專利名稱：便攜式民用成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)及雷達(dá)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要應(yīng)用于微波探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種便攜式成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)。 從使用角度看，本實(shí)用新型形成的產(chǎn)品將在安保、智能交通管理、海面(水面)搜救等場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。
背景技術(shù)：
雷達(dá)作為一種軍用設(shè)備，從二戰(zhàn)后至今都是戰(zhàn)場(chǎng)偵察的主要手段。但隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)以及雷達(dá)技術(shù)的飛速發(fā)展，結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)良、價(jià)格相對(duì)低廉的小型雷達(dá)逐漸從軍用領(lǐng)域走向民用市場(chǎng)。目前，雷達(dá)領(lǐng)域的發(fā)展方向有兩個(gè)突出的特點(diǎn)一是朝著高性能、遠(yuǎn)距離的大型雷達(dá)方向發(fā)展，主要應(yīng)用于軍用領(lǐng)域；另一個(gè)則是朝著小型化、針對(duì)特殊用途的方向發(fā)展，主要針對(duì)民用市場(chǎng)。對(duì)于民用市場(chǎng)的來說，價(jià)格低、批量大是其需求特點(diǎn)，但針對(duì)具體應(yīng)用，所需要的雷達(dá)領(lǐng)域最新技術(shù)仍然被采用。民用雷達(dá)現(xiàn)已使用相當(dāng)普遍，如汽車測(cè)速雷達(dá)和倒車?yán)走_(dá)、民用船只的導(dǎo)航雷達(dá)、 機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航雷達(dá)、氣象雷達(dá)、探地搜救雷達(dá)，等等。當(dāng)前，汽車防撞雷達(dá)、探地雷達(dá)、穿墻探測(cè)雷達(dá)、周邊監(jiān)視雷達(dá)仍是民用雷達(dá)領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)。當(dāng)前，先進(jìn)的雷達(dá)成像技術(shù)已在民用市場(chǎng)開始應(yīng)用。美國(guó)交通安全管理局于2009 年末在華盛頓展示了兩款采用先進(jìn)成像技術(shù)的機(jī)場(chǎng)安檢設(shè)備。這兩款設(shè)備能夠掃描出藏在旅客身上的金屬或非金屬類的危險(xiǎn)品。這是一款利用毫米波技術(shù)，掃描人體后呈現(xiàn)電腦影像的安檢設(shè)備。可以說，先進(jìn)的雷達(dá)成像技術(shù)正在開始走向普通民用市場(chǎng)。雷達(dá)成像技術(shù)起源于合成孔徑微波成像雷達(dá)(SAR)，它具有全天候、全天時(shí)和遠(yuǎn)距離高分辨成像的能力。與傳統(tǒng)的光學(xué)和紅外成像技術(shù)相比，它不受雨、霧和煙等外部環(huán)境條件的影響，其圖像中包含了精細(xì)、豐富的目標(biāo)信息?，F(xiàn)在，其衍生技術(shù)眾多，如條帶高分辨 SAR成像技術(shù)、聚束高分辨SAR成像技術(shù)、滑動(dòng)聚束高分辨SAR成像技術(shù)、艦船目標(biāo)ISAR成像技術(shù)、空中機(jī)動(dòng)目標(biāo)ISAR成像技術(shù)、空間目標(biāo)ISAR成像技術(shù)、極化SAR/ISAR成像技術(shù)、 SAR-GMTI動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)、SCANSAR-GMTI廣域動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)、干涉三維SAR/ISAR成像技術(shù)和自旋目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)等。