等条件下,毫米波的传播损失比微波严重得多,而且频率“窗口”不复存在。与光波(红外、可见光、紫外光)相比,毫米波在云雾、烟、尘中传播的损失要小得多。以传播损失来说,毫米波雷达比激光雷达优越。

学科前沿讲座报告-毫米波合成多孔径雷达(SAR)的发展状况及应用前景

学科前沿讲座论文 毫米波波合成多孔径雷达(SAR) 的研究现状以及在民用领域的发展前景 姓名: 学号: 班级:07043301 时间:2010年6月7日 指导老师:李跃华

引言: SAR成像技术诞生于20世纪50年代,在50多年的发展过程中,从低分辨率、单波段、单极化、单模式、单基地、单平台、单视角,到高分辨率、多波段、多极化、多模式、多基地、多平台、多视角,再到干涉体制的出现以及动目标的显示,充分显示了其在对地观测中的卓越性能。[1] SAR成像技术通过遥感平台和传感器获得地面物体的遥感图像,从遥感图像中获得所需的各种信息。由于毫米波的诸多优势,毫米波SAR技术已经逐渐成为多孔径雷达成像技术的主流。 毫米波SAR的优势[2]:1.体积小、重点轻 2.成像算法简单、分辨率高 3.目标棱角效应明显,利于目标外形特性提取 4.要求高精度平台运动补偿和天线指向稳定 5.电子对抗性能相对较强 本文将从SAR的发展现状以及毫米波SAR的优势以及其在民用方面的发展前景等方面做出简要的阐述。 毫米波SAR的发展现状: (一)总体概况。毫米波雷达通常通过发射和接收宽带信号,经过一定的信号处理方法从目标回波信号中提取信息,并以此信息判断不同目标之间的差异性,从而识别出感兴趣的目标。在毫米波体制下最有效的目标识别方法是利用毫米波雷达的宽带高分辨特性,对目标进行成像。雷达成像有距离维(一维)成像,二维成像和三维成像三种。雷达的二维成像已经成功地应用于SAR目标识别,但由于多维成像有许多理论和技术难题需要解决,目前条件下,还难以在导引头上获得成功应用。一维高分辨成像由于不受目标到雷达到距离、目标与雷达之间的相对转角等因素的限制,且计算量小,在毫米波雷达精确制导中已经有成功的应用。一维高分辨距离成像,主要是把雷达目标上的强散射点沿视线方向投影,形成反映目标结构的时间(距离)幅度关系。实际应用中,为了提高成像的分辨特性,常采用各种超分辨谱估计方法。一维距离像作为主要的信息来源用于目标识别已经得到了成功的应用,但由于距离像敏感于目标相对雷达姿态角,为了使识别系统具备对目标进行全方位识别的能力,需要用目标的全姿态角测量数据进行建模,此时,需要很大的数据存储量,还要对所有的模板进行实时检索。因此,出现了各种改进方法。目的主要是减少匹配模板的数目和相关匹配中的运算量,以缩短模板的检索时间和提高实时性。改进的方法之一是对距离像进行各种变换提取各种变换特征,以减少存贮量和分类识别的运算量,同时最大限度地保留目标信息,由此开发了各种基于距离像的变换特征目标识别方法。

探地雷达成像算法研究

探地雷达成像算法研究 摘要 探地雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)集无损检测、穿透能力强、分辨率高等众多优点而成为检测和识别地下目标的一种有效技术手段。性能优良的探地雷达成像方法有助于精确定位地下目标,同时提高对目标的检测和识别能力,从而推动探地雷达在城市质量监控、地质灾害、考古挖掘、高速公路无损检测、地雷探测等各个方面得到更广泛的应用。 本文以中国电波传播研究所的探地雷达LD-2000为实验设备,从中读取探测数据。以MATLAB为软件平台,实现了探地雷达数据的显示、处理、成像几个部分。其中数据显示方式包括数据的波形堆积图,剖面面色阶图以及带数据波形图;数据处理部分包括直达波的去除、背景噪声的去除、振幅增益等;雷达成像算法部分主要采用波前成像算法和投影层析成像算法。

Imaging Algorithm of Ground Penetrating Radar ABSTRACT GPR (Ground Penetrating Radar, referred GPR) set of non-destructive testing, penetration ability, many advantages of high resolution detection and identification of underground and become the target of an effective technical means. Excellent performance GPR imaging approach helps pinpoint underground targets, while increasing the target detection and identification capabilities, thereby promoting the quality of ground penetrating radar surveillance in the city, geological disasters, archaeological excavation, highway nondestructive testing, mine detection, etc. aspects to be more widely used. In this paper, China Institute of Radiowave Propagation GPR LD-2000 for the experimental apparatus, reads probe data. MATLAB as the software platform to achieve a ground-penetrating radar data display, processing, imaging several parts. Wherein the data includes a data waveform display stacked, with a cross-sectional side view and a gradation data waveform; data processing section includes the removal of the direct wave, the background noise removal, the amplitude gain, etc.; radar imaging algorithm some of the major imaging algorithm and the wavefront projection tomography algorithms.

