雷达技术综述

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雷达技术的基本原理及应用

雷达技术的基本原理及应用

雷达技术的基本原理及应用一、雷达技术的基本原理雷达(RAdio Detection And Ranging)是一种利用电磁波进行探测、测量和定位的无线通信技术。

它通过发射电磁波,并接收返回的信号来判断目标的位置、速度和其他相关信息。

雷达技术的基本原理如下:1.发射器:雷达通过发射器产生电磁波(通常为射频波),并将其辐射到空间中。

发射器的频率和功率决定了雷达的探测能力和范围。

2.天线:雷达的天线用于接收经目标反射回来的信号,并将其转换为电信号。

雷达可以采用不同类型的天线,如单极化天线、双极化天线和相控阵天线等,以实现不同的功能和应用需求。

3.反射回波:当雷达发射的电磁波遇到目标(如飞机、船只、天气等),部分能量会被目标反射回来,形成反射回波。

雷达接收到这些回波信号后,可以分析它们的时间延迟、频率偏移和幅度变化等信息来推断目标的属性。

4.接收器:雷达的接收器用于接收并放大天线接收到的回波信号,然后将其转换为数字信号进行后续处理和分析。

5.信号处理和分析:雷达的信号处理和分析单元对接收到的信号进行处理和分析,以提取目标的相关信息,如距离、速度、方向和形状等。

常用的信号处理算法包括傅立叶变换、滤波和目标特征提取等。

二、雷达技术的应用雷达技术具有广泛的应用领域,包括军事、民用和科研等方面。

以下列举了雷达技术在不同领域中的应用:1. 军事应用•战术侦察:雷达可以用于侦察敌方的军事装备和活动,提供情报支持和作战决策。

•目标跟踪:雷达可以用于实时跟踪和监视敌方目标的位置和状态,以进行情报收集和打击行动。

•防御系统:雷达可以用于监测和拦截敌方的导弹、无人机和飞机等威胁,提供防空和导弹防御能力。

2. 民用应用•航空导航:雷达可以用于飞机和船只的导航和防撞系统,提供安全和精确的定位服务。

•天气预报:雷达可以用于监测和研究天气现象,如降水、风暴和气象变化等,为天气预报提供数据支持。

•海洋勘测:雷达可以用于海洋资源的探测和勘测,如海洋地质、浮冰分布和鱼群迁徙等。

激光雷达综述范文

激光雷达综述范文

激光雷达综述范文激光雷达 (Lidar) 是一种通过激光光束来测量目标物的距离和位置的远程传感技术。

它广泛应用于自动驾驶、机器人导航、环境监测等领域。

本文将综述激光雷达的原理、分类、应用以及发展趋势。

激光雷达的工作原理基于激光光束的发射与接收。

首先,激光雷达发射器会发出一个脉冲的激光光束,该光束会经过空气中的传播,并与目标物相交。

当激光光束与目标物相交时,部分光线会被目标物反射,并返回到激光雷达的探测器。

探测器会记录下光线的时间和强度信息,通过测量发射到接收之间的时间差,可以计算出目标物与激光雷达的距离。

激光雷达根据其工作原理和应用场景的不同可以被分为几个不同的类别。

一种常见的分类方法是根据激光束的形状和扫描模式。

按照这种分类方法,激光雷达可以分为机械式和固态式两大类。

机械式激光雷达通过机械旋转镜子来改变激光束的方向,它可以提供完整的环境信息,但扫描速度较慢。

固态式激光雷达通常使用电子束扫描器或光电探测器来改变激光束的方向,它的扫描速度更快,但可能会缺失一些环境信息。

此外,根据激光的发射方式,激光雷达还可以分为连续波激光雷达和脉冲激光雷达。

连续波激光雷达通过连续发射激光光束,并通过测量接收到的信号的频率变化来计算目标物的距离。

它可以提供比较精确的距离测量,但在目标物距离较远时会受到信号衰减的影响。

脉冲激光雷达则通过发送脉冲激光光束,并测量激光脉冲的飞行时间来计算目标物的距离。

脉冲激光雷达可以测量较远距离的目标,但精确度较低。

激光雷达在许多领域都有广泛应用。

最明显的应用领域之一是自动驾驶技术。

激光雷达可以帮助汽车或无人机检测及定位周围的障碍物和道路标志,为安全驾驶提供关键信息。

此外,激光雷达还用于机器人导航、三维建模、环境监测等领域。

例如,在生态学研究中,激光雷达可以用来测量树木的高度和密度,帮助科学家了解森林植被的结构和分布。

激光雷达的发展趋势主要体现在技术改进和应用扩展上。

随着硬件技术的进步,激光雷达的精度和测量范围不断提高,可以实现更高精度的目标探测和距离测量。

雷达技术发展历程及未来发展趋势

雷达技术发展历程及未来发展趋势

雷达技术发展历程及未来发展趋势概述:雷达(Radar)是一种利用电磁波进行探测和测量的技术。

它在军事、航空、气象、导航等领域发挥着重要作用。

本文将介绍雷达技术的发展历程,并探讨未来雷达技术的发展趋势。

一、雷达技术发展历程:1. 早期雷达技术:雷达技术起源于20世纪初期,最早用于军事领域。

早期雷达系统主要采用机械扫描方式,通过发送脉冲信号并接收回波来实现目标探测。

这些早期雷达系统在第二次世界大战期间发挥了重要作用,匡助军队进行目标侦测和导航。

2. 脉冲雷达技术:随着科技的进步,雷达技术逐渐发展为脉冲雷达技术。

脉冲雷达系统通过发送短脉冲信号并测量回波的时间来确定目标的距离。

这种技术具有高分辨率和较长探测距离的优势,被广泛应用于航空、气象和导航领域。

3. 连续波雷达技术:连续波雷达技术是雷达技术的又一重要发展阶段。

连续波雷达系统通过发送连续的电磁波信号,并测量回波的频率变化来确定目标的速度。

这种技术在航空领域中被广泛使用,用于飞行器的导航和着陆。

4. 相控阵雷达技术:相控阵雷达技术是近年来的重要突破。

相控阵雷达系统通过利用多个发射和接收单元的组合,实现对目标进行快速扫描和定位。

相控阵雷达技术具有高分辨率、快速探测和抗干扰能力强的特点,广泛应用于军事和航空领域。

二、雷达技术的未来发展趋势:1. 多波束雷达:多波束雷达技术是未来雷达技术的重要发展方向。

通过利用多个波束同时进行探测和测量,可以提高雷达系统的探测效率和准确性。

多波束雷达技术可以应用于军事侦察、航空导航和天气预测等领域。

2. 超高频雷达:超高频雷达技术是未来雷达技术的另一个重要方向。

超高频雷达系统可以利用较高频率的电磁波进行探测,具有更高的分辨率和探测距离。

这种技术可以应用于目标识别、隐身飞行器探测和地质勘探等领域。

3. 弹性波雷达:弹性波雷达技术是未来雷达技术的新兴方向。

弹性波雷达系统可以利用地球表面的弹性波传播进行探测,具有对地壳结构进行高精度探测的能力。

雷达技术及应用

雷达技术及应用

雷达技术及应用雷达技术的概述雷达技术是一种物体探测和目标跟踪的技术,是通过发射电磁波,利用电磁波与物体相互作用的原理,利用反射波的特性,对物体进行探测和跟踪的技术。

