国外几种雷达侦察设备的评述

激光雷达技术的应用现状及应用前景

光电雷达技术 课程论文 题目激光雷达技术的应用现状及应用前景

专业光学工程 姓名白学武 学号2220140227 学院光电学院 2015年2月28日 摘要：激光雷达无论在军用领域还是民用领域日益得到广泛的应用。介绍了激光雷达的工作原理、工作特点及分类，介绍了它们的研究进展和发展现状，以及应用现状和发展前景。 引言 激光雷达是工作在光频波段的雷达。与微波雷达的T作原理相似，它利用光频波段的电磁波先向目标发射探测信号，然后将其接收到的同波信号与发射信号相比较，从而获得目标的位置(距离、方位和高度)、运动状态(速度、姿态)等信息，实现对飞机、导弹等目标的探测、跟踪和识别。 激光雷达可以按照不同的方法分类。如按照发射波形和数据处理方式，可分为脉冲激光雷达、连续波激光雷达、脉冲压缩激光雷达、动目标显示激光雷达、脉冲多普勒激光雷达和成像激光雷达等：根据安装平台划分，可分为地面激光雷达、机载激光雷达、舰载激光雷达和航天激光雷达；根据完成任务的不同，可分为火控激光雷达、靶场测量激光雷达、导弹制导激光雷达、障碍物回避激光雷达以及飞机着舰引导激光雷达等。 在具体应用时，激光雷达既可单独使用，也能够同微波雷达，可见光电视、

红外电视或微光电视等成像设备组合使用，使得系统既能搜索到远距离目标，又能实现对目标的精密跟踪，是目前较为先进的战术应用方式。 一、激光雷达技术发展状况 1.1关键技术分析 1.1.1空间扫描技术 激光雷达的空间扫描方法可分为非扫描体制和扫描体制，其中扫描体制可以选择机械扫描、电学扫描和二元光学扫描等方式。非扫描成像体制采用多元探测器，作用距离较远，探测体制上同扫描成像的单元探测有所不同，能够减小设备的体积、重量，但在我国多元传感器，尤其是面阵探测器很难获得，因此国内激光雷达多采用扫描工作体制。 机械扫描能够进行大视场扫描，也可以达到很高的扫描速率，不同的机械结构能够获得不同的扫描图样，是目前应用较多的一种扫描方式。声光扫描器采用声光晶体对入射光的偏转实现扫描，扫描速度可以很高，扫描偏转精度能达到微弧度量级。但声光扫描器的扫描角度很小，光束质量较差，耗电量大，声光晶体必须采用冷却处理，实际工程应用中将增加设备量。 二元光学是光学技术中的一个新兴的重要分支，它是建立在衍射理论、计算机辅助设计和细微加工技术基础上的光学领域的前沿学科之一。利用二元光学可制造出微透镜阵列灵巧扫描器。一般这种扫描器由一对间距只有几微米的微透镜阵列组成，一组为正透镜，另一组为负透镜，准直光经过正透镜后开始聚焦，然后通过负透镜后变为准直光。当正负透镜阵列横向相对运动时，准直光方向就会发生偏转。这种透镜阵列只需要很小的相对移动输出光束就会产生很大的偏转，透镜阵列越小，达到相同的偏转所需的相对移动就越小。因此，这种扫描器的扫

国内探地雷达与国外的差别

国内探地雷达与国外的差别 随着世界经济建设和材料科学的发展，对地下非金属类目标探测技术的需求变得愈来愈迫切，六十年代末期得到发展的时域电磁场理论和相关的电子技术，进一步推动了毫微秒脉冲地下目标探测设备—探地雷达（GPR）的研制和应用。现在，国内外兴起了利用探地雷达进行地下目标无损探测的研究和应用热潮，探地雷达在城建、交通、地质、考古、国防等部门中扮演着越来越重要的角色。 在军方及地质与勘探部门的持续支持下，中国电波传播研究所在地下目标高分辨率探测领域，已开展十余年的研究工作,目前已经研制成功LTD系列多种型号的探地雷达产品,其中全数字化LTD-10一体化探地雷达具备携带方便、功能强、性能稳定等特点，既可以用于公路、隧道面层厚度检测，又可以用于地下较深层目标的探测，已广泛应用于军事和民用各领域。 但随着应用范围的不断拓宽，现场对尚处于成长期的探地雷达提出越来越高的技术要求，其中探测深度和分辨率的矛盾显得越来越明显，作者在此抛砖引玉，希望更多的科研院所、学校和现场应用部门加入到无损探测技术研究中来，通力合作，尽快使电磁波传播理论和探地雷达应用技术有大的突破。 工作原理 LTD探地雷达工作时，在雷达主机控制下，脉冲源产生周期性的毫微秒信号，并直接馈给发射天线，经由发射天线耦合到地下的信号在传播路径上遇到非均匀体时，产生反射信号。位于地面上的接收天线在接收到地下回波后，直接传输到接收机，信号在接收机经过整形和放大等处理后，经电缆传输到雷达主机，经处理后传输到微机。在微机中对信号依照幅度大小进行编码，并以伪彩色电平图/灰色电平图或波形堆积图的方式显示出来，经事后处理，可用来判断地下目标的深度、大小和方位等特性参数。 系统组成 探地雷达系统主要由LTD-10一体化雷达主机、天线、综合控制电缆、测距轮及其它相关配件和随机附送软件组成。 与国外部分品牌主机设计不同，探地雷达采用工控机和雷达主机一体化设计，与随机附送软件（包括实时采集软件和事后处理软件，两者都是全中文界面）配合，利用键盘或鼠标就可完成数据采集和后处理工作。其中，实时采集软件为用户提供分别在DOS和Windows2000

