简析:微波雷达技术

1.1发展历程与研究现状

多普勒于1842年提出基于多普勒效应的多普勒式雷达。而世界上第一台普遍意义的雷达一‘本土链”雷达却诞生在近一个世纪之后的二战期间。由于雷达支持全天候、全天时工作，且其探测能力强，能有效地探测到敌机敌舰的位置、速度、大小等信息而在战争中发挥着巨大的作用。为此，各国政府竞先投巨资于雷达研发当中，也产生了一系列先进的雷达技术:1938年，美国研制出第一部防空火控雷达SCR一268，同年，世界上第一部战型舰载雷达XAF也于美国研制成功;1939年，英国人首次使用机载雷达。可以说，战争不仅催生了雷达技术而且为其发展带来巨大动力。

二战后，作为重点军事项目的雷达技术更是蓬勃发展，诞生了连续波雷波、脉冲多普勒雷达、相控雷达以及动目标显示雷达等。当然，随着市场的需求和驱动，从上世纪50年代开始，雷达技术逐渐走向民用化，并引发一股新的研究热潮。如下图1一3所示，近几年，微波雷达技术的学术关注度迅速提高。

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现在，微波雷达的成果已广泛地应用于工业、气象、医疗、交通等诸多非军事领域。虽然其主要原理还是应用波的波动效应和多普勒原理来对目标的距离、

速度、角度、形状、大小等信息进行识别，但其应用却是千差万别。例如，美国的麻省理工大学、斯坦福尼亚大学以及俄罗斯的莫斯科航空大学提出利用超宽带雷达(uwB，ultra一widebend)来检测人体的心跳、呼吸、动脉等信号以达到诊断疾病的目的;俄罗斯伏尔加季诺国家科学生产协会及乌克兰第聂伯罗彼得罗夫斯克国家冶金学院提出用雷达液位仪检测钢铁冶炼中的铁水液面高度，以确保生产安全[l9一2‘];在国内，同样也提出了很多具有创新性的应用.如，国家基础地理信息中心采用雷达技术采集地理信息，首次精确地测量珠穆朗玛峰峰顶冰雪层厚度;中国地质勘察技术院采用探地雷达完成高速公路等土木工程的质量检测等。

1.2微波雷达在道路安全通行领域的应用

微波雷达在道路交通安全领域的应用主要涉及雷达测速仪和汽车雷达防撞系统两个方面。

1.雷达测速仪

正如前文所述，雷达测速是各种用于高速公路的测速技术中综合性能最好的.然而，在目前国内市场上，销售、使用的雷达测速仪基本上都是来自美国、俄罗斯等欧美国家的进口产品，其典型产品有:美国Bushnell公司生产的VELocITY手持式雷达测速仪，该雷达测速仪的作用距离大约在0一3%m(1300ft)，测量的量程(汽车)为1‘32，不支持动态测量;俄罗斯simicon公司的“火花”手持式雷达测速仪，其可探测300一800m内的运动车辆且测速范围在20一250km小之间。此外，还有美国斯德克的s3型固定点安装方式雷达测速仪，俄罗斯奥利维亚的BERKUT型机动车雷达测速仪等。

而国产的雷达测速仪相对较少，主要以CS系列雷达测速仪为主。其性能跟国外的同类产品存在一定的差距，在国内外市场上的竞争力相对较弱。

2.汽车雷达防撞系统

微波雷达应用于汽车防撞系统始于上世纪60年代，发展至今也取得了很多成果且主要集中在欧、美、日等发达国家，美国的汽车防撞雷达技术相对日本、欧洲诸国来说，起步较晚。但其技术却处于领先水平。其中最具代表性的是Ford跟Eaton公司联合研发的Vorad汽车雷达防撞系统。该系统可对lo7m(350ft)左右的20个目标进行探测，出现危险时可发出声光报警，且可以与汽车制动机制相连实现自动刹车，是现今商业上最为成功的汽车雷达防撞系统。

德国Benz公司于1997年研制出一种被称为“速度一距离控制系统’，的雷达防撞系统，其探测距离达到150m，可实现对30个目标的同时跟踪，且发射功率只有30mw，Benz公司也因此获得了当年的德国工业革新奖。此外，德国的sense公司还研制出探测距离为6m(20ft)的倒车雷达系统(现有的倒车雷达多采用超声波技术)。

日本的汽车产业比较发达，在这方面的研究也比较早，可以说日本的五大汽车公司都有在做相关的研究工作.其中比较典型的产品是Mitsubishi和Hitachi合作开发的毫米波防撞系统，其探测距离在120m左右。

在国内，该项技术还处在起步阶段，很多相关技术尚未成熟且处在研究当中。由于该技术具有广泛的研究价值和应用前景，国内多家高校、企业、研究所都投身该项技术的研究当中。而本文所作的研究工作也是对该领域的一个积极探索。