這些技術(shù)在國(guó)土與森林資源勘查、生態(tài)與自然災(zāi)害評(píng)估、環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋立體測(cè)繪、海浪或海冰監(jiān)測(cè)、港口或空中交通監(jiān)管、非法捕魚或走私的監(jiān)管、農(nóng)作物評(píng)估以及軍事領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用前景。但現(xiàn)有用于監(jiān)測(cè)、跟蹤目標(biāo)的成像雷達(dá)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜，在地面或海面搜索等領(lǐng)域無法進(jìn)行大規(guī)模的推廣。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的是為安保和智能交通等應(yīng)用領(lǐng)域提供一種成本低廉、性價(jià)比高的小型成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)。[0010] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種便攜式民用成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)，包括雷達(dá)前端、驅(qū)動(dòng)云臺(tái)和電源組件，電源組件與雷達(dá)前端和驅(qū)動(dòng)云臺(tái)電連接，驅(qū)動(dòng)云臺(tái)支撐雷達(dá)前端并帶動(dòng)雷達(dá)前端轉(zhuǎn)動(dòng)，所述雷達(dá)前端包括天線、頻率合成器、接收機(jī)、發(fā)射機(jī)、信號(hào)處理機(jī)和前端控制器，頻率合成器產(chǎn)生雷達(dá)發(fā)射波形；發(fā)射機(jī)將頻率合成器產(chǎn)生的雷達(dá)發(fā)射波形放大后由天線發(fā)送出去，天線接收目標(biāo)反射的雷達(dá)回波并發(fā)送給接收機(jī)進(jìn)行混頻放大，接收機(jī)將放大的信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行處理和成像；前端控制器連接并控制天線、頻率合成器、接機(jī)、發(fā)射機(jī)和信號(hào)處理機(jī)。 所述天線為波導(dǎo)裂縫天線。所述波導(dǎo)裂縫天線包括發(fā)射天線、接收天線和機(jī)架，發(fā)射天線和接收天線分別固定在機(jī)架上。所述頻率合成器是發(fā)射線性調(diào)頻連續(xù)波的頻率合成器。所述發(fā)射機(jī)為發(fā)射功率為IOmW 3W的固態(tài)發(fā)射機(jī)。所述接收機(jī)包括低噪聲放大器、混頻器、特性濾波器、頻率開窗提取電路、寬帶放大器和窄帶放大器。低噪聲放大器放大天線接收的雷達(dá)回波信號(hào)，放大后送入混頻器進(jìn)行混頻，混頻信號(hào)進(jìn)入特性濾波器過濾雜波，頻率開窗提取電路提取混頻后的窄帶中頻信號(hào)和寬帶中頻信號(hào)，分別由窄帶放大器和寬帶放大器放大后輸送給信號(hào)處理機(jī)。所述混頻器采用零中頻方案，其電路設(shè)計(jì)為現(xiàn)有技術(shù)，可濾除混頻時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)干擾信號(hào)，同時(shí)還能保證雷達(dá)探測(cè)盲區(qū)的要求。所述信號(hào)處理機(jī)包括兩路模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)字信號(hào)處理模塊，兩路模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊分別接收寬帶放大器和窄帶放大器輸送的信號(hào)并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理模塊根據(jù)數(shù)字信號(hào)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)、定位和跟蹤并對(duì)選定的目標(biāo)進(jìn)行成像處理。所述數(shù)字信號(hào)處理模塊包括多塊DSP和一 FPGA，多塊DSP (Digital Signal Processor)分別連接FPGA (Field-Programmable Gate Array)。對(duì)計(jì)算過程進(jìn)行并行處理， 以滿足實(shí)時(shí)探測(cè)和成像過程的復(fù)雜計(jì)算要求。所述電源組件包括電池組和轉(zhuǎn)接電纜，電池組與轉(zhuǎn)接電纜電連接，轉(zhuǎn)接電纜與雷達(dá)前端和驅(qū)動(dòng)云臺(tái)電連接。