簡析:微波雷達技術

        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世紀之后的二戰(zhàn)期間。由于雷達支持全天候、全天時工作，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(zhàn)爭中發(fā)揮著巨大的作用。為此，各國政府競先投巨資于雷達研發(fā)當中，也產生了一系列先進的雷達技術: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(zhàn)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，戰(zhàn)爭不僅催生了雷達技術而且為其發(fā)展帶來巨大動力。

　　二戰(zhàn)后，作為重點軍事項目的雷達技術更是蓬勃發(fā)展，誕生了連續(xù)波雷波、脈沖多普勒雷達、相控雷達以及動目標顯示雷達等。當然，隨著市場的需求和驅動，從上世紀50年代開始，雷達技術逐漸走向民用化，并引發(fā)一股新的研究熱潮。如下圖1一3所示，近幾年，微波雷達技術的學術關注度迅速提高。

　　現(xiàn)在，微波雷達的成果已廣泛地應用于工業(yè)、氣象、醫(yī)療、交通等諸多非軍事領域。雖然其主要原理還是應用波的波動效應和多普勒原理來對目標的距離、

　　速度、角度、形狀、大小等信息進行識別，但其應用卻是千差萬別。例如，美國的麻省理工大學、斯坦福尼亞大學以及俄羅斯的莫斯科航空大學提出利用超寬帶雷達(uwB，ultra一widebend)來檢測人體的心跳、呼吸、動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生產協(xié)會及烏克蘭第聶伯羅彼得羅夫斯克國家冶金學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;中國地質勘察技術院采用探地雷達完成高速公路等土木工程的質量檢測等。

        1.2微波雷達在道路安全通行領域的應用

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

　　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中綜合性能最好的.然而，在目前國內市場上，銷售、使用的雷達測速儀基本上都是來自美國、俄羅斯等歐美國家的進口產品，其典型產品有:美國Bushnell公司生產的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)為1‘32，不支持動態(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內的運動車輛且測速范圍在20一250km小之間。此外，還有美國斯德克的s3型固定點安裝方式雷達測速儀，俄羅斯奧利維亞的BERKUT型機動車雷達測速儀等。

　　而國產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產品存在一定的差距，在國內外市場上的競爭力相對較弱。

　　2.汽車雷達防撞系統(tǒng)

　　微波雷達應用于汽車防撞系統(tǒng)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，美國的汽車防撞雷達技術相對日本、歐洲諸國來說，起步較晚。但其技術卻處于領先水平。其中最具代表性的是Ford跟Eaton公司聯(lián)合研發(fā)的Vorad汽車雷達防撞系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對lo7m(350ft)左右的20個目標進行探測，出現(xiàn)危險時可發(fā)出聲光報警，且可以與汽車制動機制相連實現(xiàn)自動剎車，是現(xiàn)今商業(yè)上最為成功的汽車雷達防撞系統(tǒng)。

　　德國Benz公司于1997年研制出一種被稱為“速度一距離控制系統(tǒng)’，的雷達防撞系統(tǒng)，其探測距離達到150m，可實現(xiàn)對30個目標的同時跟蹤，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)的倒車雷達系統(tǒng)(現(xiàn)有的倒車雷達多采用超聲波技術)。

　　日本的汽車產業(yè)比較發(fā)達，在這方面的研究也比較早，可以說日本的五大汽車公司都有在做相關的研究工作.其中比較典型的產品是Mitsubishi和Hitachi合作開發(fā)的毫米波防撞系統(tǒng)，其探測距離在120m左右。

　　在國內，該項技術還處在起步階段，很多相關技術尚未成熟且處在研究當中。由于該技術具有廣泛的研究價值和應用前景，國內多家高校、企業(yè)、研究所都投身該項技術的研究當中。而本文所作的研究工作也是對該領域的一個積極探索。