第二讲 国内外地质雷达技术发展状况

第二讲国内外地质雷达技术发展状况（历史与现状） 探地雷达的历史最早可追溯到20世纪初，1904年，德国人Hulsmeyer首次将电磁波信号应用与地下金属体的探测。1910年Leimback和Lowy以专利形式在1910年的专利，他们用埋设在一组钻孔里的偶极子天线探测地下相对高的导电性质的区域，并正式提出了探地雷达的概念。1926年Hulsenbeck第一个提出应用脉冲技术确定地下结构的思路，指出只要介电常数发生变化就会在交界面会产生电磁波反射，而且该方法易于实现，优于地震方法[1,2]。但由于地下介质具有比空气强得多的电磁衰减特性，加之地下介质情况的多样性，电磁波在地下的传播比空气中复杂的多，使得探地雷达技术和应用受到了很多的限制，初期的探测仅限于对波吸收很弱的冰层厚度（1951，B.O.Steenson，1963，S.Evans）和岩石和煤矿的调查（J.C.Cook）等。随着电子技术的发展，直到70探地雷达技术才重新得到人们的重视，同时美国阿波罗月球表面探测实验的需要，更加速了对探地雷达技术的发展，其发展过程大体可分为三个阶段： 第一阶段，称为试验阶段，从20世纪70年代初期到70年代中期，在此期间美国，日本、加拿大等国都在大力研究，英国、德国也相继发表了论文和研究报告，首家生产和销售商用GPR的公司问世，即Rex Morey和Art Drake成立的美国地球物理测量系统公司（GSSI），日本电器设备大学也研制出小功率的基带脉冲雷达系统。此期间探地雷达的进展主要表现在，人们对地表附近偶极天线的辐射场以及电磁波与各种地质材料相互作用的关系有了深刻的认识，但这些设备的探测精度、地下杂乱回波中目标体的识别、分别率等方面依然存在许多问题。 第二阶段，也称为实用化阶段，从20世纪70年代中后其到80年代，在次期间技术不段发展，美国、日本、加拿大等国相继推出定型的探地雷达系统，在国际市场，主要有美国的地球物理探测设备公司（GSSI）的SIR系统，日本应用地质株式社会（OYO）的YL－R2地质雷达，英国的煤气公司的GP管道公司雷达，在70年代末，加拿大A－Cube公司的Annan和Davis等人于1998年创建了探头及软件公司（SSI），针对SIR系统的局限性以及野外实际探测的具体要求，在系统结构和探测方式上做了重大的改进，大胆采用了微型计算机控制、数字信号处理以及光缆传输高新技术，发展成了EKKO Ground Penetrating Radar 系列产品，简称EKKO GPR系列。瑞典地质公司（SGAB）也生产出RAMAC 钻孔雷达系统，此外，英国ERA公司、SPPSCAN公司，意大利IDS公司、瑞典及丹麦也都在生产和研制各种不同型号的雷达。80年代全数字化的GPR问世，具有划时代的意义，数字化GPR不仅提供了大量数据存储的解决方案，增强了实时和现场数据处理的能力，为数据的深层次后处理带来方便，更重要的是GPR 因此显露出更大的潜力，应用领域得以向纵身拓展。 第三阶段，从上个世纪80年代至今，可称为完善和提高阶段。在此期间，GPR技术突飞猛进，更多的国家开始关注探地雷达技术，出现了很多探地雷达的研究机构，如荷兰的应用科学研究组织和代尔夫大学，法国_德国的Saint-Louis 研究所（ISL），英国的DERA，瑞典的FOA，娜威科技大学和地质研究所，比利时的RMA，南非的开普敦大学，澳大利亚昆士兰大学，美国的林肯实验室和Lawrence Livermore国家实验室以及日本的一些研究机构等等。同时，探地雷达也得到了地球物理和电子工程界的更多关注，对天线的改进、信号的处理、地下目标的成像等方面提出了许多新的见解。GSSI公司在商业上取得了极大的成功，

国外合成孔径雷达侦察卫星发展现状与趋势分析

国外合成孔径雷达侦察卫星发展现状 与趋势分析 Email:beautyhappy521@https://www.wendangku.net/doc/935113831.html, 0 引言 未来战场状况瞬息万变，实时掌握正确的情报信息是取得战争主动权的重要因素，对敌照相侦察是进行情报收集的有效手段。然而利用各种天然环境与人为工事、配合黑夜与恶劣气候条件、隐蔽及掩护部队（武器）行踪可使得传统光学影像无能为力，这也给雷达影像以发展契机。 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)是一种全天候、全天时的现代高分辨率微波成像雷达。它是二十世纪高新科技的产物，是利用合成孔径原理、脉冲压缩技术和信号处理方法，以真实的小孔径天线获得距离向和方位向高分辨率遥感成像的雷达系统，在成像雷达中占有绝对重要的地位。近年来由于超大规模数字集成电路的发展、高速数字芯片的出现以及先进的数字信号处理算法的发展，使SAR具备全天候、全天时工作和实时处理信号的能力，并已经成为现代战争军事情报侦察的重要工具[1]。了解与研究国外SAR侦察卫星的发展现状及趋势，无论是对我国开发新的SAR卫星系统还是研究反SAR侦察技术都具有重要的现实意义。 1国外SAR侦察卫星的发展现状 1.1 美国的Lacrosse卫星 “长曲棍球”（Lacrosse）卫星是美国的军用雷达成像侦察卫星。它不仅适于跟踪舰船和装甲车辆的活动，监视机动或弹道导弹的动向，还能发现伪装的武器和识别假目标，甚至能穿透干燥的地表，发现藏在地下数米深处的设施。美国已经发射了Lacrosse-1（1988年12月）、Lacrosse-2（1991年3月）、Lacrosse-3（1997年10月）、Lacrosse-4（2000年8月）、Lacrosse-5（2005年4月），其中Lacrosse-1已经退役，并正在研制Lacrosse-6，分辨率从最初的1 m提高到0.3 m。“长曲棍球”卫星已成为美国卫星侦察情报的主要来源，美国军方计划再订购6台“长曲棍球”卫星上的SAR，每台SAR的价格约5亿美元[2]。 1.2 美国的Discover II卫星

