[發(fā)明專利]一種基于混沌激光的超寬帶微波光子遠程測距雷達裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310174280.3
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103278811A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張明江;吉勇寧;王云才;王安幫;武媛;劉麗;徐航
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: G01S13/08
• 分類號: G01S13/08
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雷達遠程測距、遠程傳感和實時監(jiān)控裝置，尤其是一種利用超寬帶混沌信號實現(xiàn)遠程精確定位和遠程傳感的雷達裝置。

技術(shù)背景

二戰(zhàn)以來，雷達在航空、航天、交通運輸、氣象預(yù)報、大地測量及軍事上發(fā)揮著越來越重要的作用。雷達作為獲得空間信息的重要手段，在現(xiàn)代戰(zhàn)場和災(zāi)區(qū)廢墟中，有著舉足輕重的作用。而在民用領(lǐng)域，環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療監(jiān)控、車載雷達、智能家居以及高精度定位等領(lǐng)域也有很好的應(yīng)用前景。

在雷達設(shè)計中，雷達的波形設(shè)計是雷達總體設(shè)計的重要內(nèi)容之一。雷達的波形決定了雷達體制、信號的產(chǎn)生設(shè)計和最佳接收信號處理方法等。如果雷達采用的是復(fù)雜度較低的確定性雷達波形，就極易被敵方截獲，而采用復(fù)雜度高的、具有“圖釘型”模糊函數(shù)的超寬頻帶隨機波形，就能得到極低的被截獲概率和極強的抗干擾性能。混沌是確定性的非線性動力系統(tǒng)中產(chǎn)生的類隨機的現(xiàn)象，它具有長期不可預(yù)測性、對初值的敏感性、存在奇異吸引子等特殊的性質(zhì)，形狀與噪聲很像似，它反映了非線性系統(tǒng)的內(nèi)在隨機性，呈現(xiàn)出極強的抗干擾性能。而且混沌信號是類噪聲信號，相比于隨機噪聲雷達，混沌信號在本質(zhì)上的確定性，使得混沌雷達波形的產(chǎn)生結(jié)構(gòu)簡單、統(tǒng)計特性及軌跡容易控制，在實際使用中比直接采用隨機信號比如噪聲信號具有更大的優(yōu)勢。所以關(guān)于混沌無線通信系統(tǒng)以及混沌源隨機信號雷達裝置方面的研究也為國際上各科研機構(gòu)所高度關(guān)注。

2007年，冉立新小組提出了一種利用混沌信號和混沌同步的超寬帶雷達系統(tǒng)（S.?Qiao,?Z.?G.?Shi,?K.?S.?Chen,?W.?Z.?Cui?W.?Ma,?T.?Jiang?and?L.?X.?Ran,?“A?new?architecture?of?UWB?radar?utilizing?microwave?chaotic?signals?and?chaos?synchronization”,?Progress?In?Electromagnetics?Research,?PIER?75,?225–237,?2007.??和?Z.?G.?Shi,?S.?Qiao,?K.?S.?Chen,?W.?Z.?Cui,?W.?Ma,?T.?Jiang?and?L.?X.?Ran,?“Ambiguity?functions?of?direct?chaotic?radar?employing?microwave?chaotic?chaotic?Colpitts?oscillator”,?Progress?In?Electromagnetics?Research,?PIER?77,?1–14,?2007.）。將微波混沌振蕩器產(chǎn)生的混沌信號直接作為雷達的信號，通過混沌同步實現(xiàn)目標反射信號的恢復(fù)。系統(tǒng)的仿真結(jié)果顯示，該混沌雷達系統(tǒng)產(chǎn)生的信號的基本頻率達到了1.6GHz，而且該系統(tǒng)有良好的抗干擾性能：在信噪比低于-20dB的情況下，系統(tǒng)仍然可以正常工作。但是，如果直接在電域產(chǎn)生和調(diào)制超寬帶微波信號，無論是傳統(tǒng)的技術(shù)還是用微波混沌振蕩器產(chǎn)生的混沌信號的方法，全都面臨著同樣的問題：受限于電子瓶頸，無法直接在電域產(chǎn)生和調(diào)制更高頻帶（毫米波或近毫米波段）、更高帶寬的超寬帶微波信號。而利用相關(guān)法實現(xiàn)測距的混沌超寬帶測距雷達的分辨率決定于超寬帶信號的帶寬，因此在電域產(chǎn)生的超寬帶信號將大大限制測距雷達系統(tǒng)的空間分辨率。