所述監(jiān)測(cè)雷達(dá)還包括三腳架，驅(qū)動(dòng)云臺(tái)置于三腳架上，雷達(dá)前端置于驅(qū)動(dòng)云臺(tái)上。本實(shí)用新型還提供一種雷達(dá)系統(tǒng)，包括監(jiān)測(cè)雷達(dá)和雷達(dá)終端，監(jiān)測(cè)雷達(dá)與雷達(dá)終端通過LAN電纜線連接，雷達(dá)終端控制監(jiān)測(cè)雷達(dá)。監(jiān)測(cè)雷達(dá)包括上述的部件。所述雷達(dá)終端為一計(jì)算機(jī)。所述計(jì)算機(jī)中具有監(jiān)測(cè)雷達(dá)控制模塊。該模塊提供雷達(dá)人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)操作手對(duì)雷達(dá)的操控。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型的硬件結(jié)構(gòu)得到有效簡(jiǎn)化，其體積小，成本相對(duì)較低，應(yīng)用廣泛，尤其在目標(biāo)搜索方面有非常好的應(yīng)用前景1)本實(shí)用新型的雷達(dá)采用連續(xù)波體制，簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，成本得到降低。與脈沖體制雷達(dá)相比，連續(xù)波體制雷達(dá)的硬件電路相對(duì)簡(jiǎn)單得多。對(duì)探測(cè)距離在30Km以內(nèi)的近距離應(yīng)用來說，采用連續(xù)波體制可以滿足使用要求。2)頻率合成器采用DDS鋸齒波線性調(diào)頻方案，簡(jiǎn)化頻率合成器設(shè)計(jì)。[0028]3)采用固態(tài)發(fā)射機(jī)方案，發(fā)射功率在3W以下，易于實(shí)現(xiàn)。4)接收機(jī)采用零中頻變頻方案，簡(jiǎn)化接收機(jī)硬件。同時(shí)，在接收機(jī)中采用頻率開窗技術(shù)，以提取成像區(qū)域信號(hào)單獨(dú)進(jìn)行處理，保證了成像區(qū)域信號(hào)的信噪比和信號(hào)質(zhì)量，為進(jìn)一步的信號(hào)處理打好基礎(chǔ)。5)總體方案上，本雷達(dá)采用窄帶模式工作，搜索地面(水面)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的探測(cè)發(fā)現(xiàn)、定位和跟蹤。一旦發(fā)現(xiàn)感興趣的目標(biāo)，可以人工切換到寬帶模式工作，實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)的寬帶信息，經(jīng)過特殊的信號(hào)處理算法，便可得到目標(biāo)的一維像或二維像。因此， DDS采用窄帶和寬帶調(diào)頻模式工作，通過雷達(dá)終端人機(jī)界面進(jìn)行切換；接收機(jī)也采用雙通道工作，能提供寬、窄兩個(gè)通道的中頻輸出。6)信號(hào)處理機(jī)采用DSP+FPGA設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多片DSP并行處理，以完成成像數(shù)據(jù)需要的大數(shù)據(jù)量實(shí)時(shí)計(jì)算。7)信號(hào)處理算法利用鋸齒波調(diào)頻發(fā)射信號(hào)信息和二維FFT處理技術(shù)、恒虛警檢測(cè)技術(shù)完成對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)；通過Kalman預(yù)測(cè)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤；通過寬帶脈沖壓縮技術(shù)、方位解線頻調(diào)技術(shù)和成像算法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的高分辨成像。8)雷達(dá)終端采用通用便攜式計(jì)算機(jī)，通過LAN接口與雷達(dá)前端連接，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)的遠(yuǎn)距離操控，方便應(yīng)用。終端軟件在Windows平臺(tái)上開發(fā)，容易嵌入到其它監(jiān)控系統(tǒng)中工作，方便實(shí)現(xiàn)雷達(dá)與其它監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。