国外雷达技术新进展概述

国外雷达技术新进展概述 朱峥嵘 (南京电子技术研究所,江苏省南京市210039) 摘　要:雷达技术的研发与应用重点仍然集中在有源相控阵雷达、合成孔径雷达方面。有源相控阵雷达技术在机载雷达系统、舰载雷达系统及陆基雷达系统中获得到了广泛的应用。文中指出Ga N (氮化镓)单片微波集成电路功率放大器的可靠性有所提高,有望成为有源相控阵雷达的关键部件,并使有源相控阵雷达的探测距离进一步增加。为满足在无人机上的应用要求,合成孔径雷达的小型化在2009年取得了新的进展。 关键词:有源相控阵雷达;合成孔径雷达;单片微波集成电路中图分类号:T N958 收稿日期:2010205221。 0　引　言 有源相控阵是近年来正在迅速发展的雷达新技 术,它将成为提高雷达在恶劣电磁环境下对付快速、机动及隐身目标的一项关键技术。有源相控阵雷达是集现代相控阵理论、超大规模集成电路、高速计算机、先进固态器件及光电子技术为一体的高新技术产物[122] 。合成孔径雷达是一种高分辨率的二维成像雷达,由于其具有全天候、全天时的优点,特别适于大面积的地表 成像[324] 。 2009年,国外有源相控阵雷达技术与合成孔径雷达技术取得了新进展。 1　有源相控阵雷达技术 有源相控阵雷达具有机械扫描雷达不可比拟的优越性,是雷达技术的主要发展方向。2009年,欧美各国竞相发展和装备有源相控阵雷达。陆基、舰载、机载有源相控阵雷达的研制取得了重大进展,欧洲雷达集团公司研制出可旋转的有源相控阵雷达天线,使该雷达具备了对飞机身后区域的探测能力。美国诺斯罗普?格鲁曼公司开发出敏捷波束机载有源相控阵雷达,不仅能对多个空中目标进行探测,还能进行地面动目标探测,使作战飞机能完成多种作战任务。随着技术的进步,尤其是Ga N (氮化镓)单片微波集成电路在T/R 组件中的应用,有源相控阵雷达的性能将进一步提高。1.1　GaN 单片微波集成电路可靠性提高,有望成为有源相控阵雷达的关键部件 与Ga A s (砷化镓)器件相比,Ga N 器件的功率密度更高(可达40W /mm ),并具有更高的耐高温特性 (工作温度可达600℃以上)。Ga N 高电子迁移率晶 体管可以提供较好的线性功率和效率以及较高的带宽 (高频参数达230GHz )。 美国雷声公司Ga N 芯片进行了长达1000h 的可靠性测试。在长达1000h 的Ga N 单片微波集成电路功率放大器可靠性测试中,器件性能没有降低,这表明此器件向实用化方向迈出了重要的一步。该公司称此Ga N 芯片将广泛用于防空/反导系统的雷达中,它将使有源相控阵雷达的探测距离大大增加,并将使其具有更强的电子攻击能力。1.2　有源相控阵雷达技术首次应用于防空系统的火控雷达 欧洲航空防务航天公司为美、意、德联合开发的ME ADS (中程扩展防空系统)的X 波段MFCR (多功能火控雷达)提供了第一批次5000个T/R 组件及其相关电子设备。这些组件是有源相控阵雷达的关键部件,它揭开了有源相控阵雷达技术应用于防空系统火控雷达的序幕。 X 波段多功能火控雷达是一种固态有源相控阵雷达,在它的主雷达天线上集成了一个敌我识别天线,并可选择性地集成电子支援分系统、GPS 天线和数字处理器。该雷达的天线安装在一台5t 的卡车上,用液体进行冷却,冷却剂从热交换器流向T/R 组件,然后回流至热交换器。该雷达能以“点对点模式”来监视有限方位角范围,也能以“选择模式”进行360°全向扫描。它的最远探测距离达400k m ,具有引导中远程精确制导武器拦截目标的能力,能同时捕捉多个低雷达截面积目标。该雷达的运用将为导弹防御系统提供一种功能更强的火控雷达。 ? 8?第36卷第6期2010年6月 信息化研究　I nf or matizati on Research Vol .36No .6Jun .2010

国外直升机机载雷达的现状与发展趋势

4 2 ·直升机技术 2 0 0 3年第4 期总第1 3 6期 国外直升机机载雷达的现状与发展趋势 郑敏，周琪，赵玉洁 ( 南京电子技术研究所，南京， 2 1 0 0 1 3 ) 摘要武装直升机及其机载雷达构成了有机的战斗整体。本文首先介绍了国外直升机载雷达的发展史、采用的 技术以及类别，接着对西方先进国家直升机载雷达的现状、工作模式及其主要技术参数进行了详尽地描述，最后总 结了直升机载雷达未来的发展趋势。 关键词直升机；雷达；机载雷达 机载雷达是直升机必不可少的航空电子设备。 因此，直升机机载雷达的研制与发展越来越受到世 界上许多国家的重视。 2 O 世纪6 o 年代，功率行波管的出现和数字技 术的发展都迅速推动了机载雷达技术的发展，美国 第一代专用武装直升机 A H一1 G “休伊眼镜蛇”装备 了A N ／ A P N一1 7 1 ( V ) 等机载雷达设备，开辟了机载 雷达用于武装直升机的新纪元； 7 0 年代，直升机机 载雷达的分辨率、抗干扰性、作用距离、跟踪精度等 性能都得到极大的提高，开始走向控制与信号处理 软件化的道路； 8 0年代，机载雷达的发展更为成熟， 加速了相控阵雷达的研制，自适应雷达技术取得很 大进展，雷达已向模块化、软件化和多功能化的方向 发展；从9 o 年代发展至今，机载雷达已走上综合航 空电子技术的道路，除了多个计算机嵌入到各有关 电子子系统中外，还要满足各功能子系统的实时性 要求，并通过信息交联达到功能综合的目的。 为了满足未来战场的需要，目前世界航空发达 国家基本上都在发展自己的新一代直升机机载雷 达。其特点如下：雷达的探测范围大为扩大，测量参 数的精度和分辨率大为提高；采用各种调制波形，雷 达的工作频率能及时改变，具有在多波段有效工作 的能力；发射功率增大，接收机灵敏度提高；抗干扰 能力增强，目标发现概率提高，虚警率下降，跟踪目 标数大大增加；雷达体积和重量减小，硬、软件的可 靠性增强，战场生存力提高，维护要求大为降低。 1 直升机机载雷达的类型 按雷达功用和技术特点，直升机机载雷达可分 -收稿日期： 2 0 0 3 ~ 8 + 1 5 为如下几种： ( 1 ) 监视雷达 战场监视雷达具有良好的机动性能，能在复杂 地形和恶劣气候条件下快速、灵活地部署，还具有良