雷达技术具有高速度、高精度、高可靠性、角度测量等优点,被广泛应用于军事、航空、海洋、交通等领域。

雷达技术的应用军事领域雷达技术在军事领域有着广泛的应用,如雷达对导弹、飞机、船舶等目标的探测和跟踪,在军事作战中发挥着关键的作用。

同时,还可以通过对雷达信号的分析,实现对通信和电子设备的干扰,具有较强的干扰能力。

因此,雷达技术在军事上具有极其重要的地位。

航空领域雷达技术在航空领域的应用主要体现在飞行器的导航和飞行安全上。

通过利用雷达技术,可以实现对飞行器航线的测量和纠正,同时可以实现对其它航空器的探测和跟踪,提高空中交通的安全性。

海洋领域雷达技术在海洋领域的应用主要体现在船舶导航和安全上。

通过利用雷达技术,可以实现对船舶位置的测量和纠正,同时可以实现对其它船舶的探测和跟踪,提高海上交通的安全性。

交通领域雷达技术在交通领域的应用主要体现在智能交通系统和车辆安全上。

通过利用雷达技术,可以实现对交通流量的测量和监测,提高道路交通的安全性和流畅性。

同时,还可以实现对车辆碰撞的检测和纠正,提高车辆驾驶的安全性。

雷达技术的发展趋势随着科技的不断发展,雷达技术也在不断完善和发展。

首先,雷达技术的精度和可靠性将得到进一步提高,越来越多的高频段雷达将应用于防御领域,从而更好的保障国家安全。

其次,对雷达信号处理算法的研究将越来越深入,进一步提高信号处理速度和灵敏度。

另外,雷达技术与人工智能的结合,将为雷达技术的应用带来更多的可能性。

最后,雷达技术的国际合作将在未来得到进一步加强,促进该领域的互相借鉴和技术交流。

结语雷达技术是一项先进并且复杂的技术,其应用范围广泛,带给人们许多便利和改变,同时也有很多仍需完善。

我们期待雷达技术在更多领域发挥更大的作用,为社会的不断进步和发展做出贡献。

雷达技术发展综述及多功能相控阵雷达未来趋势

雷达技术发展综述及多功能相控阵雷达未来趋势
r e s o u r c o s . T h i s a r t i c l e a u mm a r l z e s t h e d e v e l o p m e n t h i s t o r y o f r a d a r t e c h n o l o g y , a n d a n a l y z e s t h e d e v e l o p m e n t p r o s p e c t s o f m u h i f u n e t i o n
郭高峰 G U O G a o — f e n g
( 海军装备部 装备采购 中心 , 北京 1 0 0 0 7 1 )
( N g y a ! A r ma m e n t s D e p a r t me n t E q u i p m e n t P r o c u r e m e n t C e n t e r , B e i j i n g 1 0 0 0 7 1 , C h i n a )
Va l u e En g i n e e r i n g
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雷达技术发展综述及 多功能相控阵雷达未来趋势
Re v i e w o f Ra d a r Te f h  ̄ o g y De v e l o p me n t a n d Fu t u r e T r e n d o f Mu l t i f u n c t i o n Ph a s e d Ar r a y Ra d a r

有效的传输。 可是当下环境越来越复杂, 任务也越来越多, 有些目标还具有隐形的能力, 在低空以高速度进行飞行的 飞行器都可能进行捕捉。 所以对雷达技术提出了新的要求。 1 雷达摭术发展历程 在2 0世纪 3 O年代 的时候世界 上出现 了雷达 , 在 雷达 图 1 合成孑 L 径雷达工作的几何关系图 技术出现以后就经历了第二次世界大战、 冷战以及军备竞 所谓 方式 因素就是 雷达采 察 。这些历史情况的出现使得雷达技术得到了飞速的发 个 因素与其相 比作用稍微不如。 用什么方式获取信息。 所谓 资源 因素就是雷达利用有利 资 展 耍是对雷达技术的发展进行分段的话可以分为四个阶 这些资源主要包括波形、 极化和平 台等 资源。 所 段 第一个阶段大约为 2 0 年左右, 从雷达 出现到 2 0 世纪 源 的能力 , 谓 能力 因素就是雷达技术进步 了, 而这些进步 了的技术如 S 0年代 。当时的雷达采用 的是 电子管 , 没有相 参 , 其主要 这三个 因素都是 内部 功能是用来探测飞机。第 二个阶段大约 为 3 0年 ,持续 到 何在雷达 的生产 以及使用 当中实现。 不管是在雷达刚刚面世还是未来 雷达 的长远 发展都 8 0年代。这个时候 的雷达用来进行 防空作 战 , 因此 雷达 的 因素 , 起着十分重要 的影响 , 这三个 因素可 以有效促 进雷达技术 稳定性以及其他各方面的性能都得到了快速的提高, 这个 的发展。 阶段的雷达采用的是半导体 , 技术体制也变为了全相参, 2 . 2外部 因素 对 雷达技 术发展起到影 响作 用的 因素 见图 1 。第三个阶段一直持续到本世纪的初期, 这个时期 还 有外部 因素 , 外部 因素也主要 有三 个 , 这三 个 因素 分别 对雷达提 出了更高 的要 求 , 要求 雷达 的精度 高 , 可 以 同时 为环境、 目标和任务。环境 因素最突 出的一个特点就是复 跟踪多个 目标, 具有非常高的可靠性 , 具有不怕干扰的能 雷达在工作 的过程 中周围 的环境十 分的复杂。这些 力, 因此这一阶段的雷达多采用相控阵技术, 多为集成电 杂性 , 复杂 的环境不仅有气象上 的雨 云等 , 还 有就是 环境 当中产 路。 而垦集成电路规模比较大且为固态。这种雷达技术的 生 的干扰波 , 雷达 要想发挥其 作用 , 就应该 能够在 各种 复 出现可以有效跟踪复杂环境情况下的 目 标。 第四个阶段为 杂 的环境 中生存 ,可 以在不 同的环境 当中进 行 目标探测 。 本世纪初期,这个时期的雷达不仅耍应对上述的情况, 还 目标 因素最突 出的一个特点就 是多样 性 , 雷达所 要跟踪 的 霉具有捕捉隐身目标的能力, 因此雷达技术的主要发展方 目标 不仅 种类 多样 , 而且所 处的空 间多样 , 其散发 出 的频 向也朝着多功能、 自动识别跟踪的方向发展。 谱也是 多种 多样。任务 因素 的最 突出的特点就是 多元性 , 孕 制约雷达技术发展的因素 现 阶段在对 雷达进行使 用的过程 中 , 其所要执 行的任务不 2 . 1内部 因素 对雷达技术发展 起到影口 向 作用 的内部 断 的增 加 , 涉及 的程度也是 越来越 广 , 只有 这样 才能适应