24G毫米波雷达在机车测距及避撞应用的探索

24G毫米波雷达在机车测距及避撞应用的探索 最近接到一个项目,需要在机车上设计一款雷达产品,主要用于轨道交通 方面的机车测距和避撞。在网上搜寻了一段时间,可以选择的有激光雷达、超 声波雷达、红外雷达和毫米波雷达。对比了各个雷达的特点,激光雷达具有探 测距离远,探测精确的特点,但是容易受到雨雾,特别是下雪和粉尘的干扰, 这个在轨道交通行业中适应性不是很好。超声和红外雷达,具有价格低,设计 简单的优点,但是同样容易受到温度变化的影响,在南方和北方会有很大的差别,另外探测的距离也有限。毫米波雷达探测的介质是电磁波,具有探测距离远、穿透能力强、环境适应性强以及实时性好等优点,尤其是波长较短者。 俗话说万事开头难!在搜寻了各大厂商的方案之后,最终选择了UMS 的 24G 雷达方案,选择这个方案有几点好处: 1)方案比较灵活,可以选择集成度高、设计相对简单的单发双收的雷达芯片。也可利用分立器件自由组合出多个收发结合的方案,这样可以探测更加精 准和扩展更广阔的探测范围。 2)拥有业界唯一的GaAs 工艺,工作温度范围为-40 度125 度,适用于机车工作环境。 3)开发工具和参考资料比较齐全。 在笔者的项目中,选择的是集成度较高的单芯片方案CHC2442-QPG。从图1 CHC2442-QPG 的内部架构,可以看出其内部集成了低噪声的VCO、Tx PA、混频器、接收LNA 和中频放大器等核心功能。只需加上DSP 处理单元就可以 完成雷达的功能设计。如图2 UMS 机车24G 雷达模块原理框图所示,雷达模块支持单发双收和一路视频,与车载控制单元之间通过CAN 总线以及以太网 进行通讯。

毫米波雷达在安防上的应用

毫米波雷达在安防上的应用 一、安防系统划分 安防系统按照其作用范围划分可以分为周界安防和区域安防。周界安防主要作用于围界,为‘线’式安防。而区域安防主要作用于一个平面,为‘面’式安防。随着社会的发展,人们对安全防护的等级的要求也越来越高。迫切希望通过一种技术实现围界安防和区域安防,做到前期能提前预警,后期又能形成持续有效的追踪。这时毫米波雷达安防技术手段完美解决了上述问题。 目前,国内外应用较多的周界安防系统可以分为以下几种类型:视频监控;红外对射、激光对射;振动电缆、振动光纤、泄漏电缆;毫米波雷达。 视频监控系统是一种重要的安全防范系统,主要由摄像机、监视器、控制平台、录像/回放设备等组成。视频监控系统通常不是作为实时监控手段,而是事后调取录像,追查线索时使用。不能及时有效的处理警报。并且受天气(雨、雪、雾)、光线(夜间)影响较大。监控的范围会大大降低,并且很容易产生漏警。造成严重的安防防护隐患。 红外对射的工作原理是:利用红外发光二极管发射的红外射线,再经过光学透镜做聚焦 处理,使光线传至很远距离,最后光线由接收端的光敏晶体管接收。当有物体挡住发射端发射的红外射线时,由于接收端无法接收到红外线,所以会发出警报。红外对射安防系统缺陷较大,飞鸟、动物、温度、光线、空气流动、雾气、雨雪等等环境因素以及安装方式、角度、位置等因素都很容易引发误报。

线缆型防护系统主要有震动电缆、泄漏电缆、振动光缆。震动电缆和振动光缆都安装在金属护栏上。而泄漏电缆通常需要埋入地下1米。 震动电缆主要缺点是在大风天气条件时,无法正常工作,会产生非常多的误警。 振动电缆对振动敏感,并随温度变化而变化,因此误报率高,维护成本高。 泄漏电缆则存在施工复杂,地面受潮积水后影响系统工作的问题。 二、毫米波雷达原理 毫米波雷达作用于安防是最近新兴的技术,原理是电磁波由发射机通过雷达天线发射,遇到障碍物反射,再由接收机接收。根据收发之间的时间差测得目标的位置数据。 在特大暴雨时,雷达性能会降低,减少其监测范围。 总而言之,上述防护系统各有优缺点,没有哪一套系统能够独立解决全部问题。三、毫米波雷达优势 市场需求能够促进技术发展。为了弥补上述系统的不足,毫米波雷达逐渐走进安防领域。随着技术的进步,器件成本的下降,原本用于军事领域的毫米波雷达用于安防已不是问题。 新型毫米波安防雷达采FMCW技术,实现了对监测区内空间无任何间断全程覆盖,具有体积小、重量轻、可靠性高以及距离盲区小、无速度盲点、高距离分辨力、良好的抗干扰性能等优点。与红外对射系统相比,安防雷达提供的是一个具有一定高度和厚度的连续的毫米波雷达墙,没有钻越和跳越的可能。与线缆型系统相比,安防雷达不仅能对侵入目标进行定位,而且可以获取监控场景内移动物体的速度、方向、距离、角度信息,24小时无间隙监控。与具有同步变焦激光补光灯的高速球型摄像机配合,可以实现目标跟踪,不仅可以立即定位入侵点位,而且能够获得很好的图像信息,便于安保人员做出快速响应,从而避免事故发生。 毫米波雷达的优势在于,单台雷达可以实现360°区域覆盖,任何具有一定表面积的