脉冲雷达侦察系统方案设计

一、脉冲雷达侦察系统总体方案 1.功能组成框图 2. 功能部分介绍 天线：将高功率发射信号辐射到特定空间，从特定空间接收相应的目标回波信号。 收发开关/保护器：发射状态将发射机连通天线，接收机输入端闭锁保护；接收状态将天线连通接收机并对输入信号限幅保护，发射机开路。 发射机：在特定的时间、以特定的频率和相位产生大功率电磁波。 接收机/信号处理机：放大微弱的回波信号，解调目标回波中的信息。 激励器/同步器：产生和供给收发信号共同的时间、频率、天线指向等雷达工作的基准。 显示器/录取设备：显示、测量、记录、分发目标信息和各种工作状态。 二、脉冲雷达侦察系统工作流程 1. 工作流程图 2. 工作流程介绍 由雷达发射机产生的电磁波经收发开关后传输给天线，由天线将此电磁波定向辐射于大气中。电磁波在大气中以近光速传播，如目标恰好位于定向天线的波束内，则它将要截取一部分电磁波。目标将被截取的电磁波向各方向散射，其中部分散射的能量朝向雷达接受方向。雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后，经传输线和收发开关反馈给接收机。接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息，并将结果送至终端显示。

三、脉冲雷达侦察系统关键技术及实现途径 1.目标距离的测量 脉冲法测距 B 在荧光屏上目标回波出现的时刻滞后于主波，根据时间差计算即可确定目标的距离。 2.目标角度的测量 （1）相位法测角 相位法测角利用多个天线所接收回波信号之间由于存在波程差ΔR 而产生的相位差进行测角。 （2）振幅法测角 1）最大信号法 天线波束作圆周扫描，对收发共用天线的单基地脉冲雷达, 接收机输出的脉冲串幅度值被天线双程方向图函数所调制。找出脉冲串的最大值(中心值 ), 确定该时刻波束轴线指向即为目 标所在方向 。 2）等信号法

激光雷达的发展历程及车用激光雷达的产业格局和发展趋势

激光雷达的发展历程及车用激光雷达的产业格局和发展趋势

目录索引 研究逻辑 (4) 激光雷达：高精度的传感器，与ADAS及无人驾驶形成良好搭配 (5) 激光雷达的原理与结构：基于TOF飞行时间的高精度测量 (5) 激光雷达的发展历程：从机械走向固态，从单线束走向多线束 (6) 激光雷达与ADAS及无人驾驶形成良好搭配 (7) 车用激光雷达的产业格局和发展趋势 (8) 国外企业破风而行，不断寻求技术突破 (8) 国内企业加速追赶，目标产品逐步成型 (12) 低成本化时代来临，路径选择求同存异 (14) 投资建议 (15) 风险提示 (15)

图表索引 图1：激光雷达工作原理图 (5) 图2：激光雷达系统结构图 (5) 图3：机械激光雷达 (6) 图4：固态激光雷达 (6) 图5：单线激光雷达与多线激光雷达对比 (7) 图6：2.5D激光雷达 (7) 图7：3D激光雷达 (7) 图8：主要类型的ADAS传感器 (7) 图9：不同类型的ADAS传感器性能对比 (8) 图10：Velodyne激光雷达产品及主要参数 (9) 图11：HDL-64E正面构造 (9) 图12：HDL-64E背面构造 (9) 图13：Ultra Puck产品计划 (10) 图14：Ultra Puck内部结构 (10) 图15：Quanergy公司的The Mark VIII激光雷达 (10) 图16：The Mark VIII激光雷达的主要参数 (10) 图17：Quanergy公司的S3固态激光雷达 (11) 图18：S3固态激光雷达主要参数 (11) 图19：IBEO车用激光雷达产品 (11) 图20：LUX-4L激光路径 (11) 图21：LUX-8L激光路径 (11) 图22：镭神智能激光雷达产品 (12) 图23：思岚科技激光雷达产品 (13) 图24：华达科捷3D激光雷达 (13) 图25：激光雷达低成本化的主要路径 (14)

