先进雷达技术综述
新体制雷达及其对抗技术综述
1 1 1 有源 固态 相控 阵雷达 .. 有源 固态 相控 阵雷 达可 以通过 计算 机控制 数控 移相 器来 实现 波 束 扫描 控 制 。 目前 , 种 雷 达 在美 这 军 已获得 了广 泛应 用 , “ 国者 ” 弹系 统应 用 多 如 爱 导 功 能相控 阵雷 达后 , 具有 了高 低空监 视 、 敌我识 别等
能 同时跟踪 和打 击多 个 目标 。 机 载有 源 固态相 控阵雷 达 的发展 不仅 装备 了新
一
合 成孔径 及逆 合成孔 径雷 达 、 截获 概率 雷达 、 型 低 新
脉 冲 多 普 勒 雷 达 、 布 阵 综 合 孔 径 ( 波 ) 达 、 米 稀 米 雷 毫
代 战 斗 机 , 且 还 用 于 改 进 提 高 已有 战 斗 机 , 美 而 如
0 引 言
近年来 , 达界不 断应 用新 技术 , 雷 如频 率 、 波束 、
1 新 体 制 雷达 及 其 关键 技 术
1 1 新 体 制 雷 达 .
波形 、 功率 、 复频率 等雷达 基本 参数 的捷 变或 自适 重 应捷 变技术 , 功率 合成 、 配滤波 、 匹 相参积 累 、 恒虚 警
21 0 0年 8月 第 3 卷第 4 3 期
舰 船 电 子 对 抗
SHI BOARD P ELE CTRONI C COUNTERM EAS URE
Au 2 0 g. 01
VO O L 33 N .4
新 体 制 雷达 及 其 对 抗 技 术 综 述
陈文 奎 , 陶建 义
( 国电子科技集团公司第 5 中 1研 究 所 , 海 2 10 ) 上 0 8 2
激光雷达综述
激光雷达技术与其应用综述一、激光雷达的概念激光雷达(LIDAR-Light Detected And Ranging )是一套复杂的光机系统,它结合了光源、光电探测等技术,有时还包括计算机图象处理技术,能够同时获得方位、俯仰角度、距离、强度等信息,特别适合用于森林结构的估计、城市建设、工业、农业、航空航天等领域[1]。
一个典型的激光雷达结构示意图,如图1所示。
激光雷达是一种主动式遥感探测设备,从工作原理来说,它只是把传统微波雷达的光源变成了激光:向被测目标发射激光信号,然后接收反射回来的信号、并与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息。
激光雷达不同于机器视觉技术,使用的是更为精确的激光光源和光电传感器,而机器视觉多是使用普通相机摄像头探测和CCD 或CMOS 作为图像传感器。
激光雷达可以实现较大测量范围内的3D 立体探测,但易受环境天气因素影响;使用微波(毫米波)雷达的机器视觉探测技术,立体测量范围有限、精度不高,但抗干扰性强、测量距离远。
图 1 典型激光雷达系统结构二、激光雷达的关键技术2. 1 光源技术激光雷达系统中使用的光源,目前主要是CO 2激光器,半导体激光器(LD)和以Nd :YAG 为主的固体激光器。
较远测程(数百米以上)的二极管激光成像雷达对其辐射源的要求, 一是具有足够高的输出功率, 二是具有足够窄的发射波束。
目前商品化的二极管激光器虽可分别达到10W 的平均功率和衍射极限的波束质量, 但同一器件却难以同时满足这两项要求。
一种可能的途径是采用面发射分布反馈(SEDFB)的二极管激光器阵列和微光学(MOC)准直技术。
一个40 阵列, 采用微透镜组1.3cm ×10cm 孔径, 得到0.5 ~ 0.75mrad 发散度的10W 连续输出功率。
当然, 为了实现这样的准直效果, 必须对微光学系统进行精心设计加工, 使其达到1μm 的绝对准直精度, 采用激光辅助化学腐蚀工艺制造微光学系统, 可以满足这一要求。
激光雷达综述范文
激光雷达综述范文
激光雷达(LIDAR)是一种利用激光,用于处理空间测量,物体分类
和物体检测的技术。
激光雷达的技术是由多种激光技术组合而成的,激光
雷达的工作原理非常简单,它发射一束激光束进入空间,穿过反射环境,
在它反射回来的时候被接收,然后经过计算测量它们之间的距离。
激光雷
达比传统的技术更加精细和准确,有助于在复杂的环境中进行测量。
激光雷达技术主要用于地形测量,环境监测,机器人自主导航和物体