雷达信号处理方法综述

雷达信号处理方法综述

雷达信号处理方法综述雷达是一种广泛应用于军事、民用等领域的无线电测量技术,其本质是利用电磁波与物体相互作用的原理,通过测量反射回来的信号来确定目标的距离、速度和方位等信息。

然而,由于雷达应用的复杂性和环境的多样性,雷达信号处理一直是一个极具挑战性的研究领域。

本文将就雷达信号处理方法进行综述。

1. 脉冲压缩处理脉冲压缩是一种常用的雷达信号处理方法,其本质是通过合理的信号设计和处理使得雷达信号带宽变窄,达到更好的距离分辨率。

脉冲压缩技术主要包括线性调频信号、窄带信号、压缩滤波器等方法。

其中,线性调频信号是最常用的一种方法。

它通过在单个脉冲内改变信号频率,使得所产生的信号包含了多个频率分量。

通过对这些分量信号进行相位累积处理,就可以实现脉冲压缩。

此外,窄带信号则是在设计信号时选择一个窄带频率,通过窄化带宽提高距离分辨率。

压缩滤波器则是在接收端对信号进行滤波,去除绝大部分带外干扰信号。

然而,脉冲压缩技术也存在一些缺陷,比如会带来相干处理的问题,直接影响目标的信噪比等。

因此,在实际应用中,通常需要结合其他信号处理技术进行综合应用。

2. 相控阵信号处理相控阵技术是一种基于阵列天线的信号处理方法,它在空间领域实现对目标信号的精确定位、较高灵敏度和干扰抑制能力等优点。

相控阵技术的信号处理方法包括平衡传输子阵列、权重调整和波束形成等。

平衡传输子阵列是一种常用的相控阵信号处理方法,它通过对每个阵元的接收信号进行平衡处理,保证每个天线之间的插入损耗差异相同,从而消除了阵列天线的失配影响。

权重调整则是在信号接收过程中对每个天线的信号进行加权,以达到方向剖面控制和干扰抑制的目的。

波束形成是指通过迭代算法对参数进行优化,从而实现波束指向和形成的过程。

3. 非相参信号处理非相参信号处理技术是近年来迅速发展的一种信号处理方法,它不需要相位信息,只利用信号幅度和功率等信息来获取目标信息。

非相参信号处理技术主要包括多普勒谱分析、阵列信号处理和小波变换等方法。

机载激光雷达数据处理方法综述

机载激光雷达数据处理方法综述

机载激光雷达数据处理方法综述激光雷达作为一种重要的无源遥感技术,具有高分辨率、高精度、高灵敏度等特点,在航空、地质勘探、城市规划等领域得到广泛应用。

随着激光雷达技术的快速发展,机载激光雷达已成为获取三维地貌、城市建筑、植被信息等的重要手段之一。

但是,机载激光雷达数据处理是实现高效和精确数据提取的关键环节。

机载激光雷达数据处理方法的目标是提取激光雷达点云中的地物信息,包括地表地貌、建筑物、植被等。

为了实现这一目标,研究人员开展了大量关于机载激光雷达数据处理方法的研究。

本文将综述几种常用的机载激光雷达数据处理方法。

1. 数据预处理机载激光雷达数据采集时可能受到各种噪声和干扰,如大气层散射、多路径反射等。

因此,数据预处理是机载激光雷达数据处理的首要环节。

常用的数据预处理方法包括数据去噪、点云配准和数据过滤等。

数据去噪方法可以通过滤波技术、降采样等方式来消除噪声;点云配准方法可以将多个激光雷达数据集进行对齐,提高数据的精度和一致性;数据过滤方法可以根据应用需求,提取出感兴趣的地物信息。

2. 地表特征提取地表特征提取是机载激光雷达数据处理的核心环节之一。

地表特征包括地表高程、地物分类、地面坡度等。

为了实现地表特征的提取,常用的方法包括地面分割、地物分类和地形分析等。

地面分割方法可以将地面点从点云中提取出来,以便于后续处理;地物分类方法可以将点云中的地物进行分类,如建筑物、树木、道路等;地形分析方法可以提取地面的坡度、高程等信息,以揭示地表地貌的特征。

3. 三维重建三维重建是机载激光雷达数据处理的重要应用之一,可以用于建筑物模型、地貌模型等的生成。

三维重建方法包括点云生成、网格重构和纹理映射等。

点云生成方法可以将离散的激光雷达点云转换为连续的三维点云;网格重构方法可以将点云转换为连续的三维网格,以便于后续的分析和处理;纹理映射方法可以将彩色影像与三维模型相对应,生成真实感的三维模型。

4. 数据分析与应用机载激光雷达数据处理的最终目的是为了实现数据的分析和应用。

雷达技术原理及雷达的应用

雷达技术原理及雷达的应用

雷达技术原理及雷达的应用1. 雷达技术原理雷达(Radar)是一种利用电磁波进行探测和测距的技术。

雷达利用发射器发出脉冲电磁波,当这些电磁波遇到物体时会被反射回来,接收器接收到反射回来的电磁波,并根据反射波的强度和时间差来确定物体的位置和距离。

雷达技术原理主要包括以下几个方面:1.1. 发射器雷达的发射器负责发射电磁波。

发射器通常使用高频电源产生高频电流,通过馈电线圈,将高频电流传送到天线上。

天线是发射电磁波的装置,它会将高频电流转换为电磁波并向外辐射。

1.2. 反射器当发射的电磁波遇到物体时,部分电磁波会被物体吸收,剩余的电磁波会被反射回来。

反射器是接收反射波的装置,它可以将反射波传送到接收器进行处理。

1.3. 接收器接收器负责接收反射波,并将其转化为电信号进行处理。

接收器通常由天线、放大器、滤波器和解调器等组件构成。

天线接收到反射波后,将其转化为电信号,并通过放大器进行放大,然后通过滤波器去除噪声,最后通过解调器提取出所需的信号。

1.4. 信号处理当接收器提取出所需的信号后,需要对其进行进一步处理。

信号处理主要包括距离测量、速度测量和信号识别等。

距离测量是通过测量发射和接收之间的时间差来确定物体的距离。

速度测量是根据多普勒效应,通过测量接收到的信号频率的变化来确定物体的速度。

信号识别是通过对接收到的信号进行解调和分析来判断目标物体的性质和状态。

2. 雷达的应用雷达技术已广泛应用于多个领域,包括军事、气象、导航和交通等。

2.1. 军事应用雷达在军事领域的应用是最为广泛的。

雷达可以用于目标探测、目标追踪和制导等。

在战争中,雷达可以通过探测和追踪敌方目标,为军队提供战场情报,帮助指挥官做出决策。

雷达还可以用于制导武器,例如导弹和炮弹,提高其打击精度和效果。

2.2. 气象应用雷达在气象领域的应用是为了天气预报和气象研究。

天气雷达可以检测大气中的降水情况,通过分析和处理雷达接收到的反射波,可以确定降水的类型、强度和分布等信息,进而预测天气变化。

MIMO雷达研究综述

MIMO雷达研究综述

MIMO雷达研究综述MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达技术是一种利用多个发射天线和多个接收天线进行雷达探测的技术。