9)雷達(dá)在結(jié)構(gòu)上將天線、頻率合成器、接收機(jī)、發(fā)射機(jī)、信號(hào)處理機(jī)集成到一起，組成雷達(dá)前端，由驅(qū)動(dòng)云臺(tái)支撐。雷達(dá)采用機(jī)械掃描方案驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了掃描跟蹤系統(tǒng)，降低了成本。本實(shí)用新型采用了 ISAR成像技術(shù)，把周邊監(jiān)視雷達(dá)和雷達(dá)寬帶成像技術(shù)集成于一體，是一種方便攜帶的小型地面(海面)搜索、跟蹤和微波成像探測(cè)雷達(dá)。它可以對(duì)地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的進(jìn)行檢測(cè)、跟蹤和一、二維高分辨成像，便于使用部門全天候、全天時(shí)和遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)所關(guān)心的場(chǎng)所，為使用部門提供準(zhǔn)確的目標(biāo)信息。其主要監(jiān)測(cè)目標(biāo)為地面運(yùn)動(dòng)的人員、 車輛、水面和海面運(yùn)動(dòng)的船只等。為降低成本，本雷達(dá)采用了連續(xù)波體制，簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，降低了雷達(dá)成本；為保證雷達(dá)成像性能，在接收回路采用了開窗技術(shù)，確保成像過程需要的目標(biāo)信號(hào)的信噪比和信號(hào)質(zhì)量；同時(shí)在信號(hào)處理上采用了解線頻調(diào)技術(shù)，既簡(jiǎn)化了硬件電路，又保證了成像性能。這些措施，使本實(shí)用新型雷達(dá)具有體積小、重量輕、易于操作、性能可靠及架設(shè)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在地面、水面(海面)搜救、港口交通管理、緝私，在油田、機(jī)場(chǎng)、大型貨場(chǎng)、大型水壩、輸油管線等要地的安全監(jiān)控，在生態(tài)保護(hù)、反恐等領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

圖1是本實(shí)用新型的便攜式成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的便攜式成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)總體原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。參見圖1，本實(shí)用新型的便攜式民用成像檢測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)雷達(dá)和雷達(dá)終端1，雷達(dá)終端1通過LAN電纜線6連接并控制監(jiān)測(cè)雷達(dá)，LAN電纜線6最長(zhǎng)可達(dá)100米，如需更遠(yuǎn)，則可在LAN電纜線6接口上加接光端機(jī)即可。監(jiān)測(cè)雷達(dá)包括雷達(dá)前端2、驅(qū)動(dòng)云臺(tái)3、 供電箱4和三腳架5，雷達(dá)前端2置于驅(qū)動(dòng)云臺(tái)3上，驅(qū)動(dòng)云臺(tái)3支撐雷達(dá)前端2并帶動(dòng)雷達(dá)前端2轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)云臺(tái)3可置于三腳架5上，用于支撐雷達(dá)前端2，供電箱4與雷達(dá)前端 2和驅(qū)動(dòng)云臺(tái)3電纜連接并為雷達(dá)前端2和驅(qū)動(dòng)云臺(tái)3供電。供電箱4為電源組件，包括電池組和轉(zhuǎn)接電纜。雷達(dá)前端2上還可以加裝光學(xué)觀測(cè)孔8。雷達(dá)終端1實(shí)際上是一臺(tái)便攜式計(jì)算機(jī)，具有監(jiān)測(cè)雷達(dá)控制模塊。該模塊提供雷達(dá)人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)操作手對(duì)雷達(dá)的操控。圖2是本實(shí)用新型的便攜式成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)的總體原理圖。圖2中表明，本雷達(dá)由雷達(dá)前端2 (虛線框內(nèi))、三腳架5、供電箱4、驅(qū)動(dòng)云臺(tái)3組成。其中，三腳架5用于支撐雷達(dá)前端2，供電箱4用于對(duì)雷達(dá)前端2和驅(qū)動(dòng)云臺(tái)3供電。