国外气象雷达发展动向与趋势

国外气象雷达发展动向与趋势 [2005-1-10 9:17:56] 气象雷达是大气监测的重要手段，在突发性、灾害性的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。目，全球设有1000多个天气雷达站，分布在世界各地。气象雷达技术的发展大体分3个阶段，第一阶段为20世纪40年代末到60年代；第二阶段20世纪70年代到80年代；第三阶段从20世纪90年代开始。近20年气象雷达最突出的发展是，气象多普勒雷达在大气遥感探测和研究中的应用，如探测降水云内和晴空大气中水平风场和垂直风场，降水滴谱和大气湍流等。 一、发展动向 1.美国、日本、德国、印度尼西亚等国家参加的国 际赤道观测站计划，旨在对影响气候变化的赤道上空大气进行探测。该计划除在印度尼西亚斯马特拉岛设站外还计划在非洲、南美设站。 2.欧盟为了促进雷达观测资料在各国之间交换，扩大受益面，加强了各国之间的合作。重点研究雷达探测降水和雷达资料国际网络，促进了天气雷达的发展。未来几年欧洲天气雷达仍然以发展C波段多 普勒雷达为主，双PRF技术可能用脉冲压缩技术来代替。 3.美国联邦航空局在纽约已成功地研制成一部风切变告警雷达。该雷达是一部多普勒C波段雷达，可以全自动探测和告警显示机场周围的恶劣天气，防止风切变造成的危害和微爆现象。 4.日本开发了一种直径仅1米的小型雷达，其性能与机场等使用的大型气象雷达相当。这种小型雷达使用了适合在低空进行观测的3000兆赫的电磁波。观测几乎是实时的，时间仅需约1分钟。由于体积 小，能安装在汽车和小型船舶上，可预测1平方公里小范围内的天气现象。 5.美国宇航局的兰利研究中心在宇宙飞船“发现号”上安装激光雷达，进行激光雷达系统从太空观测大气。这一研究将使空间遥感技术进入一个新的时代，有可能找到至今仍使气候模式研究人员感到困 惑的许多问题的答案。观测的数据包括云、对流层和平流层的气溶胶、行星边界层的特征、地面以上625英里平流层的空气密度和温度以及一系列的地面特征。 二、发展趋势 1.尽管近年来电子计算机技术飞跃发展，加快了科技成果向业务转化的速度，但由于技术和经费等方面的原因，在2020年之前各国气象部门采用更新一代的天气雷达投入业务应用的可能性很小。今后20年间，天气雷达技术的发展将集中在以下几个方面： （1）当今大气科学的发展重点是更长时间尺度的气象研究和更短空间尺度的中小尺度气象学研究和应用，多普勒天气雷达是天气雷达发展的方向和趋势。今后将一步发展多普勒天气雷达技术，扩展探测功能。目前，多普勒天气雷达主要用于对与降水伴随的灾害性天气的监测和短时预报，而对于晴空探测、特别是获取晴空风场信息，将是多普勒天气雷达功能扩展的下一个目标。据估算，采用相干累加技术有可能使雷达获取晴空风场的能力提高15—21dB。多普勒天气雷达对下击暴流、微下击暴流有很好的监测能力，但由于这类恶劣天气现象生命史极短，仅一两分钟，最多不超过10分钟，改变现行多普勒天气雷达扫描取样的体制，可行的最简单的是在天线垂直波束上采用相控技术，形成多波束，这样雷达仅做方位角一周的扫描便可以获取低层大气中三维立体的风场数据信息，可以迅速而准确地监测和预警下击暴流或微下击暴流。 （2）快速扫描技术将应用于天气雷达。现有的天气雷达是利用天线扫描的方法完成立体扫描的，一个体积扫描约需要5—10分钟，这对下击暴流等小尺度现象的探测就显得慢了。为此，在水平方向旋

浅议雷达侦察设备的自检方法

浅议雷达侦察设备的自检方法 雷达侦察设备监测周围环境中由雷达发射的脉冲电磁波，是电子对抗的重要组成部分。雷达侦察设备的性能决定了使用者对其侦察结果的置信度，自检是使用者了解和掌握雷达侦察设备性能的主要手段。文章阐述了常见的雷达侦察设备的自检方法，从使用和维修的角度论述了雷达侦察设备的自检方法应具有的完整性、可靠性和层次性。 标签：雷达侦察设备；自检；MTBF 引言 雷达侦察设备在电磁环境中完成各种雷达信号的截获、测量、分析、处理、识别，提供雷达的类型及威胁等级，并对威胁目标进行告警。雷达侦察设备由测向天线、测频天线、接收机、处理机、显控机组成，如图1所示。测向天线阵与测向接收机完成对雷达脉冲到达角的检测和测量，实时输出脉冲的到达角数据（AOA），测频天线与测频接收机完成对其它脉冲参数的检测和测量，实时输出脉冲的载频（RF）、到达时间（TOA）、脉冲宽度（PW）、脉冲功率或幅度（PA）数据。AOA、RF、TOA、PW、PA数据组合在一起成为脉冲描述字（PDW），接收机实时输出PDW给处理机。处理机根据一系列的脉冲描述字（PDW）进行雷达辐射源检测、参数估计、状态识别和威胁判别等，并将结果输出给显控机。显控机显示最终的雷达参数，使用者通过显控机对整个系统进行操控。 雷达侦察设备接收未知雷达辐射的电磁波信号，使用者对周围的电磁态势无任何先验知识，因而对侦收到的雷达参数的正确性以及是否存在增批漏批无法确定。雷达侦察设备进行自检时其自检单元向信道中耦合入已知参数的模拟信号，将对应侦收结果与已知参数进行对比，可大致了解系统的技术状态及性能，因此使用者对侦察数据进行可信度判断前应先进行自检。此外，自检功能可及时向使用者提示系统存在的故障，以便尽早进行故障的上报和诊断修复。 雷达侦察设备的维修者通过自检进行故障诊断，首先查看自检结果报告，再结合其他的故障现象及外围的测量工作定位故障，更换或修理完成后重新通过自检判断故障是否修复。优秀的自检设计可以将故障定位到具体的模块或插件，为维修提供极大的便利。此外，某些为故障诊断而进行的测试工作也需要自检功能的配合才能完成。 1 常见的两种自检方法 1.1 模拟信号法 雷达侦察设备的显控机控制自检单元产生已知参数的模拟雷达信号耦合入信道，将该信号处理得出的结果与已知参数进行比对，如果差值在容许范围内则判定系统工作正常。模拟信号可以射频信号、视频信号等形式耦合入信道。射频

