簡(jiǎn)析:微波雷達(dá)技術(shù)

        1.1發(fā)展歷程與研究現(xiàn)狀

　　多普勒于1842年提出基于多普勒效應(yīng)的多普勒式雷達(dá)。而世界上第一臺(tái)普遍意義的雷達(dá)一‘本土鏈”雷達(dá)卻誕生在近一個(gè)世紀(jì)之后的二戰(zhàn)期間。由于雷達(dá)支持全天候、全天時(shí)工作，且其探測(cè)能力強(qiáng)，能有效地探測(cè)到敵機(jī)敵艦的位置、速度、大小等信息而在戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著巨大的作用。為此，各國(guó)政府競(jìng)先投巨資于雷達(dá)研發(fā)當(dāng)中，也產(chǎn)生了一系列先進(jìn)的雷達(dá)技術(shù):1938年，美國(guó)研制出第一部防空火控雷達(dá)SCR一268，同年，世界上第一部戰(zhàn)型艦載雷達(dá)XAF也于美國(guó)研制成功;1939年，英國(guó)人首次使用機(jī)載雷達(dá)?？梢哉f(shuō)，戰(zhàn)爭(zhēng)不僅催生了雷達(dá)技術(shù)而且為其發(fā)展帶來(lái)巨大動(dòng)力。

　　二戰(zhàn)后，作為重點(diǎn)軍事項(xiàng)目的雷達(dá)技術(shù)更是蓬勃發(fā)展，誕生了連續(xù)波雷波、脈沖多普勒雷達(dá)、相控雷達(dá)以及動(dòng)目標(biāo)顯示雷達(dá)等。當(dāng)然，隨著市場(chǎng)的需求和驅(qū)動(dòng)，從上世紀(jì)50年代開(kāi)始，雷達(dá)技術(shù)逐漸走向民用化，并引發(fā)一股新的研究熱潮。如下圖1一3所示，近幾年，微波雷達(dá)技術(shù)的學(xué)術(shù)關(guān)注度迅速提高。

　　現(xiàn)在，微波雷達(dá)的成果已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、氣象、醫(yī)療、交通等諸多非軍事領(lǐng)域。雖然其主要原理還是應(yīng)用波的波動(dòng)效應(yīng)和多普勒原理來(lái)對(duì)目標(biāo)的距離、

　　速度、角度、形狀、大小等信息進(jìn)行識(shí)別，但其應(yīng)用卻是千差萬(wàn)別。例如，美國(guó)的麻省理工大學(xué)、斯坦福尼亞大學(xué)以及俄羅斯的莫斯科航空大學(xué)提出利用超寬帶雷達(dá)(uwB，ultra一widebend)來(lái)檢測(cè)人體的心跳、呼吸、動(dòng)脈等信號(hào)以達(dá)到診斷疾病的目的;俄羅斯伏爾加季諾國(guó)家科學(xué)生產(chǎn)協(xié)會(huì)及烏克蘭第聶伯羅彼得羅夫斯克國(guó)家冶金學(xué)院提出用雷達(dá)液位儀檢測(cè)鋼鐵冶煉中的鐵水液面高度，以確保生產(chǎn)安全[l9一2‘];在國(guó)內(nèi)，同樣也提出了很多具有創(chuàng)新性的應(yīng)用.如，國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心采用雷達(dá)技術(shù)采集地理信息，首次精確地測(cè)量珠穆朗瑪峰峰頂冰雪層厚度;中國(guó)地質(zhì)勘察技術(shù)院采用探地雷達(dá)完成高速公路等土木工程的質(zhì)量檢測(cè)等。

        1.2微波雷達(dá)在道路安全通行領(lǐng)域的應(yīng)用

　　微波雷達(dá)在道路交通安全領(lǐng)域的應(yīng)用主要涉及雷達(dá)測(cè)速儀和汽車(chē)?yán)走_(dá)防撞系統(tǒng)兩個(gè)方面。