雷達(dá)的絕大部分工作是由雷達(dá)前端2完成的。雷達(dá)前端2包括天線、頻率合成器、 接收機(jī)、發(fā)射機(jī)、信號(hào)處理機(jī)和前端控制器，頻率合成器產(chǎn)生雷達(dá)工作波形，向發(fā)射機(jī)提供相參發(fā)射信號(hào)，向接收機(jī)提供基準(zhǔn)本振信號(hào)；發(fā)射機(jī)將頻率合成器產(chǎn)生的雷達(dá)波放大后由天線發(fā)送出去，天線接收雷達(dá)回波后發(fā)送給接收機(jī)進(jìn)行放大，接收機(jī)將放大的信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行處理和成像；前端控制器連接并控制天線、頻率合成器、接收機(jī)、發(fā)射機(jī)和信號(hào)處理機(jī)。雷達(dá)前端2各組成模塊的功能簡(jiǎn)述如下天線采用波導(dǎo)裂縫天線，發(fā)射天線和接收天線分置，共同安裝在一個(gè)機(jī)架上。天線增益彡27dB，發(fā)射天線和接收天線間的隔離度要求> 60dB，副瓣< 25dB。發(fā)射機(jī)采用固態(tài)發(fā)射機(jī)，發(fā)射功率在IOmW 3W間可調(diào)。頻率合成器雷達(dá)工作采用線性調(diào)頻連續(xù)波，由頻率合成器中的DDS產(chǎn)生。頻率合成器是雷達(dá)工作的核心，它產(chǎn)生雷達(dá)工作波形，向發(fā)射機(jī)提供發(fā)射基準(zhǔn)信號(hào)，向接收機(jī)提供相參本振信號(hào)，向接收機(jī)、信號(hào)處理機(jī)提供采樣信號(hào)，同步信號(hào)。接收機(jī)如圖2所示，接收機(jī)由低噪聲放大器、混頻器、特性濾波器、頻率開窗提取電路、寬帶放大器和窄帶放大器組成。其中，低噪聲放大器是混頻前的前置放大器，其噪聲系數(shù)應(yīng) < ldB，增益> 25dB，它對(duì)保證接收回路的信噪比至關(guān)重要；混頻器混頻及中頻放大采用零中頻方案，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在混頻后需采用特性濾波，以消除地雜波的近端影響，同時(shí)也把混頻時(shí)的強(qiáng)零頻干擾影響降至最低。本雷達(dá)既是一部成像探測(cè)雷達(dá)，同時(shí)又具備普通探測(cè)雷達(dá)功能，接收機(jī)的中頻同時(shí)有兩個(gè)通道輸出，其窄帶通道提供了普通探測(cè)雷達(dá)的中頻信號(hào)，其寬帶通道提供成像雷達(dá)所需的寬帶中頻信號(hào)。這兩個(gè)通道信號(hào)的提取由頻率開窗提取電路完成。所謂開窗，即是在接收機(jī)第一級(jí)混頻后的中頻信號(hào)中，通過頻率開窗辦法提取其中某一段頻譜進(jìn)行單獨(dú)處理、放大，提高這段頻譜的信噪比，為后續(xù)的信號(hào)處理提供高質(zhì)量的信號(hào)。頻率開窗提取電路提取相應(yīng)的頻率信號(hào)分別通過寬帶放大器和窄帶放大器向信號(hào)處理機(jī)輸送。[0053]信號(hào)處理機(jī)圖2中，信號(hào)處理機(jī)由兩路A/D和數(shù)字信號(hào)處理模塊組成。接收機(jī)的模擬中頻輸出經(jīng)A/D變換后轉(zhuǎn)換為純數(shù)字信號(hào)，之后的計(jì)算和處理和存儲(chǔ)交由數(shù)字信號(hào)處理模塊完成由于信號(hào)處理的計(jì)算量很大，特別是進(jìn)行成像處理時(shí)的計(jì)算量，必須要采用多CPU并行處理才能完成實(shí)時(shí)計(jì)算，因此，信號(hào)處理模塊在硬件上采取多DSP加一 FPGA設(shè)計(jì)，多DSP分別與FPGA連接，以保證這部分電路的處理速度。數(shù)字信號(hào)處理模塊的的算模塊主要分窄帶信號(hào)處理和寬帶信號(hào)處理兩部分。窄帶信號(hào)處理主要完成對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)、定位和跟蹤，寬帶信號(hào)處理主要完成對(duì)選定目標(biāo)的成像處理，得到目標(biāo)的一維和二維像，便于對(duì)目標(biāo)的識(shí)別。窄帶信號(hào)處理采用二維FFT 處理技術(shù)和恒虛警檢測(cè)技術(shù)完成對(duì)低速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)；通過Kalman預(yù)測(cè)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤。寬帶信號(hào)處理通過寬帶脈沖壓縮技術(shù)和方位解線頻調(diào)技術(shù)、成像算法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的高分辨成像。由于這些算法計(jì)算量很大，故需采用多DSP并行處理方法來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)算。信號(hào)處理機(jī)中的寬帶和窄帶工作模式由前端控制器對(duì)其進(jìn)行控制。前端控制器前端控制器為一嵌入式處理模塊，它直接接受雷達(dá)終端1人機(jī)界面發(fā)來的各種指令，解析后轉(zhuǎn)發(fā)到雷達(dá)前端2的其它部件，以控制雷達(dá)前端2按終端人機(jī)界面的預(yù)期進(jìn)行工作；此外，前端控制器還把雷達(dá)前端2各部件的工作情況和信號(hào)處理的結(jié)果發(fā)送到雷達(dá)終端1，使操作手隨時(shí)掌握雷達(dá)的工作狀態(tài)和目標(biāo)信息。因此，前端控制器是雷達(dá)前端的控制中心，要求其工作穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，故采用嵌入式處理模塊實(shí)現(xiàn)。電源變換組件電源變換組件是DC-DC變換組件，它將電池組的DC電壓轉(zhuǎn)換成雷達(dá)前端各模塊需要的電源電壓。由于本雷達(dá)采用連續(xù)波體制，故需該組件的輸出紋波要非常低，否則電源干擾將會(huì)嚴(yán)重影響雷達(dá)的正常工作。其次，由于本雷達(dá)是便攜式設(shè)備，采用電池組供電，節(jié)電是本雷達(dá)的重要性能要求，因此，該電源變換組件需采用轉(zhuǎn)換效率高的方案。圖1中，除了雷達(dá)前端2，驅(qū)動(dòng)云臺(tái)3的功能如下；驅(qū)動(dòng)云臺(tái)3是雷達(dá)前端2的直接支撐設(shè)備，它接受前端控制器指令，帶動(dòng)整個(gè)雷達(dá)前端2 (主要是天線)轉(zhuǎn)動(dòng)，使天線對(duì)準(zhǔn)被探測(cè)的目標(biāo)。同時(shí)，它也通過前端控制器向雷達(dá)終端1提供了天線轉(zhuǎn)角的實(shí)時(shí)信息，便于終端1處理。雷達(dá)前端各模塊的工作流程大致如下操作手可以通過雷達(dá)終端1完成對(duì)監(jiān)測(cè)雷達(dá)的操控。雷達(dá)終端1由LAN電纜線6 連接到前端控制器，前端控制器再將前端命令解析轉(zhuǎn)發(fā)到其它各部件，控制各部件工作。上電后，前端控制器控制前端各部件完成初始化，等待接收雷達(dá)終端1的操控命令；雷達(dá)終端 1完成初始化后，等待操作手發(fā)送雷達(dá)工作命令。圖2中，前端控制器通過線纜向頻率合成器發(fā)送控制命令，確定雷達(dá)采用的工作波形和同步節(jié)拍，以操控其它各部件工作；此外，前端控制器也控制了發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率。 頻率合成器向發(fā)射機(jī)提供發(fā)射相參信號(hào)，再由發(fā)射機(jī)功率放大后由天線饋送出去。天線收到雷達(dá)回波，經(jīng)低噪聲放大器放大后，送到接收機(jī)的混頻器，與頻率合成器提供的基準(zhǔn)本振信號(hào)混頻，所得到的零中頻信號(hào)再經(jīng)放大、特性濾波、開窗提取，并行通過窄帶、寬帶放大，A/D變換，最后進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理模塊進(jìn)行目標(biāo)信號(hào)的處理和提取。數(shù)字信號(hào)處理模塊所需的同步信號(hào)和采樣信號(hào)均由頻率合成器提供。前端控制器通過線纜控制了接收機(jī)的增益、頻率開窗提取和寬帶、窄帶信號(hào)的濾波處理放大。前端控制器控制了數(shù)字信號(hào)處理模塊的工作模式，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的檢測(cè)、跟蹤、窄帶識(shí)別和成像識(shí)別。此外前端控制器還連接并控制著驅(qū)動(dòng)云臺(tái)3的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，獲取天線工作的實(shí)時(shí)角度。圖2中虛線框內(nèi)的雷達(dá)前端各部件安裝在圖1中的雷達(dá)前端2內(nèi)，雷達(dá)前端2安裝在驅(qū)動(dòng)云臺(tái)上，通過三腳架進(jìn)行支撐。