YZF-LB-MT-RC-5/120
定向多任務(wù)雷達(dá)
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(hào)處理模塊………………………………………………………………………………. 4
2.1.4. 天線罩和結(jié)構(gòu)件……………………………………………………………………………. 4
2.2. 多普勒測(cè)速原理……………………………………………………………………………………. 4
2.3. FMCW測(cè)距原理…………………………………………………………………………………….. 5
2.4. 測(cè)角原理……………………………………………………………………………………………… 5
3.1. 雷達(dá)控制……………………………………………………………………………………………… 7
3.2. 雷達(dá)狀態(tài)……………………………………………………………………………………………… 7
3.3. 目標(biāo)信息顯示……………………………………………………………………………………….. 7
3.4. 目標(biāo)航跡擬合,地圖顯示……………………………………………………………………….. 8
4.1. 覆蓋范圍……………………………………………………………………………………………… 9
4.2. 關(guān)鍵設(shè)施周邊監(jiān)控……………………………………………………………………………….. 10
4.3. 重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)控……………………………………………………………………………………… 11
4.4. 沿線監(jiān)控……………………………………………………………………………………………. 12
圖標(biāo)索引
圖1 ?YZF-LB-MT-RC-5/120雷達(dá)覆蓋范圍………………………………………………………… 2
圖2 ?YZF-LB-MT-RC-5/120雷達(dá)照片………………………………………………………………. 3
圖3 ?YZF-LB-MT-RC-5/120原理框圖………………………………………………………………. 3
圖4 ?多普勒測(cè)速原理………………………………………………………………………………….. 5
圖5 ?FMCW測(cè)距原理………………………………………………………………………………… 5
圖6 ?測(cè)角原理…………………………………………………………………………………………… 6
圖7 ?雷達(dá)控制軟件…………………………………………………………………………………….. 7
圖8 ?雷達(dá)工作參數(shù)設(shè)置………………………………………………………………………………. 7
圖9 ?雷達(dá)工作狀態(tài)…………………………………………………………………………………….. 8
圖10 ?目標(biāo)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(dá)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(biāo)……………………………………………………………………… 10
圖15 ?多徑虛警示意圖………………………………………………………………………………. 10
圖16 ?三部雷達(dá)實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)設(shè)施周邊監(jiān)控…………………………………………………………. 11
圖17 ?重點(diǎn)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(wù)雷達(dá)。雷達(dá)具有高達(dá)5Hz的刷新率,120°全視角凝視功能,同時(shí)具有高精度的搜索和跟蹤能力,最大可搜索128個(gè)目標(biāo),同時(shí)跟蹤64個(gè)目標(biāo),可用于邊海防、重點(diǎn)設(shè)施、重點(diǎn)區(qū)域的無(wú)人機(jī)、人、車、船等動(dòng)目標(biāo)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(dá)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)
名稱 | 性能 | |||
距離(km) | 目標(biāo)類型 | 60° | 90° | 120° |
無(wú)人機(jī)(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(cè)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(dá)覆蓋范圍如圖1所示。
圖1 YZF-LB-MT-RC-5/120雷達(dá)覆蓋范圍
YZF-LB-MT-RC-5/120雷達(dá)照片如圖2所示。
圖2 ?YZF-LB-MT-RC-5/120雷達(dá)照片
2.?? 雷達(dá)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(wù)雷達(dá),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(dá)可分為信號(hào)處理模塊、射頻通道、收發(fā)天線、天線罩和結(jié)構(gòu)件幾個(gè)部分。
2.1.1.?? 收發(fā)天線
發(fā)射天線用來(lái)發(fā)射雷達(dá)波,接收天線用來(lái)接收目標(biāo)反射回來(lái)的雷達(dá)波。收發(fā)天線之間要有足夠的隔離度,否則發(fā)射信號(hào)會(huì)直接泄露到接收通道中,容易造成接收通道飽和或雷達(dá)靈敏度下降。
2.1.2.?? 射頻通道
射頻通道包含發(fā)射信號(hào)的本振產(chǎn)生、混頻濾波、功率放大、接收信號(hào)的低噪聲放大、接收混頻放大等幾個(gè)部分。
梳狀譜發(fā)生器具有非常低的相位噪聲,并且?guī)缀鯖](méi)有額外的雜散信號(hào),本振采用梳狀譜發(fā)生器可能產(chǎn)生非常純凈的雷達(dá)發(fā)射信號(hào),有利于提高雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)小目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)能力。
混頻濾波主要功能是將信號(hào)處理模塊輸入的基帶信號(hào)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(hào)放大到足夠的強(qiáng)度,雷達(dá)探測(cè)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(gè)模塊,采用低噪聲放大目的是盡量降低雷達(dá)系統(tǒng)的本身的電子噪聲,提高雷達(dá)的靈敏度。