探地雷达的发展与现状

探地雷达的发展与现状 探地雷达的历史最早可追溯到20世纪初。1904年，德国人Hülsmeyer首次将电磁波信号应用于地下金属体的探测。1910年，Leimback和L?wy以专利形式提出将雷达原理用于探地，他们用埋设在一组钻孔中的偶极天线探测地下相对高导电性质的区域，正式提出了探地雷达的概念。1926年Hülsenbeck第一个提出应用脉冲技术确定地下结构的思路，他指出介电常数不同的介质交界面会产生电磁波反射。由于地下介质具有比空气强得多的电磁衰减特性，加之地下介质情况的多样性，电磁波在地下的传播比空气中复杂的多，之后二三十年尽管在美国出现过一些相关的专利，这项技术很少被运用到其它领域,直到50年代后期，探地雷达技术才慢慢重新被人们所重视。探地雷达在矿井(1960,、冰层厚度(1963,、地下粘土属性(1965,Barringer)、地下水位(1966,Lundien)的探测方面得到了应用。1967年，一个与stern最初用于冰川探测的仪器类似的系统被设计研制出来，1972年Procello将其于探测月球表面结构。同样在1972年，Rex Morcy和Art Drake开创了GSSI(Geophysical Survey Systems Inc.)公司，主要从事商业探地雷达的销售。随着电子技术的发展，数字磁带记录问世，加之现代数据处理技术的应用，特别是拟反射地震处理的应用，探地雷达的实际应用范围在70年代以后迅速扩大，其中有：石灰岩地区采石场的探测(1971,Takazi;1973,kithara;)、淡水和沙漠地区的探测(1974,、工程地质探测(1976,和、煤矿井探测(1975,、泥炭调查(1982,、放射性废弃物处理调查(1982,、以及地面和井中雷达用于地质构造填图(1997, )、水文地质调查(1996, ;1997,Chieh-Hou Yang )、地基和道路下空洞及裂缝调查、埋设物探测、水坝的缺陷检测、隧道及堤岸探测等。自70年代以来、许多商业化的通用数字探地雷达系统先后问世，其中有代表性的有：美国Geophysical Survey System Inc公司的SIR系统、Microwave Associates 的MK系列，加拿大Sensor & Software的Pulse Ekko系列，瑞典地质公司(SGAB)的RAMAC/GPR系列，日本应用地质株式会社OYO公司的GEORADAR系列及一些国内产品(电子工业部LTD系列，北京爱迪尔公司CR-20、CBS-900等)。这些雷达仪器的基本原理大同小异，主要功能有多通道采集、多维显示、实时处理、变频天线、多次叠加、多波形处理等，另外还有井中雷达系统，多态雷达系统，层析成像雷达系统等。国内探地雷达的研究始于70年代初。当时，地矿部物探所、煤炭部煤科院，以及一些高校和其他研究部门均做过探地雷达设备研制和野外试验工作，但由于种种原因，这些研究未能正式用于实际。90年代以来，由于大量国外仪器的引进，探地雷达得到了广泛的应用与研究。1990-1993年，中国地质大学(武汉)在国家自然科学基金

激光雷达发展

引言 激光雷达是一种可以精确、快速获取地面或大气三维空间信息的主动探测技术，应用范围和发展前景十分广阔。以往的传感器只能获取目标的空间平面信息，需要通过同轨、异轨重叠成像等技术来获取三维高程信息，这些方法与LiDAR技术相比，不但测距精度低，数据处理也比较复杂。正因为如此，LiDAR技术与成像光谱、合成孔径雷达一起被列为对地观测系统计划中最核心的信息获取与处理技术。激光雷达是将激光技术、高速信息处理技术、计算机技术等高新技术相结合的产物。 一、激光雷达的工作原理 激光雷达是一种雷达系统，是一种主动传感器，所形成的数据是点云形式。其工作光谱段在红外到紫外之间，主要发射机、接收机、测量控制和电源组成。工作原理为：首先向被测目标发射一束激光，然后测量反射或散射信号到达发射机的时间、信号强弱程度和频率变化等参数，从而确定被测目标的距离、运动速度以及方位。除此之外，还可以测出大气中肉眼看不到的微粒的动态等情况。激光雷达的作用就是精确测量目标的位置（距离与角度）、形状（大小）及状态（速度、姿态），从而达到探测、识别、跟踪目标的目的。 二、激光雷达的现状及应用 激光技术从它的问世到现在，虽然时间不长，但是由于它有：高亮度性、高方向性、高单色性和高相干性等几个极有价值的特点，因而在国防军事、工农业生产、医学卫生和科学研究等方面都有广泛的应用。LiDAR技术在西方国家发展相对成熟，已经投入商业运行的激光雷达系统（主要指机载）主要有Optech（加拿大）、TopSys（法国）和Leica（美国）等公司的产品。 （一）军事方面的应用 目前，在水雷探测激光雷达、化学试剂探测激光雷达、大气监测激光雷达、生化陆战激光雷达等方面已经有了很大的成就。另外，中国的攻击激光雷达已经相当的先进，包含着世界最尖端的五大核心技术：激光材料研究的突破、激光辐射材料物理机理及成像图谱研究的突破、一次性快速跟踪定位控制技术的突破、高密度能量可逆转换载体材料的突破、激光成像技术的突破。 （二）测风方面的应用 多普勒测风激光雷达具有高分辨率、高精度、大探测范围、能提供晴空条件下三维风场信息的能力。多普勒测风激光雷达利用光的多普勒效应，测量激光光束在大气中传输及其回波信号的多普勒频移来反演空间风速分布。主要有相干（外差）探测和非相干（直接）探测两种方式。 （三）气象方面的应用：我国已经建立12个沙尘暴长期观测站，首次形成全国性的沙尘暴监测网络。可以通过先进的观测、模拟和卫星遥感的联合研究，查明中国沙尘暴发生的确切源地，科学地分辨气象、气候条件变化等自然因素和沙漠化土地增加等人为因素对沙尘暴的影响，为准确预警、预报沙尘暴，制定全面高效的防治计划提供科学依据。 （四）医学方面的应用 美国能源部所属的Oak Ridge国家实验室开发出一种集成了激光和雷达系统的系统，这种系统可以减轻烧伤病人的痛苦。研究人员希望这种同频连续波激光雷达映射系统，可以从病人身体上去除坏死的皮肤和肌肉。这种新系统可以对烧伤病人的体表组织进行三维的激光雷达定位探测，以确定损害程度。利用探测定位结果，激光可以自动除去坏死的组织以利于新组织生长。 （五）水土保持监测中的应用 目前，全国由于建设开发的影响，给水土流失治理带来很大的难度，据调查，全国每年由于开发建设使水土流失面积达到1.00×104平方千米由以上。由于激光雷达在测量精度上比传统方法测量结果要精细许多，更真实、可信；而且，可详细反映所测场地的形态，轻松实现三维建模，从而真正实现了非接触式测量，大大减少了外业工作量，降低了外业危险；并且可对开挖边坡、崩岗、山体滑坡等许多形式的水土流失进行测量，使传统水土保持走上“精耕细作”之路。 三、激光雷达的发展趋势 （一）星载激光雷达

