簡(jiǎn)析:微波雷達技術(shù)

        1.1發(fā)展歷程與研究現狀

　　多普勒于1842年提出基于多普勒效應的多普勒式雷達。而世界上第一臺普遍意義的雷達一‘本土鏈”雷達卻誕生在近一個(gè)世紀之后的二戰期間。由于雷達支持全天候、全天時(shí)工作，且其探測能力強，能有效地探測到敵機敵艦的位置、速度、大小等信息而在戰爭中發(fā)揮著(zhù)巨大的作用。為此，各國政府競先投巨資于雷達研發(fā)當中，也產(chǎn)生了一系列先進(jìn)的雷達技術(shù):1938年，美國研制出第一部防空火控雷達SCR一268，同年，世界上第一部戰型艦載雷達XAF也于美國研制成功;1939年，英國人首次使用機載雷達?？梢哉f(shuō)，戰爭不僅催生了雷達技術(shù)而且為其發(fā)展帶來(lái)巨大動(dòng)力。

　　二戰后，作為重點(diǎn)軍事項目的雷達技術(shù)更是蓬勃發(fā)展，誕生了連續波雷波、脈沖多普勒雷達、相控雷達以及動(dòng)目標顯示雷達等。當然，隨著(zhù)市場(chǎng)的需求和驅動(dòng)，從上世紀50年代開(kāi)始，雷達技術(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，微波雷達技術(shù)的學(xué)術(shù)關(guān)注度迅速提高。

　　現在，微波雷達的成果已廣泛地應用于工業(yè)、氣象、醫療、交通等諸多非軍事領(lǐng)域。雖然其主要原理還是應用波的波動(dòng)效應和多普勒原理來(lái)對目標的距離、

　　速度、角度、形狀、大小等信息進(jìn)行識別，但其應用卻是千差萬(wàn)別。例如，美國的麻省理工大學(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(uwB，ultra一widebend)來(lái)檢測人體的心跳、呼吸、動(dòng)脈等信號以達到診斷疾病的目的;俄羅斯伏爾加季諾國家科學(xué)生產(chǎn)協(xié)會(huì )及烏克蘭第聶伯羅彼得羅夫斯克國家冶金學(xué)院提出用雷達液位儀檢測鋼鐵冶煉中的鐵水液面高度，以確保生產(chǎn)安全[l9一2‘];在國內，同樣也提出了很多具有創(chuàng )新性的應用.如，國家基礎地理信息中心采用雷達技術(shù)采集地理信息，首次精確地測量珠穆朗瑪峰峰頂冰雪層厚度;中國地質(zhì)勘察技術(shù)院采用探地雷達完成高速公路等土木工程的質(zhì)量檢測等。

        1.2微波雷達在道路安全通行領(lǐng)域的應用

　　微波雷達在道路交通安全領(lǐng)域的應用主要涉及雷達測速儀和汽車(chē)雷達防撞系統兩個(gè)方面。

　　1.雷達測速儀

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

　　而國產(chǎn)的雷達測速儀相對較少，主要以CS系列雷達測速儀為主。其性能跟國外的同類(lèi)產(chǎn)品存在一定的差距，在國內外市場(chǎng)上的競爭力相對較弱。

　　2.汽車(chē)雷達防撞系統

　　微波雷達應用于汽車(chē)防撞系統始于上世紀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)達國家，美國的汽車(chē)防撞雷達技術(shù)相對日本、歐洲諸國來(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)雷達防撞系統。該系統可對lo7m(350ft)左右的20個(gè)目標進(jìn)行探測，出現危險時(shí)可發(fā)出聲光報警，且可以與汽車(chē)制動(dòng)機制相連實(shí)現自動(dòng)剎車(chē)，是現今商業(yè)上最為成功的汽車(chē)雷達防撞系統。

　　德國B(niǎo)enz公司于1997年研制出一種被稱(chēng)為“速度一距離控制系統’，的雷達防撞系統，其探測距離達到150m，可實(shí)現對30個(gè)目標的同時(shí)跟蹤，且發(fā)射功率只有30mw，Benz公司也因此獲得了當年的德國工業(yè)革新獎。此外，德國的sense公司還研制出探測距離為6m(20ft)的倒車(chē)雷達系統(現有的倒車(chē)雷達多采用超聲波技術(shù))。

　　日本的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)比較發(fā)達，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，其探測距離在120m左右。

　　在國內，該項技術(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中。由于該技術(shù)具有廣泛的研究?jì)r(jià)值和應用前景，國內多家高校、企業(yè)、研究所都投身該項技術(shù)的研究當中。而本文所作的研究工作也是對該領(lǐng)域的一個(gè)積極探索。