　　1.雷達(dá)測(cè)速儀

　　正如前文所述，雷達(dá)測(cè)速是各種用于高速公路的測(cè)速技術(shù)中綜合性能最好的.然而，在目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，銷(xiāo)售、使用的雷達(dá)測(cè)速儀基本上都是來(lái)自美國(guó)、俄羅斯等歐美國(guó)家的進(jìn)口產(chǎn)品，其典型產(chǎn)品有:美國(guó)Bushnell公司生產(chǎn)的VELocITY手持式雷達(dá)測(cè)速儀，該雷達(dá)測(cè)速儀的作用距離大約在0一3%m(1300ft)，測(cè)量的量程(汽車(chē))為1‘32，不支持動(dòng)態(tài)測(cè)量;俄羅斯simicon公司的“火花”手持式雷達(dá)測(cè)速儀，其可探測(cè)300一800m內(nèi)的運(yùn)動(dòng)車(chē)輛且測(cè)速范圍在20一250km小之間。此外，還有美國(guó)斯德克的s3型固定點(diǎn)安裝方式雷達(dá)測(cè)速儀，俄羅斯奧利維亞的BERKUT型機(jī)動(dòng)車(chē)?yán)走_(dá)測(cè)速儀等。

　　而國(guó)產(chǎn)的雷達(dá)測(cè)速儀相對(duì)較少，主要以CS系列雷達(dá)測(cè)速儀為主。其性能跟國(guó)外的同類(lèi)產(chǎn)品存在一定的差距，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)較弱。

　　2.汽車(chē)?yán)走_(dá)防撞系統(tǒng)

　　微波雷達(dá)應(yīng)用于汽車(chē)防撞系統(tǒng)始于上世紀(jì)60年代，發(fā)展至今也取得了很多成果且主要集中在歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家，美國(guó)的汽車(chē)防撞雷達(dá)技術(shù)相對(duì)日本、歐洲諸國(guó)來(lái)說(shuō)，起步較晚。但其技術(shù)卻處于領(lǐng)先水平。其中最具代表性的是Ford跟Eaton公司聯(lián)合研發(fā)的Vorad汽車(chē)?yán)走_(dá)防撞系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對(duì)lo7m(350ft)左右的20個(gè)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)可發(fā)出聲光報(bào)警，且可以與汽車(chē)制動(dòng)機(jī)制相連實(shí)現(xiàn)自動(dòng)剎車(chē)，是現(xiàn)今商業(yè)上最為成功的汽車(chē)?yán)走_(dá)防撞系統(tǒng)。

　　德國(guó)Benz公司于1997年研制出一種被稱為“速度一距離控制系統(tǒng)’，的雷達(dá)防撞系統(tǒng)，其探測(cè)距離達(dá)到150m，可實(shí)現(xiàn)對(duì)30個(gè)目標(biāo)的同時(shí)跟蹤，且發(fā)射功率只有30mw，Benz公司也因此獲得了當(dāng)年的德國(guó)工業(yè)革新獎(jiǎng)。此外，德國(guó)的sense公司還研制出探測(cè)距離為6m(20ft)的倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)(現(xiàn)有的倒車(chē)?yán)走_(dá)多采用超聲波技術(shù))。

　　日本的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)比較發(fā)達(dá)，在這方面的研究也比較早，可以說(shuō)日本的五大汽車(chē)公司都有在做相關(guān)的研究工作.其中比較典型的產(chǎn)品是Mitsubishi和Hitachi合作開(kāi)發(fā)的毫米波防撞系統(tǒng)，其探測(cè)距離在120m左右。

　　在國(guó)內(nèi)，該項(xiàng)技術(shù)還處在起步階段，很多相關(guān)技術(shù)尚未成熟且處在研究當(dāng)中。由于該技術(shù)具有廣泛的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景，國(guó)內(nèi)多家高校、企業(yè)、研究所都投身該項(xiàng)技術(shù)的研究當(dāng)中。而本文所作的研究工作也是對(duì)該領(lǐng)域的一個(gè)積極探索。