与传统的单发单收雷达相比,MIMO雷达具有更高的分辨率、更好的信号强度和抗干扰能力。

近年来,MIMO雷达已经受到了广泛的关注,并在不同领域展示了巨大的潜力。

本文将对MIMO雷达的研究进展进行综述。

MIMO雷达的关键思想是通过多个发射天线同时发送不同的信号,利用接收天线接收并分析接收信号的相位和幅值来获取目标的位置和速度信息。

通过增加发射和接收天线的数量,MIMO雷达能够形成具有多个维度的波束,从而提高目标检测和跟踪的准确性和可靠性。

另外,MIMO雷达还可以在同一频带上同时实现几个不同的功能,如目标检测、目标分类和目标探测等。

在MIMO雷达的研究中,信号处理是一个关键的方面。

由于MIMO雷达采用了多个发射和接收天线,传感器之间的互相干扰成为了一个主要挑战。

因此,研究人员提出了许多方法来减小互相干扰,如自适应波束形成、空间分集和空间编码等。

此外,研究人员还通过优化发射波形的设计来提高雷达系统的性能。

例如,采用多载波调制技术可以提高信噪比和频谱利用率。

除了信号处理外,MIMO雷达在目标跟踪和成像方面也有了重要的进展。

通过利用多个发射和接收天线的观测数据,可以实现更高精度的目标跟踪和成像。

研究人员提出了许多基于MIMO雷达的目标跟踪算法,如最大似然估计、粒子滤波和卡尔曼滤波。

此外,MIMO雷达还可以通过多个方向的观测数据来重建目标的图像,从而实现高分辨率的目标成像。

此外,MIMO雷达还具有其他应用方面的潜力。

例如,MIMO雷达可以用于无人机的自主导航和避障,通过实时探测和跟踪周围的目标和障碍物来指导无人机的飞行路径。

此外,MIMO雷达还可以用于无线通信系统中的频谱感知和分布式多用户检测等领域。

综上所述,MIMO雷达作为一种新兴的雷达技术,在目标检测和跟踪、成像以及其他领域已经取得了重要的进展。

汽车毫米波雷达信号处理技术综述

汽车毫米波雷达信号处理技术综述

汽车毫米波雷达信号处理技术综述汽车毫米波雷达信号处理技术是一种用于汽车安全和自动驾驶的关键技术。

毫米波雷达具有较长的波长和较高的频率,使其能够更好地穿透不同的介质,如雾雨、雪等,因此在不同的天气条件下都能保持较好的性能。

同时,毫米波雷达还具有较高的角分辨率和速度分辨率,能够精确测量目标的角度和速度,从而对目标进行准确的定位和跟踪。

汽车毫米波雷达信号处理技术主要包括信号生成、信号处理和目标检测与跟踪三个部分。

首先,信号生成是指如何生成毫米波信号,包括频率、波形调制方式等。

目前,常用的毫米波雷达信号频率包括24GHz.77GHz和81GHz 等,其中77GHz的信号具有较高的分辨率和抗干扰能力,因此在汽车自动驾驶中得到广泛应用。

其次,信号处理是指如何对采集到的模拟信号进行数字化处理,包括AD转换、数字滤波、FFT变换等。

在汽车毫米波雷达中,通常采用高速AD转换器将模拟信号转换为数字信号,然后通过数字滤波器进行信号去噪和优化,最后通过FFT变换将时域信号转换为频域信号,以便于后续的目标检测和跟踪。