检测等方面的研究和应用。
激光雷达由许多不同的组件组成,包括激光发
射器,接收器,控制器,电路板,显示器,电源等组件。
激光雷达的感测过程涉及到多个步骤,如发射光,接收反射光,测量
距离等。
首先,发射器发射一个激光束,然后测量返回的反射信号,根据
反射信号(即接收到的信号强度)计算出来的距离,通过环境测量的方法,有助于提取空间测量数据,以精确地描述环境。
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。
雷达技术发展综述及多功能相控阵雷达未来趋势
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
・2 1 9・
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
飞
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
成像激光雷达技术概述
成像激光雷达技术概述想象一下,一辆无人驾驶汽车在繁忙的都市中自由穿梭,智能地避让行人、车辆,准确地判断路况,安全地到达目的地。
这一切都离不开一种神秘的技术——成像激光雷达技术。
成像激光雷达技术是一种通过发射激光并接收反射信号,快速获取目标物体详细信息的技术。
它具有高精度、高速度、高分辨率等优点,成为无人驾驶、智能交通等领域的关键技术之一。
成像激光雷达技术的原理可以归结为“激光雷达扫描”。
首先,激光发射器会发射出一定波长的激光束,光束经过光学系统后,会形成一定的光路。
随后,激光束打到目标物体上,并反射回来。
反射信号被接收器捕获后,通过高速数据处理器进行处理,最终形成具有高清晰度的三维图像。
成像激光雷达技术具有以下特点:1、精度高:激光雷达的测量精度远高于传统的传感器,能够清晰地识别出目标物体的形状、大小和距离等信息。
2、速度快:激光雷达的扫描速度非常快,能够在短时间内获取大量数据,从而实时更新目标物体的位置和姿态。
3、成本适中:相较于其他高级传感器,成像激光雷达技术的成本较为适中,适合大规模应用和推广。
4、抗干扰性强:激光雷达的信号为定向光束,不易受到环境光的干扰,保证了测量的稳定性和准确性。
成像激光雷达技术在各类应用场景中都有着广泛的实际应用。
在智能交通领域,成像激光雷达技术能够实时监测道路状况、车辆流量等信息,为智能交通管理系统提供重要依据。
在无人驾驶领域,成像激光雷达技术可以帮助车辆进行精确的障碍物识别、路径规划以及自主导航,提高无人驾驶的安全性和可靠性。
此外,成像激光雷达技术在无人机、机器人等领域也有着广泛的应用,能够实现自主导航、环境感知等功能。
未来,成像激光雷达技术将继续发挥其重要作用。
随着技术的不断进步,激光雷达的扫描速度、分辨率和可靠性等方面将得到进一步提升。
随着5G、物联网等技术的快速发展,成像激光雷达技术将在更广泛的领域得到应用,例如智慧城市、安全监控等。
此外,随着和机器学习等技术的不断发展,成像激光雷达技术将能够实现更高级别的自动化和智能化。
雷达技术的发展与应用
雷达技术的发展与应用近年来,雷达技术已成为重要的科学技术领域之一,广泛应用于军事、民用和科研领域。
雷达技术的快速发展,使其应用范围不断扩大,其在现代信息化时代的作用越加显著,成为维护国家安全和推动科技进步的重要手段。
一、雷达技术的概念和发展历程雷达技术(Radar)是一种利用电磁波进行探测和测量的技术,包括雷达发射机、天线、接收机和信号处理系统等部分。
雷达技术的诞生源于20世纪20年代的欧洲,最初被用于航空领域,随着科学技术的不断进步,雷达技术逐渐被应用于军事、气象、航空、航海、勘探和通讯等领域,极大地拓展了雷达技术的应用领域。
二、雷达技术的应用1.军事领域雷达技术在军事领域中的应用范围非常广泛。
从防空到海上监视,从导弹拦截到轰炸机探测,雷达技术被广泛应用于军事装备中。
例如,以美国的F-35战斗机为例,其雷达系统可以扫描360度全方位,探测范围高达500公里,能够探测到并跟踪多达20架敌机。
军事领域中的雷达技术不仅在探测和监测方面发挥了重要作用,也为战争中的指挥决策提供了重要的技术支持。
