YZF-LB-MT-RC-5/120
定向多任務雷達
西安熠澤豐電子科技有限公司
二零二一年五月 |
目錄
2.1. 功能介紹……………………………………………………………………………………………… 3
2.1.1. 收發(fā)天線…………………………………………………………………………………….. 3
2.1.2. 射頻通道…………………………………………………………………………………….. 4
2.1.3. 信號處理模塊………………………………………………………………………………. 4
2.1.4. 天線罩和結(jié)構(gòu)件……………………………………………………………………………. 4
2.2. 多普勒測速原理……………………………………………………………………………………. 4
2.3. FMCW測距原理…………………………………………………………………………………….. 5
2.4. 測角原理……………………………………………………………………………………………… 5
3.1. 雷達控制……………………………………………………………………………………………… 7
3.2. 雷達狀態(tài)……………………………………………………………………………………………… 7
3.3. 目標信息顯示……………………………………………………………………………………….. 7
3.4. 目標航跡擬合,地圖顯示……………………………………………………………………….. 8
4.1. 覆蓋范圍……………………………………………………………………………………………… 9
4.2. 關(guān)鍵設施周邊監(jiān)控……………………………………………………………………………….. 10
4.3. 重點區(qū)域監(jiān)控……………………………………………………………………………………… 11
4.4. 沿線監(jiān)控……………………………………………………………………………………………. 12
圖標索引
圖1 ?YZF-LB-MT-RC-5/120雷達覆蓋范圍………………………………………………………… 2
圖2 ?YZF-LB-MT-RC-5/120雷達照片………………………………………………………………. 3
圖3 ?YZF-LB-MT-RC-5/120原理框圖………………………………………………………………. 3
圖4 ?多普勒測速原理………………………………………………………………………………….. 5
圖5 ?FMCW測距原理………………………………………………………………………………… 5
圖6 ?測角原理…………………………………………………………………………………………… 6
圖7 ?雷達控制軟件…………………………………………………………………………………….. 7
圖8 ?雷達工作參數(shù)設置………………………………………………………………………………. 7
圖9 ?雷達工作狀態(tài)…………………………………………………………………………………….. 8
圖10 ?目標信息顯示…………………………………………………………………………………… 8
圖11 ?地圖與航跡顯示………………………………………………………………………………… 9
圖12 ?稀疏的樹木影響雷達作用距離……………………………………………………………… 9
圖13 ?凹坑環(huán)境………………………………………………………………………………………… 10
圖14 ?高大物體遮擋背后目標……………………………………………………………………… 10
圖15 ?多徑虛警示意圖………………………………………………………………………………. 10
圖16 ?三部雷達實現(xiàn)重點設施周邊監(jiān)控…………………………………………………………. 11
圖17 ?重點區(qū)域監(jiān)控布置……………………………………………………………………………. 12
圖18 ?沿線監(jiān)控布置………………………………………………………………………………….. 12
1.?? 介紹
YZF-LB-MT-RC-5/120為X波段線性調(diào)頻連續(xù)波體制的多普勒定向多任務雷達。雷達具有高達5Hz的刷新率,120°全視角凝視功能,同時具有高精度的搜索和跟蹤能力,最大可搜索128個目標,同時跟蹤64個目標,可用于邊海防、重點設施、重點區(qū)域的無人機、人、車、船等動目標入侵監(jiān)控。其關(guān)鍵參數(shù)如表1所示。
表 1 ?YZF-LB-MT-RC-5/120雷達關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)
名稱 | 性能 | |||
距離(km) | 目標類型 | 60° | 90° | 120° |
無人機(RCS=0.01m2) | 0.90 | 0.75 | 0.67 | |
行人(RCS=0.5m2) | 2.4 | 2.0 | 1.8 | |
車(RCS=5m2) | 4.2 | 3.5 | 3.2 | |
船(RCS=50m2) | 5.5(最大量程5.5km) | |||
角度覆蓋范圍 | 水平±60°,垂直±5° | |||
測速范圍 | 0.36m/s~45m/s(1.3km/h~162km/h) | |||
精度 | 角度精度±0.5°,距離精度±3m,速度±0.1m/s | |||
刷新率 | 5Hz | |||
供電 | DC24V@1.5A,≤36W | |||
通信接口 | 百兆以太網(wǎng) | |||
外形尺寸(mm) | ≤460x270x70 | |||
工作溫度 | -40~+50℃ | |||
重量 | ≤7kg |
YZF-LB-MT-RC-5/120雷達覆蓋范圍如圖1所示。