国外雷达发展

国外雷达技术发展动态 随着新型空袭兵器的不断问世和先进反雷达技术的广泛应用，对雷达的生存与发展提出了严峻的挑战。近年来，国外主要国家为使雷达能满足现代作战需要，适应日趋复杂的作战环境，改善目前落后于反雷达的状况，仍在加紧开发高新技术，为摆脱"四大威胁"(即反辐射导弹、目标隐身技术、低空超低空突防和先进的综合性电子干扰)积极采取对策。发展对付低空和超低空目标的雷达技术，双(多)基地雷达组网反隐身技术及防空雷达装备技术等。 1 对付低空和超低空目标的雷达技术 由于电磁波是直线传播的，受地球曲率的限制以及山地的影响，使雷达探测产生盲区，看不到低空与超低空飞行的目标，所以低空目标给雷达探测带来困难与威胁。为了及早地发现和探测中、低空，特别是超低空高速入侵的掠海反舰导弹及其载体，就要解决远程探测目标的问题，所以必须提高雷达对空、对海警戒的作用距离。目前主要采用下列几种有效措施：发展低空补盲雷达；采用升空平台监视雷达系统；改进和提高雷达的低空探测性能等。 1.1低空补盲雷达 其基本问题是要建立合理的探测覆盖，一般二维探测在方位上为窄波束，仰角上为余割平方波束。近年来新研制的低空补盲雷达(如Pluto和Tiger雷达)则采用了超余割平方波束，这种波束形状下沿陡削平直，能进一步减少地物杂波的影响，提高低空探测性能。 法国汤姆逊-CSF公司研制的TRS-2105和TRS-2106低空覆盖补盲防空雷达系统，是一种高性能轻便机动型低空目标探测雷达，该雷达是采用了相参发射、频率捷变、脉冲压缩、先进的数字目标显示和四种工作方式操纵的雷达。TRS-2105雷达的工作频段为550MHz，G波段，作用距离为100km，峰值功率为75kW，平均功率为1kW。该雷达对于2m?2的起伏目标的探测距离为120km，在杂波中的可见度大于40dB。 意大利赛莱尼亚公司研制的Pluto(冥王星)雷达是对空和海岸防御的低空监视雷达，用于探测中空、低空和超低空飞行的飞机。它可以单独使用，也可组合到防空网中作低空"补盲"雷达。Pluto雷达的特点是适合于测报中空、低空的超低空目标的方位和距离；采用相位编码脉冲压缩以取得高的距离分辨率和精度。由于在回波处理中采用了杂波环境自适应，因而该雷达在强杂波干扰环境中能识别目标。它的工作波长为10cm，发射机可按固定频率、随机或预编程频率捷变以及自适应频率选择方式工作，峰值功率大于135k W，对低空目标的探测距离可达110km。 1.2空中平台监视系统

激光雷达工作原理及发展现状

激光自20世纪被人类发明以来，它的优势在各方面都得到了认可，也成为了继核能、半导体和电子计算机之后，人类又一重大科技成果。激光雷达是激光技术与传统雷达相结合的产物，它集合了激光技术与雷达技术一系列特点，将光、机、电融合一体，形成具有独特性能的崭新雷达体制，是一种将激光束作为新的探测信号主动式的现代光学遥感技术。激光技术产生和发展，为雷达提供了一种更为理想的辐射源，使激光雷达得以迅速发展。 本文从激光雷达结构出发，介绍激光雷达工作原理与特点，然后阐述激光雷达在军事、大气水域监测、建模与测绘以及航天工程中的应用，尤其是近年来最热门的无人驾驶汽车上的应用。 1　激光雷达工作原理 1.1　激光雷达概念 激光雷达是传统雷达与激光技术相结合的产物，是以激光束作为信息载体，可以用相位、频率、偏振和振幅来搭载信息的主动式雷达。激光雷达发射激光束频率较传统雷达高几个数量级，故频率量变使得激光雷达技术产生了质的变革；又由于激光具有高亮度性、高方向性、高单色性和高相干性特点，所以激光雷达能够精确测距、测速和跟踪，还具有很高角分辨率、速度分辨率和距离分辨率，对更小尺度的目标物也能产生回波信号，在探测细小颗粒有着特有优势。 1.2　激光雷达工作原理 激光雷达一般由激光发射机、激光接收机、光束整形和激光扩束装置、光电探测器、回波检测处理电路、计算机控制和信息处理装置和激光器组成；激光雷达结构和工作原理如图1所示。激光雷达是以激光器作为辐射源，通过激励源激励，发出空间呈高斯分布的激光束，为了能得到质量更好的激光束，经由光束整形和激光扩束装置，使激光束空间分布均匀，加大了激光作用距离；整形和扩束好的激光束作为激光雷达探测信号，以大气为传播媒介，辐射到目标物表面上；激光接收机接收目标物反射和散射信号，光信号经由光电探测器转变为电信号，回波检测处理电路从传来的电信号中分出回波信号和杂波干扰脉冲，并放大回波信号，将回波信号送往计算机进行数据采集与处理，提取有用信息。 （南宁师范大学 物理与电子学院，南宁 530299） 摘　要：激光雷达以其特点和技术优势，在军事和民用上得到广泛应用。基于此，主要介绍了激光雷达工作 原理、特点以及激光雷达在军事、大气水域监测、建模与测绘、航天工程中的应用，阐述说明近年来最热门的无 人驾驶汽车中激光雷达应用方法，并对激光雷达未来进行展望。 关键词：激光雷达 工作原理 特点应用 图1　激光雷达结构及工作原理图 雷达探测、跟踪以及识别未知情况下目标物体作准备。 2　激光雷达特点 激光雷达的一些特点远远超过其他雷达，这些技术优 势显著，如采集数据密度大、精度高、分辨率高以及探测 距离远，使其在很多工作领域内得到普遍应用。激光雷达 与普通雷达各方面能力对比，如表1所示。