2.民用领域雷达技术在民用领域中的应用也越来越广泛。
例如,天气雷达可以探测到降雨、风向、温度等信息,为气象预报提供了重要的数据支持;机场雷达可以为飞机导航和空中交通控制提供可靠的信息;汽车雷达可以在低能见度环境下为驾驶员提供前方障碍物的信息,提高行车安全性。
3.科研领域在科研领域中,雷达技术不仅被应用于气象、海洋、地球物理等领域的研究中,还可以利用雷达成像技术对大自然的各种景象进行研究。
例如,雷达成像技术可以用于观测冰川的运动、冰雪下水的流动等,以及观测太空飞行器和流星的轨迹等。
三、雷达技术的未来发展趋势1.发展多波段雷达技术未来雷达技术的发展将面临更加复杂的场景和多样化的目标,因此多波段雷达技术将成为未来雷达技术发展的重要方向。
多波段雷达技术的应用可以提高雷达的探测能力和识别性能,以满足不同目标对雷达的要求。
2.发展超材料和元器件技术超材料和元器件技术的发展将促进雷达探测和成像的精度和灵敏度提高。
雷达技术发展综述及多功能相控阵雷达未来趋势
2 相 控 阵雷 达 主要 特 点
传 统 雷达 的工 作原 理是 首先 向空 中发 射 一束 电 磁波束 , 机械 的方式 转动 雷达 天线 , 用 以使波束 扫 过
一
定 的 区域 ( 空 、 面或 海 面 ) 当 电磁波 束 与 目 天 地 。
段。
在复杂和恶劣的电磁、 地理、 气象条件下 , 对各种常
规、 隐身 、 弱 、 动 、 高 速 、 止 目标 的 实 时 、 微 机 超 静 连
续、 无缝 探 测和识 别 。
雷 达 的任 务 是探 测 目标 , 这要 求 在 复杂 的 环境
下, 以一定的数据率 , 在一定 的范围内及时发现 、 稳 定 跟踪 并 有 效 识 别 目标 】 。雷 达 作 为 一 种 军 民两 用的电子传感器应用广 泛。随着 目标多样化 、 环境 复杂化 和任 务多元 化 , 测 目标 变得越 来越 困难 , 探 对
李均 阁
( 长风电子科技有限责任公司 , 甘肃 兰州 70 7 ) 3 00 摘 要: 雷达 的发展 大致 经历了 4个 阶段 , 目标多样化 、 环境复杂化和任务多元化 , 促进了雷达体制 、 理论和技术的不
断发展 。多功能相控阵雷达经无源相控阵 、 有源相控阵 向数字相控阵雷达发展 , 并成为 2 世纪雷达技术领域 的重要 1 创新之一 。其射频模块技术 、 子阵列集成技术 、 多波束形成技术 、 双极化 技术 、 多输 入多输 出技术 等关键技术 大多完 成 了基础研究 , 进入 了应 用研 究和先期开发 。未来多功能相控阵雷达在技术 性能 、 战术性能 和服务保障等方面将 呈
差 。对 于 MP R来说 , 二维 相扫 的相 控 阵 天线 含 A 因 有 众 多的天 线单元 , 实现 双极 化 或 多 极 化 发 射 与 要
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。
太赫兹雷达成像技术综述
太赫兹雷达成像技术综述太赫兹波被视为介于微波和红外光之间的电磁波。
它们的频率范围在300 GHz到10 THz之间。
这种波长足够小,可以穿透石头,砖头和木头等材料的厚度,但同样也可以捕获人类体内和其他显微结构。
这使得太赫兹成像成为了许多技术领域的新兴应用,如生物医学和材料科学。
太赫兹成像技术基本原理如下:太赫兹波可以通过太赫兹激光源进行辐射。
太赫兹成像利用反射和折射现象,当太赫兹波遇到物体时,一部分波就会发生反射,另一部分会穿透物体。
穿透或反射后的信号可以在太赫兹探测器上进行接收。
通过此过程可以得到准确的空间信息。
太赫兹成像技术具有许多特点,因此得到越来越广泛的应用。
以下是其应用领域的简介:医学应用太赫兹波可以穿透人体各种材料,如红血球、白细胞、皮肤等,且对生物体内分子的谱线、振动等变化有很好的灵敏度。
在医学生物领域,太赫兹成像可以用于诊断皮肤肿瘤、检测口腔龋斑,优于CT、MRI等现有的生物影像学检测方法。
机械检测太赫兹成像可以分析金属、非金属等材料内部微小的缺陷和成分分布。
可以快速、高精度地检测到自动车辆轮毂、汽车传动轴等一些机械工程中难以检测的部件缺陷和损伤情况。
食品安全检测食品流通过程中可能会发生不安全现象。