雷達(dá)終端通過LAN通信電纜6連接到供電箱4，再轉(zhuǎn)接到雷達(dá)前端電纜7，接入雷達(dá)前端2。從圖1可以看到本雷達(dá)是一種便攜式設(shè)備，三腳架、驅(qū)動(dòng)云臺(tái)和雷達(dá)前端等都是可拆卸的，可以方便進(jìn)行工作安裝、拆卸和運(yùn)輸。此外，本實(shí)用新型的應(yīng)用范圍不局限于說明書中描述的特定實(shí)施例的工藝、機(jī)構(gòu)、 制造、物質(zhì)組成、手段、方法及步驟。從本實(shí)用新型的公開內(nèi)容，作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易地理解，對(duì)于目前已存在或者以后即將開發(fā)出的工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟，其中它們執(zhí)行與本實(shí)用新型描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結(jié)果，依照本實(shí)用新型可以對(duì)它們進(jìn)行應(yīng)用。因此，本實(shí)用新型所附權(quán)利要求旨在將這些工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟包含在其保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種便攜式民用成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)，其特征在于，包括雷達(dá)前端、驅(qū)動(dòng)云臺(tái)和電源組件， 電源組件與雷達(dá)前端和驅(qū)動(dòng)云臺(tái)電連接，驅(qū)動(dòng)云臺(tái)支撐雷達(dá)前端并帶動(dòng)雷達(dá)前端轉(zhuǎn)動(dòng)，所述雷達(dá)前端包括天線、頻率合成器、接收機(jī)、發(fā)射機(jī)、信號(hào)處理機(jī)和前端控制器，頻率合成器產(chǎn)生雷達(dá)發(fā)射波形；發(fā)射機(jī)將頻率合成器產(chǎn)生的雷達(dá)發(fā)射波形放大后由天線發(fā)送出去；天線接收目標(biāo)反射的雷達(dá)回波并發(fā)送給接收機(jī)進(jìn)行混頻放大；接收機(jī)將放大的信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行處理和成像；前端控制器連接并控制天線、頻率合成器、接收機(jī)、發(fā)射機(jī)和信號(hào)處理機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式民用成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)，其特征在于，所述天線包括發(fā)射天線、接收天線和機(jī)架，發(fā)射天線和接收天線分別固定在機(jī)架上。
3.如權(quán)利要求1所述的便攜式民用成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)，其特征在于，所述頻率合成器是發(fā)射線性調(diào)頻連續(xù)波的頻率合成器。
4.如權(quán)利要求1所述的便攜式民用成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)為發(fā)射功率為IOmW 3W的固態(tài)發(fā)射機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述的便攜式民用成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)，其特征在于，所述接收機(jī)包括低噪聲放大器、混頻器、特性濾波器、頻率開窗提取電路、寬帶放大器和窄帶放大器，低噪聲放大器放大天線接收的雷達(dá)回波信號(hào)，并將放大信號(hào)送入混頻器進(jìn)行混頻后進(jìn)入特性濾波器過濾雜波，頻率開窗提取電路提取混頻后的窄帶中頻信號(hào)和寬帶中頻信號(hào)，分別由窄帶放大器和寬帶放大器放大后輸送給信號(hào)處理機(jī)。