最后,目标检测与跟踪是指如何从处理后的信号中检测出目标并对其进行跟踪。

常用的算法包括恒虚警率CFAR滤波、多普勒频移分析.聚类算法等。

这些算法能够通过对目标的速度、角度等信息进行提取和分析,实现对目标的准确检测和跟踪。

在汽车毫米波雷达信号处理技术的发展过程中,还出现了多种先进的信号处理技术,如基于神经网络的深度学习算法、基于稀疏表示的压缩感知技术等。

这些技术能够进一步提高毫米波雷达的性能和精度,为汽车自动驾驶提供更好的保障。

总之,汽车毫米波雷达信号处理技术是一种非常关键的汽车安全和自动驾驶技术,具有广泛的应用前景和市场前景。

随着技术的不断发展和进步,相信未来会有更多的创新和突破。

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雷达的工作原理及发明应用

雷达的工作原理及发明应用

雷达的工作原理及发明应用一、雷达的工作原理雷达(Radar)是一种利用电磁波进行远距离探测与测量的技术设备。

雷达的工作原理主要包括两个方面:发射与接收。

1. 发射电磁波雷达通过发射天线向周围发送脉冲电磁波,这些电磁波会沿直线传播并在与目标相遇时被目标部分吸收、散射或反射。

雷达通常使用微波、毫米波或无线电波作为发射信号。

2. 接收反射信号雷达的接收端也是一个天线,它接收到被目标部分反射的脉冲电磁波,并将其信号传送给雷达系统进行处理。

接收到的信号经过放大、滤波等处理后,被转换成目标的距离、速度和角度等信息,然后通过显示器或其他输出设备展示给操作人员。

二、雷达的发明应用雷达在军事和民用领域有着广泛的应用,以下是雷达的一些主要应用领域。

1. 军事应用•目标探测与跟踪:雷达可以远距离探测和跟踪目标,帮助军队获得敌人的位置和动态信息,从而为军事决策提供重要依据。

•空中防御及导弹拦截:雷达可以用于探测敌方飞机、导弹等飞行物体,实时监测和拦截潜在威胁。

•海上巡航与防御:雷达在舰艇上的应用可以探测到海面上隐蔽的舰艇和潜艇,及时发现和防御敌方舰艇。

2. 民用应用•天气预报:雷达可以监测和测量大气中的降水、云层、风向等参数,为天气预报和灾害预警提供重要数据。

•航空导航:雷达可以用于航空器的导航和目标探测,确保飞行安全和航空交通管制。

•海上搜救与船舶导航:雷达在海洋上可以帮助搜救人员寻找被困的船只或人员,同时也可以用于船舶导航和避免碰撞。

3. 科学研究•大气研究:雷达可以用于大气和气候研究,监测大气中的气溶胶、云层和降水等情况,为气候模型和环境保护提供数据支持。

•太空观测:雷达可以用于探测宇宙中的恒星和行星,研究太空中的物质构成和运动规律,探索宇宙奥秘。

三、总结雷达是一种利用电磁波进行远距离探测与测量的设备。

它通过发射电磁波并接收目标反射的信号,从而实现对目标的探测和跟踪。

雷达的应用广泛,包括军事、民用以及科学研究等领域。

激光雷达点云处理与分析方法综述

激光雷达点云处理与分析方法综述

激光雷达点云处理与分析方法综述激光雷达是一种传感器技术,它利用激光束通过测量目标物体与激光之间的距离以及反射光强,生成点云数据。

这些点云数据可以提供一个准确、高分辨率的三维模型,对于许多领域的自动化任务和环境感知都至关重要。

然而,激光雷达生成的原始点云数据通常非常大且杂乱无序,因此需要进行处理和分析,以便于后续的应用和利用。

本文将综述激光雷达点云处理与分析的方法,包括数据预处理、特征提取、目标检测与分割等方面的内容。

首先,数据预处理是点云处理的重要步骤之一。

激光雷达由于其测量原理的特殊性,在采集过程中可能会受到噪声、错位、遮挡等因素的影响,导致点云数据的不完整和无效性。

因此,数据预处理的目标是通过滤波、去噪、空洞填充等方法对原始点云数据进行筛选和修复,以保证数据的准确性和完整性。

滤波是数据预处理的一种常用方法,它可以根据点云数据的几何特征进行空间和强度上的过滤。

常见的滤波技术包括高斯滤波、中值滤波、双边滤波等。

这些滤波方法可以有效地去除点云数据中的噪声和离群点,使得后续处理得到的结果更加可靠和准确。

除了滤波之外,数据预处理还可以通过去除空洞和补全缺失部分来提高点云数据的完整性。

空洞填充是指通过利用空间和几何信息,将点云数据中的空洞部分进行填补。

而缺失数据则可以通过插值算法或重建算法来恢复缺失的部分。

这样可以获得更完整、细致的点云数据,为后续的处理和分析提供更丰富的信息。

特征提取是激光雷达点云处理中的另一个重要环节。

通过提取点云数据的特征信息,可以对不同物体进行分类、识别和分割。

特征提取方法有很多种,包括形状特征、表面纹理特征、法线特征等。

其中,形状特征通过描述点云中的形状和几何结构来进行分类和识别,包括点的位置、曲率、球度等。

表面纹理特征则通过描述点云数据的表面纹理信息来进行分类和识别,可以用来区分不同的材质和纹理。

法线特征通过计算点云中点的法向量来描述点云的表面信息,可以用来进行点云的分割和场景重建。

近年来全天候监测雷达技术发展综述

近年来全天候监测雷达技术发展综述

近年来全天候监测雷达技术发展综述近年来,全天候监测雷达技术在军事、民用等领域中得到广泛应用与快速发展。

全天候监测雷达是一种能够在各种天气条件下实时获取目标信息的雷达系统。

它具有对目标高分辨、高精度探测和跟踪能力的特点,对于无人机侦测、海上监控、气象预测等领域具有重要意义。

全天候监测雷达技术的发展主要集中在以下几个方面。

首先,全天候监测雷达的探测灵敏度和解析度不断提高。

传统雷达系统在低能量天气条件下的性能下降明显,而全天候监测雷达通过采用新的信号处理技术,能够有效地减小天气对雷达性能的影响,提高目标的探测灵敏度和解析度。

其次,全天候监测雷达技术多样化。

目前,全天候监测雷达技术已经应用于不同领域,包括军事、民用、气象等。

在军事应用中,全天候监测雷达技术能够实时监测目标并提供相关信息,为决策提供准确的数据支持。

在民用领域,全天候监测雷达技术广泛应用于无人机监测、海上安全、边境巡逻等方面,提升了公共安全和国土防卫能力。

在气象领域,全天候监测雷达技术有助于实现天气预测的精准性,并为抗灾救灾工作提供及时数据支持。

另外,全天候监测雷达技术与其他技术相结合,形成了多模态监测体系。

例如,全天候监测雷达与红外成像技术的结合,能够提高目标探测的准确性和可靠性。

此外,全天候监测雷达技术还与无人机技术、卫星技术等结合,形成了更加完善的监测体系,能够实现更广泛的目标监测和数据收集。

在全天候监测雷达技术发展的过程中,仍然存在一些挑战和问题需要解决。

首先,全天候监测雷达技术的成本较高。

由于全天候监测雷达需要在各种恶劣天气条件下工作,对其硬件和软件的要求较高,造成了技术成本的增加。

如何降低成本,提高性能和可靠性成为首要任务。

其次,全天候监测雷达技术在复杂环境中的性能仍然有待提高。

在各种复杂环境中,如山区、城市区域等,目标的探测和跟踪面临更大的挑战。

因此,进一步加强雷达的智能化和自适应能力是未来发展的方向。

此外,全天候监测雷达技术还需要与其他监测手段进行协同工作。

地面雷达阵地优化技术综述

地面雷达阵地优化技术综述

地面雷达阵地优化技术综述地面雷达阵地优化技术综述地面雷达是一种常见的雷达系统,用于探测和跟踪目标的位置、速度和运动轨迹等关键信息。

地面雷达的布置和优化对于提高雷达系统的性能和效率至关重要。

本文将综述地面雷达阵地优化技术,包括雷达站点选择、天线布局、辐射图案优化等重要内容。

首先,雷达站点选择是地面雷达阵地优化的重要一环。

选择合适的雷达站点对于最大限度地覆盖目标区域、提高雷达系统的覆盖能力至关重要。

在选择雷达站点时,需要考虑地形地貌、距离目标区域的距离、环境干扰等因素。

选择高地或山路作为雷达站点可以提高雷达站点的高度,从而增加雷达系统的探测范围。

此外,选择环境较为干净、干扰较小的地区作为雷达站点可以降低环境干扰对雷达探测性能的影响。

其次,天线布局是地面雷达阵地优化的关键之处。

合理布置雷达天线可以提高雷达系统的覆盖能力和目标探测的准确性。

在雷达系统的布置中,通常采用等间距网格状的布放方式。

这种布放方式可以最大限度地覆盖目标区域,并且使得雷达系统具有较高的探测概率和目标定位精度。

此外,还可以考虑采用非均匀布放方式,根据目标区域的特点对雷达天线进行布放,以进一步提高雷达系统的性能。

最后,辐射图案优化是地面雷达阵地优化的重要环节。

雷达的辐射图案决定了雷达系统对目标的探测能力和定位精度。

在辐射图案优化中,可以采用波束形成和波束跟踪技术,使得雷达系统能够将主要能量矫正投射到感兴趣的区域,提高目标的探测概率和目标跟踪的准确性。

此外,还可以考虑使用自适应波束形成技术,根据目标的特点自动调整辐射图案,从而更好地适应目标区域的需求。

综上所述,地面雷达阵地优化技术包括雷达站点选择、天线布局和辐射图案优化等重要内容。

通过合理选择雷达站点、优化天线布局以及优化辐射图案,可以有效提高地面雷达系统的性能和效率,使其更好地满足目标探测和跟踪的需求。

随着科技进步的不断推进,相信地面雷达阵地优化技术将会得到更进一步的提升和应用综上所述,地面雷达阵地优化的关键之处在于合理选择雷达站点、优化天线布局和辐射图案优化。