2018年国内毫米波雷达市场规模将达60亿元,同比增长44%

2018年国内毫米波雷达市场规模将达60亿 元,同比增长44% 毫米波雷达是ADAS关键的一个传感器,在汽车的周身配置中以1+4或者1+2的方案为主,其中的1多指的是前向的长距雷达,一般用于FCW、ACC、AEB等功能,以77GHz 居多,2或者4是指侧向以及后向中短距雷达,一般用于BSD、LCA、LKA、EBA、PA、FCW,以24G居多。 长久以来,毫米波雷达的技术掌握在国外厂商手中,据高工智能产业研究院(GGAI)报告称,雷达芯片厂商有英飞凌、ST、NXP、TI,而主要的雷达供应商有博世(24 GHz、77GHz)、大陆(24 GHz、77GHz)、海拉(24GHz)、电装(77GHz)、采埃孚天合(77GHz)、德尔福(77GHz)、奥托立夫(24 GHz、77GHz)。这些厂商占据了全球毫米波雷达市场70%以上的份额。 但市场才刚刚开始,目前乘用车中基于毫米波的ADAS 功能,安装率仅5%左右,国外会在10%左右。而国内乘用车在2018-2020年会保持5%的复合增长率,到2020年汽车行业整体销售量达到3300万辆。 高工智能产业研究院(GGAI)发布报告称,2018年国内毫米波雷达市场规模将达60亿元,同比增长44%。到2025

年,市场规模有望达到270亿元人民币。 从这些数据可以看出,毫米波雷达的需求将会在未来10年逐渐上升,无论国内外都会遵循这样的规律。因此,虽然国外毫米波雷达巨头实力雄厚,但目前市场还处在早期,国内雷达厂商可以通过10到15年的努力,从自主品牌OEM 入手,积累一定的技术和市场能力。 从毫米波雷达大的两个方向上来看,24GHz的雷达技术已经相当成熟,下一代的雷达是77GHz,国内外厂商都处在初期,差距相对不大。因此国内供应商大都从后者入手,希望在新技术的研发中,能够挣得一点机会。 从2013年开始,国内开始涌现出一些24GHz、77GHz 供应商,24GHz有部分厂商做到了量产,但77GHz的到现在能量产的也寥寥无几。其中不仅有技术、工艺、生产制造的难点,还有销售渠道,原材料供应商的问题。 《高工智能汽车》采访了国内专门研发生产77GHz雷达的莫吉娜科技副总裁童豪良,作为一家初创公司,莫吉娜的雷达将会在年底前同OEM签下SOP,主要客户是商用车OEM。 高德团队背景真的很管用 莫吉娜科技于2015年在美国硅谷创建,2017年落户上海。公司致力于设计、开发自动驾驶和智能交通领域的传感器产品和数据融合计算解决方案。