6.如權(quán)利要求1所述的便攜式民用成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)，其特征在于，所述信號(hào)處理機(jī)包括兩路模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和一數(shù)字信號(hào)處理模塊，兩路模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊分別接收寬帶放大器和窄帶放大器輸送的信號(hào)并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理模塊根據(jù)數(shù)字信號(hào)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)、定位和跟蹤并對(duì)選定目標(biāo)進(jìn)行成像處理。
7.如權(quán)利要求6所述的便攜式民用成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理模塊包括多塊DSP和一 FPGA，多塊DSP分別連接FPGA。
8.一種便攜式民用成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于，包括監(jiān)測(cè)雷達(dá)和雷達(dá)終端，雷達(dá)終端通過LAN電纜線連接并控制監(jiān)測(cè)雷達(dá)；所述監(jiān)測(cè)雷達(dá)包括包括雷達(dá)前端、驅(qū)動(dòng)云臺(tái)和電源組件，電源組件與雷達(dá)前端和驅(qū)動(dòng)云臺(tái)電連接，驅(qū)動(dòng)云臺(tái)支撐雷達(dá)前端并帶動(dòng)雷達(dá)前端轉(zhuǎn)動(dòng)，所述雷達(dá)前端包括天線、頻率合成器、接收機(jī)、發(fā)射機(jī)、信號(hào)處理機(jī)和前端控制器，頻率合成器產(chǎn)生雷達(dá)發(fā)射波形；發(fā)射機(jī)將頻率合成器產(chǎn)生的雷達(dá)發(fā)射波形放大后由天線發(fā)送出去，天線接收目標(biāo)反射的雷達(dá)回波并發(fā)送給接收機(jī)進(jìn)行混頻放大，接收機(jī)將放大的信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行處理和成像；前端控制器連接并控制天線、頻率合成器、接收機(jī)、發(fā)射機(jī)和信號(hào)處理機(jī)。
9.如權(quán)利要求8所述的便攜式民用成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于，所述雷達(dá)終端為一計(jì)算機(jī)。
10.如權(quán)利要求9所述的便攜式民用成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)中具有提供雷達(dá)人機(jī)交互的監(jiān)測(cè)雷達(dá)控制模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種便攜式民用成像監(jiān)測(cè)雷達(dá)及雷達(dá)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)雷達(dá)包括雷達(dá)前端、驅(qū)動(dòng)云臺(tái)和電源組件，電源組件與雷達(dá)前端和驅(qū)動(dòng)云臺(tái)電連接，驅(qū)動(dòng)云臺(tái)支撐雷達(dá)前端并帶動(dòng)雷達(dá)前端轉(zhuǎn)動(dòng)。雷達(dá)前端包括天線、頻率合成器、接收機(jī)、發(fā)射機(jī)、信號(hào)處理機(jī)和前端控制器，頻率合成器產(chǎn)生雷達(dá)發(fā)射波形；發(fā)射機(jī)將雷達(dá)發(fā)射波形放大由天線發(fā)送；天線接收目標(biāo)反射的雷達(dá)回波并發(fā)送給接收機(jī)進(jìn)行混頻放大，接收機(jī)將放大的信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行處理和成像；前端控制器連接并控制天線、頻率合成器、接收機(jī)、發(fā)射機(jī)和信號(hào)處理機(jī)。雷達(dá)系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)雷達(dá)和與雷達(dá)連接的雷達(dá)終端。本實(shí)用新型的雷達(dá)體積小，成本低，除進(jìn)行目標(biāo)搜索還能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)成像的功能，應(yīng)用廣泛。
文檔編號(hào)G01S7/285GK202171644SQ201120212199
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者劉志模, 劉永珊, 李平, 王新懷 申請(qǐng)人:北京華遠(yuǎn)凌進(jìn)電子科技有限公司