[發明專利]基于空-時-頻處理的全光一體化雷達信號接收方法

在審

• 申請號: 202210224782.1
• 申請日: 2022-03-09
• 公開（公告）號: CN114578294A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 鄭小平;陳曉雪;李尚遠;薛曉曉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01S7/285
• 分類號: G01S7/285;G01S13/89
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本申請涉及雷達技術領域，特別涉及一種基于空?時?頻處理的全光一體化雷達信號接收方法，其中，方法包括：接收待測目標反射的雷達回波信號；基于在第一預設位置設置的第一偏置點對雷達回波信號進行電光轉換后，得到光載回波信號；將光載回波信號在光域進行空?時域二維微波信號處理，然后基于在第二預設位置設置的第二偏置點進行時?頻域二維微波信號處理，生成第一信號；根據第一信號得到光電流，并分析光電流的頻譜特征實現預設波束指向，并獲取預設波束指向角區域內目標的二維信息。由此，解決了現有雷達接收方案中不同微波光子功能器件級聯損耗過大、多目標場景下假目標分量干擾的問題。

技術領域

本申請涉及雷達技術領域，特別涉及一種基于空-時-頻處理的全光一體化雷達信號接收方法。

背景技術

雷達通過向目標發射電磁波并接收其回波，即可以獲取目標至發射機的距離、方位、速度等多維信息，不論是在民用領域還是軍用領域都發揮著不可或缺的價值。隨著目標所處環境的復雜多變以及使用人員對獲得目標更多細節信息的需求，雷達也在不斷向著多功能、高分辨的方向發展。在實際應用場景中，雷達探測的目標通常是非合作的，一般其處于空間的位置及數量都無法預知，對于接收端往往需要先通過波束掃描的方式進行空域全方位的搜索，基于電子方式控制電磁波相位的相控陣雷達可以有效地彌補機械式雷達在靈活性、體積、功耗等方面的不足，但其僅適用于窄帶雷達信號。在利用波束掃描搜索到某一空域方位存在目標后，則需要進一步獲取目標的特征信息，高頻、大帶寬的雷達信號有助于提升目標的在距離維與方向維的分辨力，但受傳統電子器件在采樣率、隔離度、電磁干擾等方面的限制，基于電子方式獲取目標二維信息的高分辨探測雷達無法與現階段發展的探測需求相匹配。

基于微波光子學的光子信號處理技術憑借其高頻、寬帶、抗電磁干擾的優勢能夠有效緩解傳統電學方式在接收端探測方面的不足。如光真延時網絡解決了相控陣雷達中由電移相器引入的波束斜視問題，由此構建的光控相控陣雷達可適用于寬帶雷達波形，波束指向不因帶內頻率變化而發生指向偏移，光學去斜信號處理也解決了雷達接收端對目標高分辨探測的需求，實現厘米級成像分辨率的同時兼顧信息獲取的實時性。

然而，目前典型的基于微波光子器件構建的雷達接收機大都功能單一，光譜結構不兼容導致不同微波光子功能器件級聯時需電光中繼轉換，系統損耗會急劇攀升。相關技術中有的提出一種集光控波束成形與光學去斜功能于一體的多功能新型寬帶雷達接收方法，規避了由多次光電轉換所引入的非必需損耗，但這一方法未曾進一步考慮空域目標數量因素對接收機的影響，當空間存在多于一個目標時，不同目標的回波由于光電器件的非線性作用將導致假目標出現，干擾對真實目標的判決。

由上可知，為了滿足多元化的雷達探測需求以適應復雜多變的環境，提出空域波束掃描與高分辨探測功能兼備的雷達信號接收方案就變得至關重要，消除多余光電轉換損耗的同時有效規避假目標分量的干擾，對雷達接收機系統性能的提升具有重要意義。

發明內容

本申請提供一種基于空-時-頻處理的全光一體化雷達信號接收方法，以解決現有雷達接收方案中不同微波光子功能器件級聯損耗過大、多目標場景下假目標分量干擾的問題。

本申請第一方面實施例提供一種基于空-時-頻處理的全光一體化雷達信號接收方法，包括以下步驟：

接收待測目標反射的雷達回波信號；

基于在第一預設位置設置的第一偏置點對所述雷達回波信號進行電光轉換后，得到光載回波信號；

將所述光載回波信號在光域進行空-時域二維微波信號處理，然后基于在第二預設位置設置的第二偏置點進行時-頻域二維微波信號處理，生成第一信號；以及

根據所述第一信號得到光電流，并分析所述光電流的頻譜特征實現預設波束指向，并獲取預設波束指向角區域內目標的二維信息。

可選地，所述將所述光載回波信號在光域進行空-時域二維微波信號處理，然后基于在第二預設位置設置的第二偏置點進行時-頻域二維微波信號處理，生成第一信號，包括：