毫米波雷达的应用及发展

第19卷第4期2004年8月 光电技术应用 ELECTRO-OPTIC TECH NOLOGY APPLICATION Vol.19,No.4 Aug.2004毫米波雷达的应用及发展 同武勤,凌永顺,蒋金水,张鑫 (合肥电子工程学院,安徽合肥230037) 摘要:随着毫米波技术的应用,毫米波频率的雷达也得到了更深的研究和发展.毫米波雷达具有导引精度高、抗干扰能力强、多普勒分辨率高、等离子体穿透能力强等特点;因此其广泛的用于末制导、引信、工业、医疗等方面.评述了毫米波雷达的优缺点,以及它的应用,详细阐述了军用毫米波雷达发展的新技术和新方法. 关键词:毫米波;毫米波雷达;毫米波集成电路;毫米波雷达应用 中图分类号:TN958.5文献标识码:A Application and Development of M illimeter Wave Radar TONG Wu-qin,LING Yong-shun,JIANG Jin-shui,ZHANG Xin (Electronic Eng ineering I nstitute,Hefei230037,China) Abstract:With the development of millimetre w ave(M MW)technology,the MMW radar has been stud-ied and developed.Based on the features such as high guidance precision,better ant-i jamming ability, high Doppler resolution and plasma penetration ability etc,the M MW radar has been w idely used in end g uidance,fuse,industry and medical treatment etc.The features and applications are discussed in this pa-per,and the new technolog y and methods of the military M MW radar are presented. Key words:millimetre w ave;MM W radar;M MW integrated circuit;application of M MW radar 毫米波雷达技术的研究起步很早,有文献称,在二战结束前后即已开始,19世纪50年代就已在毫米波器件研制及毫米波传播损耗,水蒸汽与氧气等吸收谱等方面均已取得相当成就,并已研制成功机场交通管制用的毫米波雷达[1,2].最初,对发展毫米波雷达的推动力主要来自要在用小口径天线即可获得比微波雷达更窄的天线波束,高的天线增益.窄波束具有的高分辨率和由于空间选择性好而带来的高抗干扰能力. 近年来海湾战争、科索沃战争的实践已经表明,/远程打击,精确打击0技术在军事应用中非常重要,高精度、高分辨率测量、精确制导和精确目标指示、实现自动目标识别(AT R)等需求对毫米波(M MW)雷达的发展提供了巨大的新的推动力. 毫米波雷达的应用主要限制在近程雷达上,其主要原因有两个:一是难以获得要求的高发射功率和相应的低损耗传输馈线;二是毫米波在大气中传输时损耗大.例如,在8m m和3mm窗口,单程传播损耗分别为0.08dB/km和0.3dB/km 左右[3]. 1毫米波雷达的系统概念 如图1所示,发射信号按雷达计算机控制的速率,通过双工器输出.回波信号的返回时间也由该计算机控制,该信号被输入到接收机,在此, 收稿日期:2004-02-24 作者简介:同武勤(1980-),男,陕西韩城人,硕士研究生,研究方向为毫米波电子对抗研究;凌永顺(1937-),男,安徽定远人,中国工程院院士,研究方向为电子工程;蒋金水(1964-),男,安徽含山人,副教授(博士后),研究方向为毫米波对抗;刘勇(1982-),男,四川资阳人,研究方向为雷达对抗.

毫米波雷达技术及其发展趋势

1.引言 毫米波的工作频率介于微波和光之间,因此兼有两者的优点。它具有以下主要特点: 1)极宽的带宽。通常认为毫米波频率范围为26.5~300GHz,带 宽高达273.5GHz。超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收,在大气中传播时只能使用四个主要窗口,但这四个窗口的总带宽也可达 135GHz,为微波以下各波段带宽之和的5 倍。这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力。 2)波束窄。在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束 窄得多。例如一个 12cm的天线,在9.4GHz时波束宽度为18度,而94GHz时波速宽度仅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰 地观察目标的细节。 3)与激光相比,毫米波的传播受气候的影响要小得多,可以认为具有全天候特性。 4)和微波相比,毫米波元器件的尺寸要小得多。因 此毫米波系统更容易小型化。由于毫米波的这些特点,加上在电子对抗中扩展频段是取得成功的重要手段。毫米波技术和应用得到了迅速的发展。 2.毫米波技术的应用 表面上看来毫米波系统和微波系统的应用范围大致是一样的。但实际上两者的性能有很大的差异,优缺点正好相反。因此毫米波系统经常和微波系统一起组成性能 互补的系统。下面分述各种应用的进展情况。 2.1毫米波雷达 毫米波雷达的优点是角分辨率高、频带宽因而有利于采用脉冲压缩技术、多普勒颇移大和系统的体积小。缺点是由于大气吸收较大,当需要大作用距离时所需的发 射功率及天线增益都比微波系统高。下面是一些典型的应用实例。 2.1.1 空间目标识别雷达它们的特点是使用大型天线以得到成像所需的角分辨率和足够高的天线增益,使用大功率发射机以保证作用距离。例如一部工作 于35GHz的空间目标识别雷达其天线直径达36m。用行波管提供10kw的发射功率,可以拍摄远在16,000km处的卫星的照片。一部工作于 94GHz的空间目标识别雷达的天线直径为13.5m。当用回族管提供20kw的发射功率时,可以对14400km 远处的目标进行高分辨率摄像。 2.1.2汽车防撞雷达因其作用距离不需要很远,故发射机的输出功率不需要很高,但要求有很高的距离分辨率(达到米级),同时要能测速,且雷达的体积 要尽可能小。所以采用以固态振荡器作为发射机的毫米波脉冲多普勒雷达。采用脉冲压缩技术将脉宽压缩到纳秒级,大大提高了距离分辨率。利用毫米波多普勒颇 移大的特点得到精确的速度值。 2.1.3直升飞机防控雷达现代直升飞机的空难事故中,飞机与高压架空电缆相撞造成的事故占了相当高的比率。因此直升飞机防控雷达必须能发现线径较细 的高压架空电缆,需要采用分辨率较高的短波长雷达,实际多用3mm雷达。 2.1.4精密跟踪雷达实际的精密跟踪雷达多是双频系统,即一部雷达可同时工作于微波频段(作用距离远而跟踪精度较差)和毫米波频段(跟踪精度高而作