太赫兹成像技术可以检测到食品中的一些化合物和物质。
因此,它可以用于鉴别肉类、水果和蔬菜等物质内部构造和成分的变化,以更好地保证食品安全。
太赫兹成像技术在传感、通信和寻址等许多领域都有着丰富的应用,成为了绝大部分专业人士的首选技术。
然而,太赫兹成像技术的现有技术难题和其应用领域的发展前景都正迎来一系列挑战。
未来的追求将更加注重技术的开发和创新,以应对不断变化的市场和企业需求。
认知智能雷达抗干扰技术综述与展望
认知智能雷达抗干扰技术综述与展望摘要:随着电磁频谱成为现代战争的关键作战域之一,战场电磁频谱优势的争夺已成为决定战争胜败的关键技术手段之一。
因此,在未来军事对抗中,现代雷达将面临日益复杂、灵巧和智能的电磁干扰环境。
特别是随着数字化技术、射频电子技术和智能化技术的快速发展,现代数字射频存储认知干扰机通过对雷达信号进行截获、存储、调制与转发,产生与真实目标回波高度相似的假目标干扰,对雷达实现“饱和式”攻击,极大降低了雷达的探测性能。
基于此,本文章对认知智能雷达抗干扰技术综述与展望进行探讨,以供相关从业人员参考。
关键词:认知智能雷达;抗干扰技术;综述;展望引言20世纪50年代,当我发现mkx(SIF)系统时,雷达开始以特定频率交换电磁脉冲,与民用飞机通信,成为民用航空交通管制系统的重要组成部分,对飞行安全起到了决定性作用。
由于雷达系统在民用航空管制中发挥越来越重要的作用,用户对其缺陷的容忍度越来越低。
总体而言,雷达系统问题可分为飞机检测错误和数据解密错误。
产生这些问题的原因还可以分为两类:系统内干扰和环境干扰。
一、干扰的形成干扰按照干扰能量可分为有源干扰和无源干扰。
其中无源干扰种类较多,一般包括箔条走廊、箔条区域、地物气象干扰、鸟群干扰、建筑干扰等等。
而有源干扰是现代电子战中的主要方式,它是敌方有意施放的,针对性强,对雷达的破坏力也强,能够直接进入雷达接收机和同时进入的回波信号进行抗衡,破坏雷达正常工作,可分为压制式和欺骗式。
压制式干扰按信号宽度可分为阻塞式、瞄准式和扫频式;按噪声调制方式可分为射频噪声干扰、噪声调幅干扰、噪声调频干扰、噪声调相干扰、随机脉冲干扰等。
欺骗式干扰包括距离欺骗、角度欺骗、速度欺骗以及距离速度同步干扰等方式。
也可以根据雷达体制进行组合干扰。
二、雷达抗干扰系统结构设计支持雷达防御的培训软件主要由培训控制软件和雷达仿真软件组成。
培训控制软件可以使用动态编辑模块处理现场培训情况,也可以使用动态控制机制模块调用已培训的动态,并通过动态解决方案生成动态数据流,通过网络发送到显示仿真软件。
微波光子成像雷达技术发展综述
雷达科学与技术!"d"$ Science and Technology第!期2021年$月Vol. 19 No. 2April 2021D0I :10. 2969". issn. 1672-2337. 2021. 02. 014微波光子成像雷达技术发展综述王安乐,王党卫,余岚(空军预警学院,湖北武汉430019)摘要:随着隐身化、无人化以及微型集群化目标的快速发展,精确获取目标形状和形态的情报需求,对微波成像雷达提出了大带宽和多频段的现实要求。
得益于微波光子技术的低相噪、大带宽、宽调谐等显著优势,微波光子成像雷达技术已得到快速发展。
本文对微波光子成像雷达研究现状进行了总结,对其典 型系统架构和主要工作原理进行了研究分析,进一步结合系统能力优势给出了主要应用方向和相关成像实结果,最后提出了进一步发展仍需 的 。
关键词:微波光子成像雷达;典型系统架构;高分辨成像;发展趋势中图分类号:TN958文献标志码:A文章编号:1672-2337(2021)02-0217-08Overview of Microwave Photonic Imaging Radar TechnologyWANG Anle , WANG Dangwei , YU Lan(Air Force Early Warning Academy , Wuhan 430019, China')Abstract : Along with the rapid development of stealth, u nmanned or microcluster targets , the extraction