雷达目标跟踪技术发展评述

雷达目标跟踪技术发展评述

雷达目标跟踪技术发展评述引言雷达目标跟踪技术是指通过雷达系统对目标进行连续观测和定位,并对其轨迹进行预测和分析的一种技术。

随着雷达技术的发展和应用领域的不断拓展,雷达目标跟踪技术也在不断演进和改进。

本文将对雷达目标跟踪技术的发展历程进行评述,并探讨其未来的发展方向。

1. 传统雷达目标跟踪技术传统雷达目标跟踪技术主要依靠基于卡尔曼滤波算法的轨迹估计方法。

该方法通过建立数学模型,利用观测数据进行状态估计和预测,从而实现对目标轨迹的连续跟踪。

然而,传统方法存在一些问题,如对多个目标同时跟踪能力较弱、容易受到杂波干扰等。

2. 基于多智能体系统的雷达目标跟踪技术为了克服传统方法中存在的问题,近年来出现了基于多智能体系统的雷达目标跟踪技术。

该技术利用多个智能体协同工作,通过相互通信和合作,实现对多个目标的高效跟踪。

智能体之间可以共享观测信息和状态估计结果,从而提高跟踪的准确性和鲁棒性。

3. 基于深度学习的雷达目标跟踪技术近年来,深度学习在图像处理和目标识别领域取得了巨大的成功。

基于此,研究人员开始尝试将深度学习应用于雷达目标跟踪技术中。

通过将雷达数据转换为图像数据,并利用卷积神经网络进行特征提取和目标识别,可以实现对目标的快速、准确的跟踪。

4. 基于机器学习的雷达目标跟踪技术除了深度学习外,机器学习也被广泛应用于雷达目标跟踪技术中。

机器学习算法可以通过对大量观测数据进行训练和学习,从而自动提取特征并进行目标分类和轨迹预测。

与传统方法相比,基于机器学习的方法具有更强的自适应性和泛化能力。

5. 雷达目标跟踪技术的挑战和未来发展方向尽管雷达目标跟踪技术在过去几十年取得了显著进展,但仍面临一些挑战。

首先,雷达目标跟踪需要处理大量的数据,对计算资源和存储容量提出了更高的要求。

其次,复杂环境下的目标识别和轨迹预测仍然是一个具有挑战性的问题。

此外,隐身技术的发展也给雷达目标跟踪带来了新的挑战。

为了应对这些挑战,未来雷达目标跟踪技术可能会朝着以下几个方向进行发展:•引入更多传感器信息:结合其他传感器(如红外、光学等)的信息,提高目标识别和轨迹预测的准确性。

雷达原理介绍范文

雷达原理介绍范文

雷达原理介绍范文雷达是一种利用电磁波进行测量和探测的技术。

雷达利用电磁波在空间中传播的特性,通过发射电磁波并接收反射回来的波信号,实现对目标的探测和测量。

雷达主要包括发射器、接收器、信号处理系统和显示系统等组成部分。

下面将详细介绍雷达的原理和工作方式。

首先是雷达的发射器部分。

雷达发射器会产生一定频率和功率的电磁波,并将其辐射到空间中。

发射器常常使用高频率的微波信号,因为微波在大气中的传播损耗相对较小,并且具备较好的穿透能力。

雷达可以使用连续波(CW)或者脉冲的方式发射电磁波。

连续波雷达发送持续的电磁波,而脉冲雷达发送固定时间长度的脉冲信号。

接下来是雷达的目标回波接收部分。

当雷达发射的电磁波遇到目标物体时,一部分电磁波会被目标物体吸收,一部分会被散射或反射回来。

这些反射回来的波就是目标回波信号。

目标回波信号包含目标的特征信息,如位置、速度、形状等。

雷达接收器会接收目标回波信号,并将其转换为电信号。

接收到目标回波信号后,雷达的信号处理系统会对信号进行处理,提取出目标的特征信息。

首先会进行脉冲压缩,将回波信号在时间上压缩,以提高信号的分辨能力。

接着会进行目标测量,包括测量目标的距离、方位和高度等。

雷达还可以通过测量目标回波信号的频率变化来获取目标的速度信息。

信号处理系统还可以利用多普勒频移原理来提取出目标的运动信息。

最后,雷达还可以利用信号处理技术和数据融合算法来实现目标的识别和跟踪。

雷达的显示系统主要用于显示雷达测量和探测的结果。

显示系统可以将目标的位置和运动信息以图像或者数据的形式呈现出来。

显示系统还可以将雷达的测量结果与数字地图和其他传感器的数据进行融合,以实现更全面和准确的目标识别和监测。

总结一下,雷达利用电磁波的特性实现对目标的探测和测量。

雷达通过发射电磁波并接收目标回波信号,利用信号处理和显示系统来提取和显示目标的特征信息。

雷达广泛应用于各个领域,例如军事、民航、气象和交通等。

它能够实现对目标的远程监测和探测,具有很高的实用价值和战略意义。

雷达目标识别技术综述

雷达目标识别技术综述

雷达目标识别技术综述*王晓丹王积勤(空军工程大学导弹学院三原713800)=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4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4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。

=关键词>雷达,目标识别,特征提取,特征分类A Survey of Radar Target Recognition TechniqueWANG Xiao-dan WANG Ji-qin(Missile Institute,Air Force Engineering University Sanyuan713800) =Abstract>A survey of radar target recognition technique is given in this paper.4classes of target recognition techniques which based on the moving and jet eng i ne modulation effect,distribution of poles,high resolution radar imaging and p olarization diversi ty charac-ter of the target are discussed separately.4pattern recognition methods(statistic pattern recognition,fuzzy pattern recognition,model based and knowledge based pattern recognition,neural network)and their applicati ons in radar target recogni tion also discussed.The analysis of the problem is given in the end of this paper.=Key words>radar,target recogniti on,feature extraction,feature classification1引言目标识别是现代雷达技术发展的一个重要组成部分。

雷达技术综述

雷达技术综述

雷达技术综述(总11页) --本页仅作预览文档封面,使用时请删除本页--雷达技术综述Overview of Radar Technology摘要:雷达被广泛用于军事预警、导弹制导、民航管制、地形测量、气象、航海等众多领域。

本文首先概述了雷达发展历程并总结了雷达技术发展的成因,然后对雷达的基本工作原理和基本雷达方程作了简要的介绍。

最后介绍了几种实际雷达并指出了雷达的未来发展方向。

关键词:雷达技术;工作原理;雷达应用;发展趋势Abstract:Radar is widely used in many fields of military early warning, missile guidance, aviation control, topographic surveying, meteorology, navigation and so on. This paper outlines the development process of radar and summarizes the causes of the development of radar technology,then briefly introduces the basic principle of radar and basic radar , introduces several kinds of practical radar and points out the future development direction of radar.Key words:radar technology; working principles; radar applications; trend in development引言雷达是英文Radar的音译,源于radio detection and ranging的缩写,原意为"无线电探测和测距",即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。