毫米波雷达的应用及发展趋势

87 科协论坛·2009年第1期 (下)科研探索 与知识创新 1 引言 最初,对发展毫米波雷达的推动力主要来自于用小口径天线即可获得比微波雷达更窄的天线波束,更高的天线增益。窄波束具有高分辨率和由于空间选择性好而带来的高抗干扰能力。近年来海湾战争、科索沃战争的实践已经表明,“远程打击,精确打击”技术在军事应用中非常重要,高精度、高分辨率测量、精确制导和精确目标指示、实现自动目标识别(ATR)等需求对毫米波(MMW)雷达的发展提供了巨大的新的推动力。毫米波雷达的应用主要限制在近程雷达上,其主要原因有两个:一是难以获得要求的高发射功率和相应的低损耗传输馈线;二是毫米波在大气中传输时损耗大,例如,在8mm 和3mm 窗口,单程传播损耗分别为0.08dB/km 和0.3dB/km 左右。 2 毫米波雷达的系统概念 如图1所示,发射信号按雷达计算机控制的速率,通过双工器输出。回波信号的返回时间也由该计算机控制,该信号被输入到接收机,在此,它经下变频处理并采样。得到的信号由数字脉冲压缩系统压缩处理。该数字信号被记录在一个“廉价硬盘冗余阵列”(redundant array of inexpensive disks)(RAID)记录系统上,并且也输入到一个阵列处理机上, 该阵列处理机对这些数字实施综合处理。 3 毫米波雷达的优缺点 (1)毫米波雷达的优点与其他传感器系统比较,毫米波雷达有如下优点:1)高分辨率,小尺寸;由于天线和其他的微波元器件尺寸与频率有关,因此毫米波雷达的天线和微波元器件可以较小,小的天线尺寸可获得窄波束;2)干扰,大气衰减虽然限制了毫米波雷达的性能,但有助于减小许多雷达一起工作时的相互影响;3)与常常用来与毫米波雷达相比的红外系统相比,毫米 波雷达的一个优点是可以直接测量距离和速度信息。 (2)毫米波雷达的缺点1)与微波雷达相比,毫米波雷达的性能有所下降,原因如下:①发射机的功率低;②波导器件中的损耗大;2)与天气的关系很大,降雨时更为严重;3)在防空环境中,不可避免的会出现距离模糊和速度模糊;4)毫米波器件昂贵,不能大批量生产装备。 4 毫米波雷达的应用需求与特征4.1 对毫米波雷达的应用需求 (1)进行高精度、高分辨测量,精确制导和目标指示;(2)获得宽带信号与增大回波信号多普勒带宽;(3)获得高天线增益,获得高雷达能量(发射机平均功率,发射天线增益和接收天线口径的乘积,即PavGtAr); (4)获得精细的距离———多普勒图像和目标识别;(5)测量复杂目标的结构;(6)改善雷达的抗干扰能力;(7)观测小尺寸目标;(8)空间雷达,空间飞行器交汇雷达;(9)受体积、重量严格限制的平台上的雷达,例如安装在坦克、导弹、飞机,特别是直升机和无人机等上的雷达,例如导弹上的寻的头,机载地形跟随,地形回避等; (10)低角跟踪、测高、抑制多径干扰;(11)毫米波无源探测。4.2 毫米波对目标高精度探测 目标的高分辨测量,在纵向距离维,主要依靠大的雷达信号瞬时带宽(Δf=1GHz),其理论距离分辨Δθ。 ΔRcr=λ/(2Δθ) 由于毫米波雷达波长比微波雷达短许多,故为获得同样的ΔRcr ,Δθ可相应降低,因而实现转角Δθ所需的目标飞行时间(亦称雷达观察时间)也相应降低,这对在远距离高机动飞行目标(例如在空间变轨的卫星和导弹目标)进行成像特别有意义。为了说明这一点,若设目标相对于雷达的切向飞行速度为υtang ,目标至雷达的距离为Rt ,为实现要求的横向分辨率ΔRcr 所需时间为Tobs ,则有:Tobs=λRt/(2υtang ΔRcr)。图2中a为对λ=8.57mm ,图中b为对λ=3cm 时要求的观察时间Tobs 与目标相对于雷达的切向飞行速度Vtang 的关系图。将来Rt设为1000km ,要求的△Rcr 为0.3m。由此不难看出,如果目标远离雷达,即使是对高速飞行导弹目标,为了获得很高的横向分辨率,对雷达观察时间的要求仍是很高,因此,即使采用X波段,仍嫌不够,必须毫米波波段雷达。 毫米波雷达的应用及发展趋势 □ 刘荣丰 李 博 (91550部队第210所 辽宁·大连 116023) 摘 要 毫米波雷达具有导引精度高、抗干扰能力强、多普勒分辨率高、等离子体穿透能力强等特点;因此其广泛的用于末制导、引信、工业、医疗等方面。本文评述了毫米波雷达的优缺点,以及它的应用,详细阐述了军用毫米波雷达发展的新技术和新方法。 关键词 毫米波 毫米波雷达 毫米波集成电路 毫米波雷达应用 中图分类号:TN95 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2009)01-087-02