ofprecise information about their shapes or morphology information impose provides the large bandwidth and multi band requirements on micro w ave imaging radar. Benefiting from the significant advantages of micro w avephotonic technique , such as low phase noise , large bandwidth and excellent tuning capabilities , great progresshas been made in micro w ave photonic imaging radar techniques. The research status of micro w ave photonic ima ging radars is summarized and their typical system architectures and principle are analyzed. Then the main appli cations and relative imaging results of these systems according to the ability advantages are showed. Finally , the issues that still need to be resolved for further development are discussed.Key words :micro w ave photonic imaging radar & system architecture & high-resolution imaging & developmenttrend引言微波成像雷达(合成孔径或逆合成孔径)是一 种可提供目标二维或三维信息且能够实现远程探测的工具,相比于光学手段,具有全天时、全天候特点,在预警、监视以及遥感等领域发挥着重要和独特作用随着隐身、微小无人以及集群目标等新型作战成现代战争作战模式,通过获取目标形状、形态以及 运等信息实现目标(辨识)的预警微波成像雷达提的要求*依雷达 ,雷达 的于发射信 ;的 $ 隐身目标的 提 雷达发射信的23),,有和 的 成 成像雷达发 的重要。
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摘要:机载激光雷达(Airborne LiDAR)技术在遥感领域起到了至关重要的作用,可以获取高精度的地理空间数据。
然而,机载激光雷达数据的处理是一个复杂且关键的任务,直接影响到数据的准确性和可靠性。
本文综述了当前机载激光雷达数据处理的常用方法,包括预处理、数据配准、分类和特征提取等方面,旨在为相关研究者提供参考。
1. 引言机载激光雷达是一种通过发射激光束并测量其返回信号的遥感技术。
它可以实时获取地物的高分辨率、三维几何信息,成为地理空间数据获取的重要手段。
机载激光雷达数据的处理涉及到预处理、数据配准、分类和特征提取等步骤,需要考虑大量的技术和算法。
2. 机载激光雷达数据处理方法2.1 预处理预处理是机载激光雷达数据处理的第一步,旨在去除噪声和杂散信息,提高数据质量。
常用的预处理方法包括:(1)去除离群点:通过设定阈值,排除距离激光波束过远或过近的数据点。
(2)去除地面点:利用地面模型,将地面上的点云数据挑选出来,去除非地面点。
(3)去除植被覆盖:通过对植被的检测和分析,去除植被对地面点云的遮挡。
2.2 数据配准数据配准是将不同位置、不同扫描线的激光雷达数据进行对齐,从而达到全区域的无缝拼接。
常用的数据配准方法包括:(1)球面配准:将球面上不同点云数据投影到一个球面上,通过优化球面上的变换参数实现数据的配准。
(2)特征匹配:通过提取数据点云的特征,如表面几何特征和颜色特征,利用特征匹配算法估计不同点云之间的变换关系。
2.3 分类分类是机载激光雷达数据处理中的重要步骤,旨在将点云数据分为不同的地物类别。
