超寬帶雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)研究

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1、超寬帶雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)研究——超寬帶搜救雷達(dá)發(fā)射信號(hào)及徑向分辨率研究1項(xiàng)目研究報(bào)告1.1.立項(xiàng)依據(jù)1.1.1.項(xiàng)目的研究意義超寬帶(ultrawideBand，UWB)雷達(dá)通常定義為：雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的分?jǐn)?shù)帶寬(FBW)大于0.25的雷達(dá)。超寬帶技術(shù)就是通過對(duì)非常短的單脈沖進(jìn)行一系列的加工和處理，包括產(chǎn)生、傳輸、接收和處理等，實(shí)現(xiàn)通信、探測(cè)和遙感等功能。超寬帶是指該技術(shù)的一個(gè)主要特點(diǎn)，即占用的帶寬非常大。它也可以被稱為脈沖雷達(dá)（impulserddar）、脈沖無線電（impulseradio）、無載波(carrier-free)技術(shù)和時(shí)域(ti

2、medomain)技術(shù)等。超寬帶雷達(dá)具有大帶寬的特點(diǎn)，與常規(guī)窄帶雷達(dá)系統(tǒng)相比，超寬帶雷達(dá)具有以下優(yōu)越性能：抗干擾性能強(qiáng)。超寬帶雷達(dá)系統(tǒng)具有較大的處理增益，在發(fā)射時(shí)將微弱的無線電脈沖信號(hào)分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。接收時(shí)將信號(hào)能量還原出來，在解擴(kuò)過程中產(chǎn)生擴(kuò)頻增益。與常規(guī)雷達(dá)系統(tǒng)相比較具有更強(qiáng)的抗干擾性。超寬帶雷達(dá)兼有低頻和寬頻的特點(diǎn)，對(duì)地表和樹葉具有較強(qiáng)的穿透能力，可以探測(cè)樹林中的隱藏目標(biāo)。雷達(dá)信號(hào)具有極高的距離分辨力。由于超寬帶雷達(dá)的相對(duì)帶寬大，可以分辨目標(biāo)的許多散射點(diǎn)，將這些散射點(diǎn)的回波信號(hào)積累，可以改善

3、信噪比，其分辨力可以達(dá)到厘米量級(jí)。具有良好的目標(biāo)識(shí)別能力。由于雷達(dá)發(fā)射脈沖的時(shí)間短，可以使目標(biāo)不同區(qū)域的響應(yīng)分離，使目標(biāo)的特性突出，從而進(jìn)行目標(biāo)的識(shí)別。此外，借助信號(hào)的寬譜特性，可以激勵(lì)目標(biāo)的眾多響應(yīng)模式，也增加了雷達(dá)的目標(biāo)識(shí)別能力。超近程探測(cè)能力。傳統(tǒng)的雷達(dá)在探測(cè)近程目標(biāo)時(shí)存在盲區(qū)，而超寬帶雷達(dá)的最小探測(cè)距離與距離分辨力大致相等，這一特點(diǎn)使超寬帶雷達(dá)具有超近程探測(cè)能力。近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快，城市的高層建筑同趨增多，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位，各種管道、線路縱橫交錯(cuò)的密度加大，以及城市人口密集等問題，使自然或人為災(zāi)害等各類突發(fā)事件

4、的潛在危險(xiǎn)與日俱增，一旦發(fā)生，將會(huì)造成人民生命財(cái)產(chǎn)的巨大損失。國內(nèi)外多次大震后搶救生命的事實(shí)證明：對(duì)壓埋人員搶救愈及時(shí)，救生、救活的可能性愈大。一般來說，震后72小時(shí)內(nèi)是救助被困人員的關(guān)鍵時(shí)期。同樣，類似“9．11”事件的恐怖災(zāi)害復(fù)雜情況實(shí)時(shí)救助問題，以及對(duì)劫持人質(zhì)隱蔽位置的確定等問題都對(duì)當(dāng)今生命搜索與定位技術(shù)提出了更高的要求。為確保在緊急救援中用最短的時(shí)問找到被困人員，開展先進(jìn)的生命救助探測(cè)與定位方法研究具有十分重要的意義。超寬帶雷達(dá)作為國內(nèi)外正在研究的新型雷達(dá)，具有探測(cè)距離分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、穿透能力強(qiáng)、易于目標(biāo)識(shí)別等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)

5、，并具備超短程探測(cè)的能力，在生命搜索方面越來越引起人們的關(guān)注。1.1.2.國內(nèi)外現(xiàn)狀分析20世紀(jì)90年代以來，隨著寬帶鐓波器件的發(fā)展和軟件算法信號(hào)處理能力的增強(qiáng)，超寬帶雷達(dá)的性能已經(jīng)達(dá)到了較高的水平。瑞典、美國、意大利、俄羅斯等國的超寬帶合成孔徑雷達(dá)早已做了多次飛行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，下面以國外實(shí)際雷達(dá)系統(tǒng)為倒說明超寬帶合成孔徑雷達(dá)的現(xiàn)狀。1.SRI(StanfordResearchInstitute)斯坦福研究所歷時(shí)7年研制出來的第一部機(jī)載商用雷達(dá)，工作頻段為200MHz～400MHz，該雷達(dá)不僅可以穿透森林覆蓋，甚至可以穿透土壤

6、。SRI還研制了第一部VHFGPRSAR，該雷達(dá)采用偶極天線，工作在200MHz～600MHz頻段，分成兩個(gè)200MHz的寬帶寬接收處理。該雷達(dá)的主要系統(tǒng)參數(shù)如表1：表1SRISAR的主要性能參數(shù)工作頻段200MHz—600MHz帶寬200MHz*2極化方式HH分辨率1m*1m發(fā)射波形脈沖2.BoomSAR撐竿合成孔徑雷達(dá)(BoomSAR)系統(tǒng)是由美國ARL(ArmyResearchLaboratory)為研究葉簇和地下埋藏目標(biāo)的基本特性，解決地雷探測(cè)問題而研制的低頻、寬波束、超寬帶基地合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)，該雷達(dá)被固定在帶有轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的撐竿

7、頂部，伸展到距離地面45m的空中，整個(gè)支撐架固定在車上，車沿測(cè)試路線以1km／hr速度運(yùn)動(dòng)，來模擬單側(cè)視機(jī)載雷達(dá)的成像幾何關(guān)系。該系統(tǒng)已經(jīng)在Yuma試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)處理中采用了小渡壓縮算法來減小算法的復(fù)雜性。BoomSAR的部分性能參數(shù)見表2表2BoomSAR的部分性能參數(shù)峰值功率2MW脈沖重復(fù)頻率PRF750Hz信號(hào)形式偽指數(shù)脈沖波形帶寬60MHz—1.1GHz瞬時(shí)帶寬1GHz天線形式雙發(fā)射雙接收喇叭形(4個(gè)天線，單獨(dú)的V&H收發(fā)天線)極化方式全極化方位向波束寬度大于90度距離分辨率小于0.3m3.ARCHEOSARARCHE

8、O是一個(gè)意大利的研發(fā)項(xiàng)目——考古遙感高級(jí)技術(shù)的研究與相關(guān)儀器的研制。AkniaAerospzio—DivisioneSpazio(SpaceDivision，RemoteSensingEngineering