超宽带雷达发射系统研究

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1、超宽带雷达发射系统研究——超宽带搜救雷达发射信号及径向分辨率研究1项目研究报告1.1.立项依据1.1.1.项目的研究意义超宽带(ultrawideBand，UWB)雷达通常定义为：雷达发射信号的分数带宽(FBW)大于0.25的雷达。超宽带技术就是通过对非常短的单脉冲进行一系列的加工和处理，包括产生、传输、接收和处理等，实现通信、探测和遥感等功能。超宽带是指该技术的一个主要特点，即占用的带宽非常大。它也可以被称为脉冲雷达（impulserddar）、脉冲无线电（impulseradio）、无载波(carrier-free)技术和时域(ti

2、medomain)技术等。超宽带雷达具有大带宽的特点，与常规窄带雷达系统相比，超宽带雷达具有以下优越性能：抗干扰性能强。超宽带雷达系统具有较大的处理增益，在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。接收时将信号能量还原出来，在解扩过程中产生扩频增益。与常规雷达系统相比较具有更强的抗干扰性。超宽带雷达兼有低频和宽频的特点，对地表和树叶具有较强的穿透能力，可以探测树林中的隐藏目标。雷达信号具有极高的距离分辨力。由于超宽带雷达的相对带宽大，可以分辨目标的许多散射点，将这些散射点的回波信号积累，可以改善

3、信噪比，其分辨力可以达到厘米量级。具有良好的目标识别能力。由于雷达发射脉冲的时间短，可以使目标不同区域的响应分离，使目标的特性突出，从而进行目标的识别。此外，借助信号的宽谱特性，可以激励目标的众多响应模式，也增加了雷达的目标识别能力。超近程探测能力。传统的雷达在探测近程目标时存在盲区，而超宽带雷达的最小探测距离与距离分辨力大致相等，这一特点使超宽带雷达具有超近程探测能力。近年来，随着城市化进程的加快，城市的高层建筑同趋增多，钢筋混凝土结构占主导地位，各种管道、线路纵横交错的密度加大，以及城市人口密集等问题，使自然或人为灾害等各类突发事件

4、的潜在危险与日俱增，一旦发生，将会造成人民生命财产的巨大损失。国内外多次大震后抢救生命的事实证明：对压埋人员抢救愈及时，救生、救活的可能性愈大。一般来说，震后72小时内是救助被困人员的关键时期。同样，类似“9．11”事件的恐怖灾害复杂情况实时救助问题，以及对劫持人质隐蔽位置的确定等问题都对当今生命搜索与定位技术提出了更高的要求。为确保在紧急救援中用最短的时问找到被困人员，开展先进的生命救助探测与定位方法研究具有十分重要的意义。超宽带雷达作为国内外正在研究的新型雷达，具有探测距离分辨率高、抗干扰能力强、穿透能力强、易于目标识别等独特的优点

5、，并具备超短程探测的能力，在生命搜索方面越来越引起人们的关注。1.1.2.国内外现状分析20世纪90年代以来，随着宽带镦波器件的发展和软件算法信号处理能力的增强，超宽带雷达的性能已经达到了较高的水平。瑞典、美国、意大利、俄罗斯等国的超宽带合成孔径雷达早已做了多次飞行实验，进入实际应用阶段，下面以国外实际雷达系统为倒说明超宽带合成孔径雷达的现状。1.SRI(StanfordResearchInstitute)斯坦福研究所历时7年研制出来的第一部机载商用雷达，工作频段为200MHz～400MHz，该雷达不仅可以穿透森林覆盖，甚至可以穿透土壤

6、。SRI还研制了第一部VHFGPRSAR，该雷达采用偶极天线，工作在200MHz～600MHz频段，分成两个200MHz的宽带宽接收处理。该雷达的主要系统参数如表1：表1SRISAR的主要性能参数工作频段200MHz—600MHz带宽200MHz*2极化方式HH分辨率1m*1m发射波形脉冲2.BoomSAR撑竿合成孔径雷达(BoomSAR)系统是由美国ARL(ArmyResearchLaboratory)为研究叶簇和地下埋藏目标的基本特性，解决地雷探测问题而研制的低频、宽波束、超宽带基地合成孔径雷达系统，该雷达被固定在带有转动关节的撑竿

7、顶部，伸展到距离地面45m的空中，整个支撑架固定在车上，车沿测试路线以1km／hr速度运动，来模拟单侧视机载雷达的成像几何关系。该系统已经在Yuma试验场地进行了实验，数据处理中采用了小渡压缩算法来减小算法的复杂性。BoomSAR的部分性能参数见表2表2BoomSAR的部分性能参数峰值功率2MW脉冲重复频率PRF750Hz信号形式伪指数脉冲波形带宽60MHz—1.1GHz瞬时带宽1GHz天线形式双发射双接收喇叭形(4个天线，单独的V&H收发天线)极化方式全极化方位向波束宽度大于90度距离分辨率小于0.3m3.ARCHEOSARARCHE

8、O是一个意大利的研发项目——考古遥感高级技术的研究与相关仪器的研制。AkniaAerospzio—DivisioneSpazio(SpaceDivision，RemoteSensingEngineering