常用的分类方法包括:(1)基于形状特征的分类:通过分析点云数据的形状特征,如表面曲率和点云密度,将其分为建筑物、树木、道路等类别。
(2)基于反射率的分类:通过分析点云数据的反射率,将其分为不同的地物类别。
不同地物对激光束的反射率有所不同,可以通过反射率的阈值进行分类。
2.4 特征提取特征提取是机载激光雷达数据处理中的关键步骤,旨在提取有效的地物信息。
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。
气象雷达探鸟技术综述
气象雷达探鸟技术综述气象雷达探鸟技术综述一、引言鸟类是地球上的重要动物资源之一,对于生态平衡的维持和人类经济的发展具有重要意义。
然而,在鸟类迁徙、栖息地选择和种群监测等方面,传统的鸟类调查方法存在一定的局限性。
气象雷达作为一种高技术手段,被广泛应用于天气预报和气象监测领域,近年来,越来越多的研究者开始探索利用气象雷达技术研究鸟类。
本文旨在综述近年来气象雷达探鸟技术的发展现状与应用前景。
二、气象雷达原理与技术气象雷达是一种利用雷射、红外线或无线电波等原理进行探测和测量大气物理参数的仪器。
它通过向大气中发射无线电波,并接收其反射信号来获得各种天气信息。
气象雷达的探测原理是利用雷达波与大气中的粒子(如水滴、雪花、大气悬浮物等)相互作用,产生散射现象,通过对散射信号的分析,可以得到大气中粒子的数目、大小、速度和分布等信息。
目前,常用的气象雷达探测鸟类的技术主要有以下几种。
首先是基于雷达散射信号的多普勒速度谱分析技术,利用鸟类在雷达波中的散射效应和多普勒效应,可以获取鸟类飞行速度及其分布情况。
通过对多普勒速度谱的分析,可以区分不同种类的鸟类,并大致估计其数量。
其次是基于雷达回波强度的激光雷达技术,该技术可以利用激光低空散射回波的强度信息来探测鸟类的存在和行为。
还有一种是基于雷达回波强度的短脉冲雷达技术,通过分析雷达回波的强度特征,可以识别和定位鸟类的飞行轨迹。
三、气象雷达探鸟技术的应用1. 鸟类迁徙研究鸟类迁徙是鸟类生活史中的重要事件,也是鸟类研究中的热点课题之一。
利用气象雷达技术可以全天候、连续观测鸟类迁徙的过程,不受天候条件和观测点区域限制。
通过对雷达回波的多普勒速度谱分析,可以识别不同种类的鸟类和迁徙的时空分布规律,为鸟类迁徙的机制和规律研究提供了重要数据。
2. 栖息地选择与种群监测鸟类的栖息地选择与种群监测对于保护鸟类资源和生态环境具有重要意义。
利用激光雷达技术和短脉冲雷达技术,可以实时、高效地测量鸟类的存在和行为。
雷达目标识别技术综述
为避开需要实时地直接从含噪的目标散射数据中 提取目标的极点, 基于波形综合技术的目标识别方法 被得到广泛重视。它将接收到的目标散射信号回波与 综合出来的代表目标的特征波形进行数字卷积, 再根
〔.〕 据卷积输出的特征来判别目标。 ,2脉冲法 、 频域极 〔’#〕 大极小拟合匹配法 等, 都避开了直接提取目标极
L 雷达目标识别模型
雷达目标识别需要从目标的雷达回波中提取目标 的有关信息标志和稳定特征并判明其属性。它根据目 标的后向电磁散生的散射场的特征, 可以获 得用于目标识别的信息, 回波信号的幅值、 相位、 频率 和极化等均可被利用。对获取的目标信息进行计算机
〔"〕 大, 因而可用于目标识别。 ()** 等 详细分析了喷气
由于目标的一维距离像常会受目标之间、 目标各 散射点之间的相互干涉、 合成等交叉项的影响, 限制了
〔’$〕 识别率的提高, 因而双距离像方法被提出并 获得了
较高的识别率。为改善目标识别的性能, 可以将目标
〔’?〕 一维距离像与其它目标特征 (如极化特征 ) 相结合。
点, 减小了运算量。 !&! 基于高分辨力雷达成像的目标识别 借助高分辨力雷达对目标进行一维或二维距离成 像, 或采用合成孔径雷达或逆合成孔径雷达对目标成 像得到二维雷达图像, 可获取目标的形状结构信息。 由于一维距离像的获取相对简单, 利用一维距离 像进行目标识别的方法在 ;# 年代以后被得到广泛重 视和深入研究。基于一维距离像的目标识别方法, 在
雷达目标识别技术综述
王晓丹 王积勤 三原 !"#$%%) (空军工程大学导弹学院
!