雷达目标跟踪技术发展评述

雷达目标跟踪技术发展评述

雷达目标跟踪技术发展评述雷达目标跟踪技术是指通过雷达系统实时监测和追踪目标物体的位置、速度和轨迹等信息的技术。

随着雷达技术的不断发展,雷达目标跟踪技术也在不断演进和完善。

本文将从雷达目标跟踪技术的起源和发展、关键技术以及应用领域等方面进行评述。

雷达目标跟踪技术的起源可以追溯到二战时期。

当时,雷达技术作为一种先进的侦察手段被广泛应用于战争中。

然而,由于当时的雷达系统只能提供目标的粗略信息,无法实现精确的目标跟踪。

随着科技的进步,雷达目标跟踪技术逐渐得到了改进和完善。

在雷达目标跟踪技术的发展过程中,关键技术起到了重要的推动作用。

首先,多普勒效应的应用使得雷达系统能够通过测量目标物体的频率变化来获取目标的速度信息,从而实现目标的跟踪。

其次,卡尔曼滤波器的引入使得雷达系统能够更加准确地估计目标的位置和速度,并对目标轨迹进行预测和修正。

此外,基于图像处理和模式识别的技术也为雷达目标跟踪提供了新的思路和方法。

雷达目标跟踪技术已经广泛应用于军事、航空航天、交通管理、船舶导航等领域。

在军事领域,雷达目标跟踪技术可以用于实时监测和追踪敌方飞机、舰船等目标,为军事作战提供重要的情报支持。

在航空航天领域,雷达目标跟踪技术可以用于飞行器的导航和自主避障,提高飞行安全性。

在交通管理领域,雷达目标跟踪技术可以用于交通流量监测和车辆跟踪,提高交通管理的效率。

在船舶导航领域,雷达目标跟踪技术可以用于船舶的导航和碰撞预警,提高船舶的安全性。

然而,雷达目标跟踪技术仍然存在一些挑战和难题。

首先,雷达系统在目标跟踪过程中容易受到干扰和噪声的影响,导致目标跟踪的精度下降。

其次,复杂的环境条件和目标特征多样化也给目标跟踪带来了一定的困难。

此外,目前的雷达目标跟踪技术主要集中在二维平面上,对于三维目标跟踪仍然存在一定的技术难题。

为了克服这些问题,研究者们正在不断探索和改进雷达目标跟踪技术。

一方面,通过引入先进的信号处理算法和目标识别技术,提高雷达系统的抗干扰性和目标识别能力。

雷达总结汇报

雷达总结汇报

雷达总结汇报雷达总结汇报雷达(Radar,RAdio Detection And Ranging)是一种利用电磁波进行探测和测距的技术。

雷达广泛应用于军事、航空、航海、气象、地质勘探等领域,对实现飞行器导航、目标探测和识别、天气预报等起到至关重要的作用。

本文将对雷达技术进行总结和汇报。

首先,雷达技术的基本原理是利用发射器发射一束电磁波,并通过接收器接收被目标反射的回波。

根据回波的特性,我们可以推断出目标的位置、速度、大小等信息。

雷达技术可分为无源雷达和有源雷达两种类型。

无源雷达是指利用接收电磁波的方法来获得目标的信息,如无线电望远镜。

有源雷达则是通过发射电磁波并接收回波来实现目标探测,如常见的气象雷达。

其次,雷达技术在军事上有着广泛的应用。

雷达可以用于探测敌对目标的存在、跟踪和识别,为军事作战提供重要信息。

在现代战争中,雷达技术已经成为军事行动不可或缺的重要工具。

雷达技术还被应用于导弹防御系统、火炮瞄准、敌我识别等方面,大大提高了军事行动的效率和精确度。

雷达技术在航空领域也有重要的应用。

在航空器导航和飞行中,雷达可以提供准确的目标探测和测距信息,帮助飞行员判断目标的位置和距离,确保安全飞行。

雷达还可以用于飞行器的自动导航、起降导航以及航空交通管制等方面,为航空事业的发展做出了重要贡献。

此外,雷达技术在船舶导航、渔业、海洋科学研究等领域也有广泛应用。

船舶雷达可以提供船只周围海域的目标探测和测距信息,帮助船员避开障碍物、确保安全导航。

雷达还可以用于渔业资源调查、海洋气象预报、海洋环境监测等方面,为海洋事业的发展和保护提供技术支持。

最后,雷达技术也在气象预报和地质勘探方面发挥着重要的作用。

气象雷达可以探测和跟踪天气系统中的降水、云层等信息,提供准确的天气预报。

地质雷达可以用于地下资源勘探、岩土结构检测等方面,为工程建设和科学研究提供帮助。

综上所述,雷达技术作为一种重要的探测和测距工具,在军事、航空、航海、气象、地质勘探等领域有广泛的应用。

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雷达技术综述Overview of Radar Technology摘要:雷达被广泛用于军事预警、导弹制导、民航管制、地形测量、气象、航海等众多领域。

本文首先概述了雷达发展历程并总结了雷达技术发展的成因,然后对雷达的基本工作原理和基本雷达方程作了简要的介绍。

最后介绍了几种实际雷达并指出了雷达的未来发展方向。

关键词:雷达技术;工作原理;雷达应用;发展趋势Abstract:Radar is widely used in many fields of military early warning, missile guidance, aviation control, topographic surveying, meteorology, navigation and so on.This paper outlines the development process of radar and summarizes the causes of the development of radar technology,then briefly introduces the basic principle of radar and basic radar equation.Finally, introduces several kinds of practical radar and points out the future development direction of radar.Key words:radar technology; working principles; radar applications; trend in development引言雷达是英文Radar的音译,源于radio detection and ranging的缩写,原意为"无线电探测和测距",即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。

因此,雷达也被称为“无线电定位”。

雷达最先是作为一种军事装备服务于人类,主要用来实施国土防空警戒,指挥和引导己方作战飞机以及各种地面防空武器。

随着雷达技术的不断改进,如今雷达被广泛用于民航管制、地形测量、气象、航海等众多领域。

随着高科技的不断发展,雷达技术将在21世纪得到更广泛的应用。

1 雷达的发展历程雷达诞生于20世纪30年代,从美、欧等发达国家的雷达装备技术发展来看,雷达的发展历程大致经历了4个阶段:第1个阶段是从20世纪30年代到50年代,为实施国土防空警戒,指挥和引导己方作战飞机以及各种地面防空武器(高炮、高射机枪、探照灯等),西方大量研制部署米波段雷达和以磁控管为发射机的微波雷达。

当时雷达探测目标的种类简单,主要是飞机,此外还有少量的飞艇和气球,雷达的典型技术特征是电子管、非相参,这种雷达被称为第1代。

第2个阶段是从20世纪50年代到80年代,防空作战对雷达提出了由粗略定位到精确引导的要求,直升机、超音速作战飞机等目标种类大量出现,各种远距离支援和随队干扰手段已成为一种基本作战样式,使非相参技术体制逐渐被西方淘汰,转而开始发展稳定性和可靠性较高的全相参微波雷达,发射机大量使用速调管、行波管、前向波管等,其技术特征是半导体、全相参,这种雷达被称为第2代。

第3个阶段是从20世纪80年代到20世纪末,为满足现代空战对雷达高精度、高分辨力、高抗干扰能力、多目标跟踪能力、高可靠性和维修性的要求,有效应对复杂电磁环境下探测低空巡航导弹、超音速第3代战机、高空无人飞机等的要求,西方开始发展大规模集成电路、全固态、相控阵技术,这就是第3代雷达。