接收混頻放大模塊是將接收信號(hào)和發(fā)射信號(hào)直接混頻,從而得到頻率很低的差拍信號(hào),供信號(hào)處理分析。
2.1.3.?? 信號(hào)處理模塊
信號(hào)處理模塊是雷達(dá)的核心,又可分為通信模塊、FPGA、DAC和ADC幾個(gè)部分。通信模塊用來(lái)與上位機(jī)的雷達(dá)軟件進(jìn)行通信,接收上位機(jī)的控制命令和配置參數(shù);向上位機(jī)發(fā)送雷達(dá)狀態(tài)信息和探測(cè)到的目標(biāo)信息;FPGA為信號(hào)處理的運(yùn)算和控制平臺(tái),目標(biāo)檢測(cè)算法由FPGA完成;DAC用來(lái)產(chǎn)生發(fā)射基帶信號(hào);ADC用來(lái)采集射頻通道混頻輸出的差拍信號(hào)。
2.1.4.?? 天線罩和結(jié)構(gòu)件
天線罩和結(jié)構(gòu)件是用來(lái)保護(hù)雷達(dá)天線及電路模塊免保護(hù)天線系統(tǒng)免受風(fēng)雨、冰雪、沙塵和太陽(yáng)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(shí)減輕天線系統(tǒng)的磨損、腐蝕和老化,延長(zhǎng)使用壽命。
2.2. 多普勒測(cè)速原理
當(dāng)雷達(dá)發(fā)射一定頻率的雷達(dá)波對(duì)目標(biāo)掃描時(shí),如遇到運(yùn)動(dòng)目標(biāo),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(cè)出目標(biāo)對(duì)雷達(dá)的徑向相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。
用頻率過(guò)濾方法檢測(cè)目標(biāo)的多普勒頻率譜線,濾除干擾雜波的譜線,可使雷達(dá)從強(qiáng)雜波中分辨出目標(biāo)信號(hào)。所以多普勒雷達(dá)比普通雷達(dá)的抗雜波干擾能力強(qiáng),能探測(cè)出隱蔽在背景中的活動(dòng)目標(biāo)。其基本原理如圖4所示。
2.3. FMCW測(cè)距原理
FMCW雷達(dá)在掃頻周期內(nèi)發(fā)射頻率隨時(shí)間變化的掃頻信號(hào),該信號(hào)被目標(biāo)反射后的回波與發(fā)射信號(hào)之間有一定時(shí)間延遲,從而經(jīng)過(guò)混頻濾波后輸出一個(gè)與該延時(shí)有關(guān)的差頻信號(hào),通過(guò)測(cè)量該頻率可以獲得目標(biāo)與雷達(dá)之間的距離信息,差頻信號(hào)頻率較低,因此硬件處理相對(duì)簡(jiǎn)單、適合數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理,其基本原理如圖5所示。
2.4. 測(cè)角原理
為了進(jìn)一步提高雷達(dá)的定位能力和叫角分辨率,在雷達(dá)主要波束范圍內(nèi)可利用多個(gè)接收天線之間的相位關(guān)系計(jì)算目標(biāo)所在的方位角。其基本原理如圖6所示。
3.?? 軟件介紹
上位機(jī)雷達(dá)處理軟件是雷達(dá)系統(tǒng)不可或缺的一部分,主要完成雷達(dá)控制、工作參數(shù)的配置和調(diào)整、接收和顯示雷達(dá)的狀態(tài)信息、接收并顯示目標(biāo)信息、完成點(diǎn)跡凝聚、航跡處理、地圖顯示等功能。
雷達(dá)處理軟件主界面如圖7所示。
圖7 YZF-LB-MT-RC-5/120雷達(dá)處理軟件
3.1. 雷達(dá)控制
上位機(jī)雷達(dá)處理軟件可用來(lái)啟動(dòng)或停止雷達(dá),可設(shè)置雷達(dá)掃描角度范圍和檢測(cè)距離范圍,可設(shè)置工作頻率和波形參數(shù),如圖8所示。
3.2. 雷達(dá)狀態(tài)
在軟件界面實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前雷達(dá)的工作狀態(tài),如圖9所示。
3.3. 目標(biāo)信息顯示
雷達(dá)軟件可以顯示雷達(dá)監(jiān)測(cè)到的目標(biāo)點(diǎn)跡,并顯示目標(biāo)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(biāo)航跡擬合,地圖顯示
根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)跡的信息,進(jìn)行凝聚,然后擬合出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡,并在地圖上實(shí)時(shí)顯示出來(lái),如圖11所示。
4.?? 應(yīng)用說(shuō)明
4.1. 覆蓋范圍
雷達(dá)正常可覆蓋范方位120°、俯仰10°范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo),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(shí)盡量保持雷達(dá)左右水平,天線面豎直。以下情況可能會(huì)影響雷達(dá)探測(cè)的效果:
- 稀疏的樹木會(huì)影響雷達(dá)的作用距離,如圖12所示;
- 可能會(huì)丟失凹坑內(nèi)的目標(biāo),如圖13所示;
- 丘陵、山坡、鐵絲網(wǎng)或高大建筑物背后可能會(huì)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(biāo)鏡像位置),如圖15所示。
4.2. 關(guān)鍵設(shè)施周邊監(jiān)控
采用三部雷達(dá),可監(jiān)控最大半徑為5.5km范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。通常用于重點(diǎn)設(shè)施的周邊監(jiān)控。其示布置意圖如圖16所示。
圖16 重點(diǎn)設(shè)施周邊監(jiān)控布置
4.3. 重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)控
采用多部雷達(dá),組成防御圈,可監(jiān)控更大范圍內(nèi)的目標(biāo)。常用于營(yíng)區(qū)、水庫(kù)、重點(diǎn)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(dá),首尾相連,可以形成平均寬度超過(guò)1km的電子圍欄。常用于邊境線、天路沿線、輸油管道、運(yùn)河沿線的入侵監(jiān)控。其示布置意圖如圖13所示。