【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 & 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 & 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
雷达技术综述
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”。
软件化可定义雷达技术发展综述
软件化可定义雷达技术发展综述摘要:软件化可定义雷达技术是以网络的硬件国际标准体系结构和模块化开放式系统为基础,本文开展雷达的开放式体系架构研究,通过软件定义、扩展和重构实现雷达系统功能的新一代雷达技术,支撑雷达应用及其未来发展的各种不同需求。
关键词:软件化雷达;可定义;开放式架构中图分类号:TN957.51 文献标识码:AThe Technology of Software Defined RadarThe 38th Research Institute of China Electronic Science and Technology Group Corporation, Hefei 230031, China1、引言受战场需求/作战理论发展的牵引和技术发展的推动,智能化、高自主性、体系化、协同化、多任务等成为下一代雷达系统的发展目标。
软件化可定义雷达采用开放式体系架构,采用面向服务的软件体系结构思想,建立“模块支持层+操作系统层+中间件层+应用软件层”分层形式的软件体系架构,应用软/硬件解耦、应用软件与操作系统解耦、应用功能解耦等技术,在共用的硬件平台上实现一体化雷达系统的多任务、多功能需求。
2、国内外研究进展美国是开放式雷达架构的提出和主要推动者,1994年美国在《国防部指示5000.02》中提出,项目管理应当采用模块化开放系统的方式。
2000年,美国林肯实验室提出一种雷达开放式系统架构,(Radar Open-Systems Architecture,ROSA)。
ROSA 将雷达信号处理系统和控制体系架构分解为若干个相互独立的模块,每个模块独立开发,实现特定的雷达功能,模块之间灵活重组构成不同的雷达系统。
2004年美国海军集成作战系统项目执行办公室(IWS PEO)发布了《开放式体系结构设计指南》,通过构建具有开放式体系结构的计算环境,采用成熟的商用标准和技术、设计和实现各种作战应用软件包,增强系统集成、扩展和移植能力,快速搭建满足海军作战使命需求的作战系统。
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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先进雷达技术综述
李煜卉
摘要:雷达技术可分为雷达信号处理技术和雷达数据处理技术,随着雷达技术的高速发展,信号和数据处理的技术也越加成熟和先进。
本文将在信号和数据处理方面对现今先进的雷达技术进行一个简单的介绍,并加以综述,还会略有涉及其在某些领域的重要应用。
关键词:相干信号的杂波抑制技术雷达抗电子干扰技术空时二维信号处理技术雷达自动检测及点迹凝聚技术相控阵雷达的跟踪技术帧间滤波技术
Advanced radar technology
Y uhui li
Abstract: radar technology can be divided for radar signal processing and radar data processing technology, with the development of radar technology high speed development, signal and data processing technology is more mature and advanced. This paper will be in the signal and data processing aspects of the current advanced radar technology for a simple presentation, and reviewed, but slightly related in some important field of application.