随着隐身目标、低空低速和高空高速巡航导弹以及无人作战飞机等目标的出现、电磁环境的日益恶劣,目前西方国家正在向以多功能、自适应、目标识别为代表的第4代雷达发展。

总的来说,战场上对目标的精确探测和定位的需求推动了雷达的快速发展,特别是二战中雷达的广泛使用推动了雷达技术的快速进步。

另一方面,电真空技术、微电子技术、光电子技术、计算机和软件技术的发展,大大促进了雷达的发展。

2 雷达的基本工作原理雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。

发射电磁波对目标进行照射并接收其回波,由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。

雷达的工作原理如图1所示。

目标发射机接收机显示器发射的电磁波接收的电磁波信号处理机天线收发转换开关噪声R图1 雷达的工作原理雷达的基本工作原理如下:1)由雷达发射机产生的电磁能,经收发开关后传输给天线,再由天线将此电磁能定向辐射于大气中;2)电磁能在大气中以光速(约3×108m/s)传播,如果目标恰好位于定向天线的波束内,则它将要截取一部分电磁能;3)目标将被截取的电磁能向各方向散射,其中部分散射的能量朝向雷达接收方向。

雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后,就经传输线和收发开关馈给接收机;4)接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息,并将结果送至终端显示;2.1 目标斜距的测量雷达工作时,发射机经天线向空间发射一串重复周期一定的高频脉冲。

如果在电磁波传播的途径上有目标存在,那么雷达就可以接收到由目标反射回来的回波。

由于回波信号往返于雷达与目标之间,它将滞后于发射脉冲一个时间t r ,如图2所示。

我们知道电磁波的能量是以光速传播的,设目标的距离为R ,则传播的距离等于光速乘上时间间隔,即2r ct R = 式中R 为目标到雷达站的单程距离,单位为m ;t r 为电磁波往返于目标与雷达之间的时间间隔,单位为s ;c 为光速,c=3×108m/s 。

由于电磁波传播的速度很快,雷达技术常用的时间单位为μs ,回波脉冲滞后于发射脉冲为一个微秒时,所对应的目标斜距离R 为 km m t c R r 15.01502===能测量目标距离是雷达的一个突出优点,测距的精度和分辨力与发射信号带宽(或处理后的脉冲宽度)有关。

脉冲越窄,性能越好。

发射脉冲回波噪声t rt r tt图2 雷达测距2.2 目标角位置的测量目标角位置指方位角或仰角,在雷达技术中测量这两个角位置基本上都是利用天线的方向性来实现的。

雷达天线将电磁能量汇集在窄波束内,当天线波束轴对准目标时,回波信号最强,如图3实线所示。

当目标偏离天线波束轴时回波信号减弱,如图上虚线所示。

根据接收回波最强时的天线波束指向,就可确定目标的方向,这就是角坐标测量的基本原理。

天线波束指向实际上也是辐射波前的方向。

目标O图3 角坐标测量2.3 相对速度的测量有些雷达除确定目标的位置外,还需测定运动目标的相对速度,例如测量飞机或导弹飞行时的速度。

当目标与雷达站之间存在相对速度时,接收到回波信号的载频相对于发射信号的载频产生一个频移,这个频移在物理学上称为多卜勒频移,它的数值为λrd vf2 =式中,f d为多谱勒频移,单位为Hz,v r为雷达与目标之间的径向速度,单位为m/s,λ为载波波长,单位为m。

当目标向着雷达站运动时,v r>0,回波载频提高;反之v r<0,回波载频降低。

雷达只要能够测量出回波信号的多谱勒频移f d,就可以确定目标与雷达站之间的相对速度。

径向速度也可以用距离的变化率来求得,此时精度不高但不会产生模糊。

无论是用距离变化率或用多卜勒频移来测量速度,都需要时间。

观测时间愈长,则速度测量精度愈高。

2.4 目标尺寸和形状如果雷达测量具有足够高的分辨力,就可以提供目标尺寸的测量。

由于许多目标的尺寸在数十米量级,因而分辨能力应为数米或更小。

目前雷达的分辨力在距离维已能达到,但在通常作用距离下切向距离(RQ)维的分辨力还远达不到,增加天线的实际孔径来解决此问题是不现实的。

然而当雷达和目标的各个部分有相对运动时,就可以利用多铺勒频率域的分辨力来获得切向距离维的分辨力。

例如,装于飞机和宇宙飞船上的SAR(综合孔径)雷达,与目标的相对运动是由雷达的运动产生的。

高分辨力雷达可以获得目标在距离和切向距离方向的轮廓(雷达成像)。

此外,比较目标对不同极化波(例如正交极化等)的散射场,就可以提供目标形状不对称性的量度。

复杂目标的回波振幅随着时间会变化,例如,螺旋桨的转动和喷气发动机的转动将使回波振幅的调制各具特点,可经过谱分析检测到。

这些信息为目标识别提供了相应的基础。

3 基本雷达方程设雷达发射机功率为P t ,当用各向均匀辐射的天线发射时,距雷达R 远处任一点的功率密度等于功率被假想的球面积4πR 2所除,即实际雷达总是使用定向天线将发射机功率集中辐射于某些方向上。

天线增益G 用来表示相对于各向同性天线, 实际天线在辐射方向上功率增加的倍数。

因此当发射天线增益为G 时,距雷达R 处目标所照射到的功率密度为目标截获了一部分照射功率并将它们重新辐射于不同的方向。

用雷达截面积σ来表示被目标截获入射功率后再次辐射回雷达处功率的大小,或用下式表示在雷达处的回波信号功率密度:σ的大小随具体目标而异, 它可以表示目标被雷达“看见”的尺寸。

雷达接收天线只收集了回波功率的一部分,设天线的有效接收面积为A e ,则雷达收到的回波功率P r 为当接收到的回波功率P r 等于最小可检测信号S min 时,雷达达到其最大作用距离R max ,超过这个距离后,就不能有效地检测到目标。

4 雷达的应用举例4.1 脉冲多普勒雷达雷达要探测的目标通常是运动着的物体,如空中飞行的导弹、飞机,海上的舰船以及地面车辆等,因此,雷达测速是其基本的重要的功能。

雷达测速的原理就是利用了电磁波的多普勒效应。

多普勒效应是指当发射源和接收者之间有相对径向运动时,接收信号频率将发生变化。

为了方便对多普勒频率测量,雷达一般应采用连续波的信号形式,但连续波信号,又难以测定目标的距离,因此,现代雷达多采用脉冲多普勒雷达,即采用脉冲波形来完成多普勒频率的处理,同时实现测距和测速的功能。

脉冲多普勒雷达需要采集一串脉冲的回波信号,才能通过复杂的信号处理技术从中提取目标运动产生的多普勒频率,因此,它的构造要比一般普通的测速雷达,如交通用的测速雷达复杂的多。

脉冲多普勒雷达的作用并不仅在于测定目标的运动速度,目前脉冲多普勒技2'14R P S t π=214R G P S t π=22212444R R G P R S S t πσππσ⋅==422)4(R GA P S A P e t e r πσ==4/1min 21max )π4(⎥⎦⎤⎢⎣⎡=S GA P R e σ术更多地在机载雷达中得到应用,它可以帮助雷达从很强的地物杂波中探测到目标。

因为地物等杂波的信号强度非常大,常规雷达根本无法在强杂波中监测到目标的固波。

但由于载机相对于地物和目标的运动速度不同,因此产生的多普勒频率也不同,雷达可以根据载机自身的运动速度计算出地物的杂波多普勒频率,从而可以设计针对杂波的滤波器,将杂波滤除,使目标回波显示出来。

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