国内外天气雷达发展现状及发展思考

国内外天气雷达发展现状及发展思考 摘要:气象天气监测雷达技术是实时监测和有效预警各类突发性和灾害性气象天 气最有效的技术手段。本文围绕着国内外现代天气探测雷达的技术发展研究现状 和当前我国现代天气探测雷达技术总体应用技术水平和实际应用控制能力与发达 国家的差距,提出了对我国天气探测雷达技术发展的一些观点思考。 关键词：天气雷达；现状；发展思考 引言 我国地处东亚季风区，气候气象条件复杂,气温、降水和大风等多种气象要素 变化率较大,并且往往带有突发性,这就直接导致目前我国各类气象自然灾害事件 种类很多,灾害性气象天气频繁出现。如今,我国的社会经济正在迅速发展,灾害性 天气对当今我国人民日常生活和经济上的影响明显增大。我国每年主要受暴雨、 干旱、大风、台风、雷暴和冰雹等各种灾害性天气影响的人口几乎达到了6亿人次。每年只在我国沿海偏远地区登陆的几个热带风暴,一次就可能会给我国造成几亿、几十亿，甚至更多的经济损失。极端恶劣天气事件和各种突发性天气灾害对 我国社会农业、交通、国防等各个方面的安全都必然有着严重威胁。 一、天气雷达发展现状 1.1国外天气雷达发展现状 美国从开始使用天气雷达至今已有三十多年的历史，从目前公布的相关资料 数据来看，截止到2019年，美国已有天气雷达的总数超过三百部。仅仅通过 1988年到2000年期间实施的气象现代化项目，就完成了全国165部多普勒雷达 的布点建设，覆盖了美国大陆及部分沿海海域和岛屿。美国的天气雷达主要采用10公分和5公分两个波长，早期曾经使用过3公分的天气雷达，但受到降水衰减影响较大，不能及时提供可靠的陆地降水和热带风暴的观测资料,已经全部弃用。 日本目前天气雷达的发展也已经经历了5个阶段，典型的气象雷达主要有SSWR、PAWR、DP-PAWR等，其中SSWR配备的半导体发射机采用双极化能力， 性能稳定，适用于精确降雨气象观测；PAWR是一种先进的气象雷达，适用于观 测对流云高空时的分辨率，此类型雷达通常能在1分钟内快速进行全立体气象扫描；而DP-PAWR是最为先进的双极化气象雷达，用于对复杂气象条件进行快速、可靠性的观测,弥补传统单极化雷达PAWR的缺点。 1.2我国天气雷达发展现状 目前，我国已经规划建设完成了200多部新一代天气雷达，建成了技术先进、全球规模最大的新一代天气雷达监测网，其中最具代表性的雷达是WSR-98D天气雷达，该雷达属于S波段，与X、C波段雷达相比雨衰减小，探测范围更大，优 势明显，适合建设在我国中东部地区，在短时临近天气监测预报预警领域、强对 流天气预报监测和气象预警、防灾减灾、公共服务等各方面发挥了重要作用。现 在新一代雷达发展较快，尤其是相控阵雷达技术，已经逐渐成为行业热点，在舰 船上使用较多。但要实现实际功能应用还需要一段时间，从全国已经建成的新一 代天气雷达现状来看，双偏振技术在S波段天气雷达上得到大规模应用，在现有 双偏振气象雷达提高实际应用研究水平和功能拓展是现阶段较为理想的选择。 二、我国天气雷达发展历程 我国天气雷达技术的发展大致分为4个阶段。 第一阶段为20世纪60年代末到80年代的常规模拟天气雷达阶段，我国形成了51部各种型号雷达组成的天气观测网，在局部地区灾害性天气警戒，沿海地

雷达参数侦察

电子科技大学电子工程学院标准实验报告 （实验）课程名称：信息对抗实验电子科技大学教务处制表

实验报告（六） 学生姓名：王超楠学号：2013020904011 指导教师：廖红舒/张花国 实验地点：科研二号楼B453 实验时间：周二晚 一、实验室名称：信息对抗系统专业实验室 二、实验项目名称：雷达参数侦实验察 三、实验学时：4学时 四、实验原理： MATLAB软件具有编程实现简单、使用方便等优点，是目前应用广泛的计算机仿真软件，并且提供各种常用数字通信信号源生成函数的使用帮助文件。因此让学生通过实际上机实验，熟悉MATLAB计算机仿真软件，可实现各种雷达信号产生及分析仿真，从而加深对雷达信号产生、参数提取的理解。 五、实验目的： 1.针对常规脉冲/脉冲压缩（LFM、相位编码）雷达，掌握截获信号的计算机模拟仿真； 2.掌握脉冲雷达脉宽、脉冲幅度、脉冲达到时间、频率及脉内调制特征参数估计的基本方法。 六、实验内容： 1. 提取信号包络； 2. 设置门限； 3. 估计TOA与PW； 4. 提取脉内信号样本； 5. 脉内调制识别； 6. 估计频率； 7. 估计噪声功率、PA； 七、实验器材（设备、元器件）： 计算机、Matlab仿真软件

八、实验步骤： 1.学习MATLAB软件的使用并学习其通信信号帮助工具箱； 2.利用MATLAB语言生成雷达信号，并提取雷达参数。 九、实验数据及结果分析 1.提取信号包络 （1）常规脉冲信号包络 （2）BPSK信号包络

（3）QPSK信号包络

（4）LFM信号包络

2.设置门限 由上图分析可以设置门限，其中常规脉冲信号门限设置为4，其余的设置为3。 3.估计TOA与PW 4.提取脉内信号样本 四种信号的脉内样本提取方式类似，由于数据比较多因此以常规脉冲雷达的脉内数据提取为例。