YZF-LB-MT-RC-5/120雷達照片如圖2所示。
2.?? 雷達原理
2.1. 功能介紹
YZF-LB-MT-RC-5/120為X波段線性調(diào)頻連續(xù)波體制的多普勒定向多任務雷達,收發(fā)天線分置,其基本原理框圖如圖3所示,根據(jù)主要功能,雷達可分為信號處理模塊、射頻通道、收發(fā)天線、天線罩和結(jié)構(gòu)件幾個部分。
2.1.1.?? 收發(fā)天線
發(fā)射天線用來發(fā)射雷達波,接收天線用來接收目標反射回來的雷達波。收發(fā)天線之間要有足夠的隔離度,否則發(fā)射信號會直接泄露到接收通道中,容易造成接收通道飽和或雷達靈敏度下降。
2.1.2.?? 射頻通道
射頻通道包含發(fā)射信號的本振產(chǎn)生、混頻濾波、功率放大、接收信號的低噪聲放大、接收混頻放大等幾個部分。
梳狀譜發(fā)生器具有非常低的相位噪聲,并且?guī)缀鯖]有額外的雜散信號,本振采用梳狀譜發(fā)生器可能產(chǎn)生非常純凈的雷達發(fā)射信號,有利于提高雷達系統(tǒng)對小目標的發(fā)現(xiàn)能力。
混頻濾波主要功能是將信號處理模塊輸入的基帶信號上變頻到X波段,滿足天線發(fā)射所需的頻率。
功率放大器是將信號放大到足夠的強度,雷達探測距離與該模塊密切相關(guān)。
低噪聲模塊是接收通道的第一個模塊,采用低噪聲放大目的是盡量降低雷達系統(tǒng)的本身的電子噪聲,提高雷達的靈敏度。
接收混頻放大模塊是將接收信號和發(fā)射信號直接混頻,從而得到頻率很低的差拍信號,供信號處理分析。
2.1.3.?? 信號處理模塊
信號處理模塊是雷達的核心,又可分為通信模塊、FPGA、DAC和ADC幾個部分。通信模塊用來與上位機的雷達軟件進行通信,接收上位機的控制命令和配置參數(shù);向上位機發(fā)送雷達狀態(tài)信息和探測到的目標信息;FPGA為信號處理的運算和控制平臺,目標檢測算法由FPGA完成;DAC用來產(chǎn)生發(fā)射基帶信號;ADC用來采集射頻通道混頻輸出的差拍信號。
2.1.4.?? 天線罩和結(jié)構(gòu)件
天線罩和結(jié)構(gòu)件是用來保護雷達天線及電路模塊免保護天線系統(tǒng)免受風雨、冰雪、沙塵和太陽輻射等的影響,使天線系統(tǒng)工作性能比較穩(wěn)定可靠,同時減輕天線系統(tǒng)的磨損、腐蝕和老化,延長使用壽命。
2.2. 多普勒測速原理
當雷達發(fā)射一定頻率的雷達波對目標掃描時,如遇到運動目標,回波的頻率與發(fā)射波的頻率出現(xiàn)頻率差,稱為多普勒頻率。根據(jù)多普勒頻率的大小,可測出目標對雷達的徑向相對運動速度。
用頻率過濾方法檢測目標的多普勒頻率譜線,濾除干擾雜波的譜線,可使雷達從強雜波中分辨出目標信號。所以多普勒雷達比普通雷達的抗雜波干擾能力強,能探測出隱蔽在背景中的活動目標。其基本原理如圖4所示。
2.3. FMCW測距原理
FMCW雷達在掃頻周期內(nèi)發(fā)射頻率隨時間變化的掃頻信號,該信號被目標反射后的回波與發(fā)射信號之間有一定時間延遲,從而經(jīng)過混頻濾波后輸出一個與該延時有關(guān)的差頻信號,通過測量該頻率可以獲得目標與雷達之間的距離信息,差頻信號頻率較低,因此硬件處理相對簡單、適合數(shù)據(jù)采集并進行數(shù)字信號處理,其基本原理如圖5所示。
2.4. 測角原理
為了進一步提高雷達的定位能力和叫角分辨率,在雷達主要波束范圍內(nèi)可利用多個接收天線之間的相位關(guān)系計算目標所在的方位角。其基本原理如圖6所示。
3.?? 軟件介紹
上位機雷達處理軟件是雷達系統(tǒng)不可或缺的一部分,主要完成雷達控制、工作參數(shù)的配置和調(diào)整、接收和顯示雷達的狀態(tài)信息、接收并顯示目標信息、完成點跡凝聚、航跡處理、地圖顯示等功能。
雷達處理軟件主界面如圖7所示。
3.1. 雷達控制
上位機雷達處理軟件可用來啟動或停止雷達,可設置雷達掃描角度范圍和檢測距離范圍,可設置工作頻率和波形參數(shù),如圖8所示。
3.2. 雷達狀態(tài)
在軟件界面實時顯示當前雷達的工作狀態(tài),如圖9所示。
3.3. 目標信息顯示
雷達軟件可以顯示雷達監(jiān)測到的目標點跡,并顯示目標信息。包含距離、方位角、速度、以及信噪比等值,具體如圖10所示。
3.4. 目標航跡擬合,地圖顯示
根據(jù)目標點跡的信息,進行凝聚,然后擬合出目標的運動軌跡,并在地圖上實時顯示出來,如圖11所示。
4.?? 應用說明
4.1. 覆蓋范圍
雷達正??筛采w范方位120°、俯仰10°范圍內(nèi)的運動目標,最大作用距離5.5km,最大可覆蓋面積31.68平方公里。推薦安裝高度不低于5m,安裝時盡量保持雷達左右水平,天線面豎直。以下情況可能會影響雷達探測的效果:
- 稀疏的樹木會影響雷達的作用距離,如圖12所示;
- 可能會丟失凹坑內(nèi)的目標,如圖13所示;
- 丘陵、山坡、鐵絲網(wǎng)或高大建筑物背后可能會被遮擋,如圖14所示;
- 巨大平面(圍墻、近處圍擋或者大型建筑)的多徑反射可能造成虛警(目標鏡像位置),如圖15所示。
4.2. 關(guān)鍵設施周邊監(jiān)控
采用三部雷達,可監(jiān)控最大半徑為5.5km范圍內(nèi)的運動目標。通常用于重點設施的周邊監(jiān)控。其示布置意圖如圖16所示。
4.3. 重點區(qū)域監(jiān)控
采用多部雷達,組成防御圈,可監(jiān)控更大范圍內(nèi)的目標。常用于營區(qū)、水庫、重點區(qū)域的入侵監(jiān)控。其示布置意圖如圖17所示。
4.4. 沿線監(jiān)控
采用多部雷達,首尾相連,可以形成平均寬度超過1km的電子圍欄。常用于邊境線、天路沿線、輸油管道、運河沿線的入侵監(jiān)控。其示布置意圖如圖13所示。