Key words: coherent signal clutter suppression technology
Radar anti jamming technology Radar signal processing system
Trace formation and condensation technology Phased array radar beam scheduling and tracking technology Radar data processing system design technology
㈠雷达信号处理技术
Ⅰ相干信号的杂波抑制技术
⑴应用背景:随着雷达技术的应用日益广泛,应用场合与要求完成的任务也愈加复杂,例如要求雷达能在强杂波背景下发现低空飞行的飞机、导弹或潜水艇的潜望镜,使得微弱信号检测和抑制杂波的问题变得更加突出,于是,如何改善抑制杂波的技术成为研究热点。
⑵基本原理:与传统的MTI滤波器系统相比,采用数字信号处理的脉冲多普勒雷达中,用低旁瓣窄带滤波器组即FFT取代MTI滤波器。
它可以将滤波器设计的正确匹配于信号频谱中的线宽,实现对动目标的匹配滤波和频谱分离,提取落入不同滤波器的动目标谱线。
不仅抑制杂波和固定目标,而且实现了对速度的测量和分辨,有效地改善了信噪比和信杂比。
⑶杂波特性:
①杂波的回波功率
根据雷达方程,杂波的回波功率P
为:(1)
ic
(1)式中,Pi是发射机功率,G是天线功率增益,λ是工作波长,L
是雷达系统总耗。
将雷达信号与杂波功率以S/C表示,对于给定雷达,Pi, G,λ, L一定,则:(2)(2)式中,Pis和Pic分别是雷达接收到的目标信号和杂波回波功率,是目标雷达截面积,从上式可以明显看出,信号与杂波回波功率之
比等于目标雷达截面积与杂波的平均截面积之比。
②杂波改善因子:
杂波抑制能力用改善因子I来表示。
改善因子的定义是,杂波滤波器输出信杂比除以输入信杂比,则(3)
假设被检测目标的雷达截面积为0.1m2,
目标距离8km,检测概率95%,虚警概
率10-6,理论上要求雷达应具有的杂波
改善因子见右表。
⑷运用的算法:
在FFT技术中,为使杂波的滤波器响应是它的热噪声,通常采用汉宁窗函数加权技术来降低旁瓣电平。
汉宁窗的频谱函数为:(4)(4)式中,D(f )是狄里赫利,N是样本点数,易得,频谱函数仅有三个数据点不为0,频谱图如下图。
汉宁窗函数的第一旁瓣约为-32dB,第二旁瓣约为-43dB,旁瓣下降速率为每倍频程18dB,到第四旁瓣已经达到-53dB,因而对远离谱线的频域抑制能力较强。
Ⅱ雷达抗电子干扰技术
⑴应用背景:近年来,由于电子对抗技术的不断进步,干扰与抗干扰之间的斗争也日益激烈,抗干扰技术的研究也日益增长。
面对复杂的电子干扰环境,雷达必须提高其抗干扰能力才能在现代战争中生存,发挥其正常效能,为战局带来积极影响。
⑵基本原理:雷达面临的电子干扰可分为天然无线电干扰和人为无线电干扰。
人为无线电干扰的详细分为如下:
雷达抗干扰措施可分为(1)技术抗干扰措施(2)战术抗干扰措施。
技术抗干扰措施又分为两类,一类是是干扰不进入或少进入雷达接收机中,另一类是当干扰进入接收机后,利用目标回波和干扰的各自特性,从干扰背景中提取目标信息。
这些技术措施都主要针对雷达的主要分系统如天线,发射机,接收机,信号处理机等。
⑶与信号处理有关的抗干扰技术:
①信号选择法:基于信号的已知参数(脉宽、脉冲重复频率、幅度、相位、频率等)区分干扰信号。
⒈幅度选择: 根据雷达接收机输入端有用信号和干扰信号强度的不同,从干扰背景中分离出有用信号。
必要时还可采用下限幅器、脉冲电平选择器作为辅助。
⒉时间选择:在干扰背景下,脉冲信号的选择以待选脉冲与干扰脉冲之间的相位、脉冲重复频率或脉宽不同为基础。
如脉宽选择电路,只让脉宽处于事先确定范围的信号通过。
⒊频率选择:以有用信号和干扰信号的频谱不同为判别根据。
如多普勒滤波器组是覆盖预期的目标多普勒频移范围的一组邻接的窄带滤波器。
当频移不同时,目标将落入不同的窄带滤波器,故而起到了实现速度分辨和精确测量的作用。
⒋相位选择:考虑所接收的有用信号和无线电干扰信号相位—频率特性的差别,用相位自动频率微调系统来实现。
它可以完全抑制与基准信号相位正交的干扰,减小宽带噪声干扰在输出端的功率。
②抗欺骗性干扰:
⒈1距离欺骗干扰:干扰机针对雷达接受机距离跟踪系统施放的一种有源干扰,目标携带的干扰机以距离欺骗的方式诱使雷达错误的跟踪干扰信号,并最终使目标丢失。
1.2利用多普勒效应抗距离欺骗干扰:由于雷达要检测的目标通常移动速度较高,而周围的地物、海浪、云雨或者地方施放箔条等与目标相对雷达运动速度不同,使得目标回波与干扰杂波的多普勒频移不同,从而通过检测频移提取运动目标信号,抑制背景杂波干扰。
多普勒频移与速度的关系如下图:
2.1角度欺骗干扰:。