雷达目标识别

目标识别技术 2009-11-27 20:56:41| 分类:我的学习笔记| 标签:|字号大中小订阅 摘要: 针对雷达自动目标识别技术进行了简要回顾。讨论了目前理论研究和应用比较成功的几类目标识别方法:基于目标运动的回波起伏和调制谱特性的目标识别方法、基于极点分布的目标识别方法、基于高分辨雷达成像的目标识别方法和基于极化特征的目标识别方法,同时讨论了应用于雷达目标识别中的几种模式识别技术:统计模式识别方法、模糊模式识别方法、基于模型和基于知识的模式识别方法以及神经网络 模式识别方法。最后分析了问题的可能解决思路。 引言: 雷达目标识别技术回顾及发展现状 雷达目标识别的研究始于"20世纪50年代,早期雷达目标特征信号的研究工作主要是研究达目标的有效散射截面积。但是,对形状不同、性质各异的各类目标,笼统用一个有效散射面积来描述,就显得过于粗糙,也难以实现有效识别。几十年来,随着电磁散射理论的不断发展以及雷达技术的不断提高,在先进的现代信号处理技术条件下,许多可资识别的雷达目标特征信号相继被发现,从而建立起了相应的目标 识别理论和技术。 随着科学技术的飞速发展,一场以信息技术为基础、以获取信息优势为核心、以高技术武器为先导的军事领域的变革正在世界范围内兴起,夺取信息优势已成为夺取战争主动权的关键。电子信息装备作为夺取信息优势的物质基础,是推进武器装备信息化进程的重要动力,其总体水平和规模将在很大程度上反 映一个国家的军事实力和作战能力。 雷达作为重要的电子信息装备,自诞生起就在战争中发挥了极其重要的作用。但随着进攻武器装备的发展,只具有探测和跟踪功能的雷达也已经不能满足信息化战争的需要,迫切要求雷达不仅要具有探测和跟踪功能,而且还要具有目标识别功能,雷达目标分类与识别已成为现代雷达的重要发展方向,也是未来雷达的基本功能之一。目标识别技术是指:利用雷达和计算机对遥远目标进行辨认的技术。目标识别的基本原理是利用雷达回波中的幅度、相位、频谱和极化等目标特征信息,通过数学上的各种多维空间变换来估算目标的大小、形状、重量和表面层的物理特性参数,最后根据大量训练样本所确定的鉴别函数,在分类器中进行识别判决。目标识别还可利用再入大气层后的大团过滤技术。当目标群进入大气层时,在大气阻力的作用下,目标群中的真假目标由于轻重和阻力的不同而分开,轻目标、外形不规则的目标开始减 速,落在真弹头的后面,从而可以区别目标。 所谓雷达目标识别,是指利用雷达获得的目标信息,通过综合处理,得到目标的详细信息(包括物理尺寸、散射特征等),最终进行分类和描述。随着科学技术的发展,武器性能的提高,对雷达目标识别 提出了越来越高的要求。 目前,目标识别作为雷达新的功能之一,已在诸如海情监控系统、弹道导弹防御系统、防空系统及地球物理、射电天文、气象预报、埋地物探测等技术领域发挥出很大威力。为了提高我国的军事实力,适应未来反导弹、反卫、空间攻防、国土防空与对海军事斗争的需要,急需加大雷达目标识别技术研究的力度雷达目标识别策略主要基于中段、再入段过程中弹道导弹目标群的不同特性。从结构特性看,飞行中段

