[發(fā)明專利]光子輔助的脈沖體制微波雷達(dá)探測(cè)方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011361975.9
• 申請(qǐng)日: 2020-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN112578379A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王祥傳;劉思捷;潘時(shí)龍;張江濤;張方正;朱丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/89
• 分類號(hào): G01S13/89;G01S7/282;G01S7/285
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 楊楠

本發(fā)明公開了一種光子輔助的脈沖體制微波雷達(dá)探測(cè)方法，用線性調(diào)頻微波脈沖信號(hào)對(duì)光載波進(jìn)行載波抑制的雙邊帶調(diào)制，然后用所述線性調(diào)頻微波脈沖信號(hào)的包絡(luò)信號(hào)通過電光調(diào)制器對(duì)所生成的載波抑制的雙邊帶調(diào)制信號(hào)進(jìn)行最小點(diǎn)調(diào)制，生成高消光比光脈沖，將所述高消光比光脈沖分為兩路，其中一路作為光本征參考信號(hào)，另一路轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)后作為雷達(dá)探測(cè)信號(hào)發(fā)射；用雷達(dá)回波信號(hào)與經(jīng)過時(shí)延匹配的光本征參考信號(hào)進(jìn)行光域混頻去斜處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的二維成像。本發(fā)明還公開了一種光子輔助的脈沖體制微波雷達(dá)探測(cè)裝置。本發(fā)明可滿足長(zhǎng)距離、高分辨成像雷達(dá)的探測(cè)需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光子輔助的脈沖體制微波雷達(dá)探測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)

微波成像雷達(dá)作為現(xiàn)階段一種能夠滿足全天候全天時(shí)探測(cè)需求的手段，在民用方面常被應(yīng)用于自動(dòng)駕駛、地質(zhì)地形勘探、海洋污染檢測(cè)以及防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域。同時(shí)，微波成像雷達(dá)在軍事方面也被各國(guó)高度重視，可被用來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的精確和智能識(shí)別。

距離分辨率是微波成像雷達(dá)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，取決于雷達(dá)系統(tǒng)的信號(hào)帶寬。但傳統(tǒng)方法受制于“電子瓶頸”難以實(shí)現(xiàn)帶寬的進(jìn)一步拓展。光子學(xué)因其大帶寬、高相干性以及光纖的超低傳輸損耗等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可突破電子瓶頸的限制，為微波成像雷達(dá)的發(fā)展提供了一種新的解決方案。2017年南京航空航空大學(xué)提出了帶寬為8GHz的k波段(18GHz-26GHz)的寬帶成像雷達(dá)系統(tǒng)，成像分辨率優(yōu)于2cm。(Zhang,F.,et al.(2017).Photonics-basedbroadband radar for high-resolution and real-time inverse synthetic apertureimaging.Optics Express 25(14):16274-16281)。2019年清華大學(xué)提出了一種相參雙波段的成像雷達(dá)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可同時(shí)產(chǎn)生并處理雙波段相參的大帶寬信號(hào)，通過后續(xù)的子帶融合實(shí)現(xiàn)距離向的超分辨。系統(tǒng)同時(shí)產(chǎn)生S波段(2-3.5GHz)與X波段(8.5-11.5GHz)的雷達(dá)信號(hào)，通過波段融合算法實(shí)現(xiàn)了等效1.6cm的距離分辨率。(Peng,S.,et al.(2019).APhotonics-Based Coherent Dual-Band Radar for Super-Resolution Range Profile.IEEE Photonics Journal 11(4))。然而，現(xiàn)有的基于微波光子學(xué)的高分辨微波成像雷達(dá)研究，大都側(cè)重于如何進(jìn)一步提升分辨率，尚無(wú)針對(duì)微波光子成像雷達(dá)系統(tǒng)探測(cè)距離提升，尤其是長(zhǎng)距離情況下的研究。

隨著探測(cè)距離的提升，微波成像雷達(dá)尤其基于去斜體制的成像雷達(dá)面臨兩方面的問題：一方面基于調(diào)頻連續(xù)波的方式難以提升信號(hào)功率，無(wú)法滿足長(zhǎng)距離探測(cè)的需求；另一方面，去斜的數(shù)據(jù)量大幅度提升，限制處理速度。以上的問題限制了成像雷達(dá)探測(cè)距離的進(jìn)一步提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種光子輔助的脈沖體制微波雷達(dá)探測(cè)方法，可滿足長(zhǎng)距離、高分辨成像雷達(dá)的探測(cè)需求。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

一種光子輔助的脈沖體制微波雷達(dá)探測(cè)方法，用線性調(diào)頻微波脈沖信號(hào)對(duì)光載波進(jìn)行載波抑制的雙邊帶調(diào)制，然后用所述線性調(diào)頻微波脈沖信號(hào)的包絡(luò)信號(hào)通過電光調(diào)制器對(duì)所生成的載波抑制的雙邊帶調(diào)制信號(hào)進(jìn)行最小點(diǎn)調(diào)制，生成高消光比光脈沖，將所述高消光比光脈沖分為兩路，其中一路作為光本征參考信號(hào)，另一路轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)后作為雷達(dá)探測(cè)信號(hào)發(fā)射；用雷達(dá)回波信號(hào)與經(jīng)過時(shí)延匹配的光本征參考信號(hào)進(jìn)行光域混頻去斜處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的二維成像。

優(yōu)選地，用雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器實(shí)現(xiàn)所述載波抑制的雙邊帶調(diào)制。

優(yōu)選地，具體通過以下方法實(shí)現(xiàn)所述時(shí)延匹配：先通過首次測(cè)量獲取目標(biāo)的大致位置信息，然后根據(jù)目標(biāo)的大致位置信息計(jì)算出光本征參考信號(hào)所需時(shí)延，并按照計(jì)算出的結(jié)果對(duì)光本征參考信號(hào)的時(shí)延進(jìn)行精確控制。