毫米波相控阵雷达及其应用发展_石星

文章编号:1001-893X(2008)01-0006-07 毫米波相控阵雷达及其应用发展* 石星 (中国西南电子技术研究所,成都610036) 摘要:概述了毫米波相控阵雷达的特点,介绍了电扫原理和主要毫米波电扫技术,以及相位控制扫描和多种移相器技术。针对毫米波相控阵雷达的特点,叙述了其主要应用领域,结合雷达和半导体技术对毫米波相控阵雷达的发展进行了展望。 关键词:毫米波雷达;相控阵雷达;电扫天线;移相器;数字波束形成 中图分类号:TN958.92文献标识码:A M illi m eter-W ave Phased-Array Radar and its Application Progress S H I X i ng (Southw est China I nstitute o f E lectron ic Techno l o gy,Chengdu610036,Ch i n a) Abstract:The characteristics ofM illi m eter-W ave(MMW)Phased-A rray R adar(P AR)are descri b ed, t h e pr i n ciple of electron ica ll y scanned array(ESA)and pri m ary e l e ctronically scanned techn i q ues for MMW array are presented,as w ell as phase-con tro lled scan and phase shifter techn iques.M a i n app lication fields ofMMW P AR are ill u m i n ated and its progress is antici p ated on the basis o f radar and se m iconductor techniques. Key w ords:MMW radar;phased-array radar(PAR);electr onically scanned array(ESA);phase sh ifter; dig ita l bea m for m i n g(DBF) 1概述 随着雷达技术的发展以及不同应用领域日益提高的需要,远距离和高数据率、宽带和高分辨、多目标跟踪和识别、低截获和抗干扰、多功能和高可靠已经成为现代侦察、监视以及火控等雷达的基本要求。毫米波同相控阵雷达的发展和结合应用,在多个方面适应了现代雷达发展的这些需求。 毫米波段(1~10mm)相对应的频率为30~ 300GH z,其低端毗邻厘米波段,具有厘米波段全天候的特点,高端邻接红外波段,具有红外波的高分辨力特点。毫米波雷达波束窄,角分辨力高,频带宽,隐蔽性好,抗干扰能力强,体积小,重量轻。与红外、激光设备相比较,它具有很好的穿透烟、尘、雨、雾的传播特性,具备良好的抗干扰、反隐身、反低空突防和对抗反辐射导弹(/四抗0)的能力。由于受器件功率和大气条件的影响,毫米波雷达的作用距离受到了一定限制,但这并没有妨碍毫米波雷达的广泛应用。 相控阵雷达,特别是有源相控阵雷达,具有波束扫描快、波形变化灵活、功率孔径积大、易于全固态化和轻小型化、可靠性高等特点,容易实现天线共形设计并具备低截获概率和抗干扰的优良性能。自20世纪50年代末问世以来,相控阵雷达在地基、空基、海基和天基雷达中得到广泛的应用。特别是80年代后,砷化镓(Ga A s)等半导体器件的出现极大促进了有源相控阵雷达的迅速发展,有源相控阵雷达大量取代现役的机械扫描雷达,代表了现代雷达的 #6 # *收稿日期:2007-10-18;修回日期:2007-12-28

8分钟就懂的毫米波雷达系统及毫米波技术发展趋势

8 分钟就懂的毫米波雷达系统及毫米波技 术发展趋势 随着ADAS 普及率的提升,要能够全方位覆盖汽车周围环境的感测,一辆汽车会装载“长+ 中+ 短”多颗毫米波雷达,到了最终L5 级自动驾驶阶段甚至超过10 颗,预计2021 年全球毫米波雷达的出货量将达到8400 万个。 在上一篇《毫米波雷达在ADAS 中的应用》中,麦姆斯咨询提到随着ADAS 普及率的提升,要能够全方位覆盖汽车周围环境的感测,一辆汽车会装载“长+ 中+ 短”多颗毫米波雷达,到了最终L5 级自动驾驶阶段甚至超过10 颗,预计2021 年全球毫米波雷达的出货量将达到8400 万个。这是一个可预见的庞大市场,所以无论是传统的汽车Tier 1 厂商,还是新兴的初创企业,都纷纷加入到汽车雷达产业中来,希望能分一杯羹! 不过现实的竞争又是很残忍的。首先,汽车的空间容量有限,特别是现在汽车主流是向轻便、节能方向发展,别说增加零部件了;其次,精明的消费者只接受加量不加价,性能提高了,价格还得降低。所以,能不能抢到市场先机,摆在各家毫米波雷达厂商面前的主要问题是如何实现“更小巧、更便宜、更智能”的毫米波雷达!带着这些疑问,今天我们来了解一下车载毫米波雷达系统及其核心元器件,探一探毫米波雷达技术的发展趋势。 毫米波雷达系统基本结构在《认识毫米波雷达》文章中,我们

知道了毫米波雷达是基于多普勒原理,根据回波和发射波之间的时间差和频率差来实现对目标物体距离、速度以及方位的测量。根据辐射电磁波方式不同,毫米波雷达主要有脉冲和连续波两种工作方式(图1)。其中连续波又可以分为FSK(频移键控)、PSK(相移键控)、CW(恒频连续波)、FMCW(调频连续波)等方式。 图 1 、毫米波雷达工作方式 FMCW 雷达具有可同时测量多个目标、分辨率较高、信号处理复杂度低、成本低廉、技术成熟等优点,成为目前最常用的车载毫米波雷达,德尔福(Delphi)、电装(Denso)、博世(Bosch)等Tier 1 供应商均采用FMCW 调制方式。 以FMCW 为例(图2),毫米波雷达系统主要包括天线、前端收发组件、数字信号处理器(DSP)和控制电路,其中天线和前端收发组件是毫米波雷达的最核心的硬件部分。以下将分别详细介绍。

2018-2022年我国汽车雷达发展前景分析

中投顾问产业研究中心 中投顾问·让投资更安全 经营更稳健 2018-2022年我国汽车雷达发展前景分析 国内车载雷达发展综况 对于车载雷达来说,前端单片微波集成电路是毫米波雷达的关键部件,然而这项技术主要被国外零部件巨头垄断,国内在此领域尚处于起步阶段。此外,汽车零部件巨头对车载雷达的掌控除了硬件工艺本身之外,对于后端雷达信号的处理、决策及与整车控制系统之间的联动是其核心竞争力,国内车载雷达与车辆控制系统之间无法顺畅连接,造成国产车载雷达产业发展缓慢。 近几年,我国涌现出一批从事车载雷达研究与生产的创业公司,经过不懈努力,24GHz 和77GHz 车载雷达技术已获得突破,已实现量产,并得到广泛应用。对于79GHz 雷达产品的研制由于受到国外的技术封锁,目前大多还处于研发试验阶段。预计随着智能汽车行业的快速发展及国际79GHz 频段的开放,未来对79GHz 频段车载雷达有大量的需求,我国79GHz 车载雷达产业将迅速发展,与国外车载雷达企业之间的差距将进一步缩小,最终将实现车载雷达国产化。 汽车雷达市场发展前景 汽车智能化发展是大势所趋,通常而言,汽车驾驶智能化发展要经历五个层次,分别为:完全无智能化的层次、具有特殊功能的智能化层次、具有多项功能的智能化、有限制条件下的无人驾驶、全工况下的无人驾驶而ADAS 的普及又是未来无人驾驶的先行条件。在目前ADAS 的应用普及阶段,多种传感器融合是未来的趋势。其中包括超声波雷达、摄像头、红外线、激光雷达、毫米波雷达等,分析认为激光雷达和毫米波雷达将率先成为ADAS 系统主力传感器。 中投顾问发布的《2018-2022年中国汽车雷达行业深度调研及投资前景预测报告》分析认为,随着雷达技术的发展与进步,汽车雷达传感器将逐步应用用于汽车电子、无人机、智能交通等多个领域。汽车雷达的市场需求空间广阔,尤其是在各个汽车巨头加大无人驾驶汽车布局的背景下,作为无人驾驶汽车核心应用系统之一的汽车雷达传感系统,将迎来良好的发展前景。

一种合成孔径雷达图像特征提取与目标识别的新方法

第30卷第3期电子与信息学报Vol.30No.3 2008年3月 Journal of Electronics & Information Technology Mar.2008 一种合成孔径雷达图像特征提取与目标识别的新方法 宦若虹①②杨汝良①岳晋①② ①(中国科学院电子学研究所北京 100080) ②(中国科学院研究生院北京 100039) 摘 要:该文提出了一种利用小波域主成分分析和支持向量机进行的合成孔径雷达图像特征提取与目标识别的新方法。该方法对图像小波分解后提取低频子带图像的主成分分量作为目标的特征,利用支持向量机进行分类完成目标识别。实验结果表明,该方法可以明显提高目标的正确识别率,是一种有效的合成孔径雷达图像特征提取和目标识别方法。 关键词:合成孔径雷达;小波变换;主成分分析;支持向量机;识别 中图分类号:TN957.52 文献标识码:A 文章编号:1009-5896(2008)03-0554-05 A New Method for Synthetic Aperture Radar Images Feature Extraction and Target Recognition Huan Ruo-hong①②Yang Ru-liang①Yue-Jin①② ①(Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China) ②(Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China) Abstract: This paper presents a new method for synthetic aperture radar images feature extraction and target recognition which based on principal component analysis in wavelet domain and support vector machine. After wavelet decomposition of a SAR image, feature extraction is implemented by picking up principal component of the low-frequency sub-band image. Then, support vector machine is used to perform target recognition. Results are presented to verify that, the correctness of recognition is enhanced obviously, and the method presented in this paper is a effective method for SAR images feature extraction and target recognition. Key words: Synthetic Aperture Radar (SAR); Wavelet transform; Principal Component Analysis (PCA); Support Vector Machine (SVM); Recognition 1引言 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像目标识别是SAR图像解译和分析的重要组成部分,具有重要的商业和军事价值,是国内外SAR图像处理和模式识别领域的研究热点。特征提取是SAR图像目标识别过程中最重要的一步。为了得到可靠的目标识别结果,用于识别的特征必须在分类空间上具有良好的类内凝聚性和类间差异性[1]。目标识别过程的另一个关键步骤是分类方法的选择,分类方法性能的优劣,直接影响到最后的识别结果。 本文提出了一种利用小波域主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和支持向量机[2](Support Vector Machine,SVM)进行的SAR图像特征提取和目标识别方法。对小波分解得到的低频子带图像进行主成分分析[3]提取目标特征,得到的特征向量用支持向量机分类完成目标识别。用MSTAR数据对该方法进行验证,结果表明,该方法可以有效地提高目标的正确识别率。 2006-08-15收到,2007-01-05改回2目标识别步骤 本文的识别过程如图1所示由3个步骤组成:(1)图像预处理。对图像数据进行规则化调整。(2)特征提取。通过二维离散小波变换将图像变换到不同分辨率下的小波域;对低频子带图像进行主成分分析后提取主成分分量作为目标的特征向量。(3)利用支持向量机进行分类。在特征向量所形成的低维特征空间上完成目标识别并输出识别结果。 图1 识别过程框图 3图像预处理 3.1实验数据 本文使用的图像数据是MSTAR项目组公布的3类SAR 地面静止军用目标数据,包括装甲车BMP2,装甲车BTR70

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