雷達(dá)技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：雷達(dá)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：林業(yè)資源調(diào)查；無(wú)人機(jī)；機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)；數(shù)據(jù)采集

20世紀(jì)80年代起，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)逐步被應(yīng)用到林業(yè)資源調(diào)查項(xiàng)目中。采用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)可獲取及識(shí)別三維坐標(biāo)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)資源數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)化估測(cè)，尤其是在林分空間結(jié)構(gòu)以及林木高度估測(cè)等方面表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，如今將機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)與無(wú)人機(jī)技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)而發(fā)展出無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)，相關(guān)技術(shù)具有操作方便、數(shù)據(jù)獲取簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，促使機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在林業(yè)資源數(shù)據(jù)調(diào)查中得到廣泛應(yīng)用。因此，為更為深入確定林業(yè)資源調(diào)查中機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，以無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)為例，指出無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及不足，并說(shuō)明未來(lái)應(yīng)用前景，以期能夠?yàn)楹罄m(xù)機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展提供一定參考。

1無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

1.1無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)的構(gòu)成

無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)主要由無(wú)人機(jī)、激光掃描儀、姿態(tài)測(cè)量和導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)以及數(shù)據(jù)處理軟件等部分共同構(gòu)成。無(wú)人機(jī)是無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)施激光掃描作業(yè)時(shí)的空間載體和操作平臺(tái)，其上可以搭載無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)所需的各種儀器設(shè)備，并且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作及控制，可有效降低數(shù)據(jù)采集時(shí)的能源損耗，降低林業(yè)資源調(diào)查的整體成本。通常情況下無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)所采用的激光掃描儀為數(shù)字化激光掃描儀，其是整個(gè)無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)的核心所在，可以通過(guò)激光掃描來(lái)獲取地形地貌等三維空間信息。姿態(tài)測(cè)量和導(dǎo)航系統(tǒng)主要由GPS接收機(jī)、導(dǎo)航計(jì)算機(jī)、IMU慣性制導(dǎo)儀等設(shè)備共同組成，其中GPS接收機(jī)可以采用差分定位技術(shù)來(lái)獲取無(wú)人機(jī)坐標(biāo)信息；IMU慣性制導(dǎo)儀則可以獲取無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中的飛行姿態(tài)，為激光掃描儀激光束發(fā)射角度及數(shù)碼相機(jī)圖像獲取提供角度糾正支持[1]。為保障無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)采集效果，應(yīng)確保數(shù)碼相機(jī)所獲取的圖像數(shù)據(jù)寬度與激光掃描儀的掃描寬度一致，所獲取的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)糾正、鑲嵌等一系列處理后，成為為林業(yè)資源調(diào)查提供重要數(shù)據(jù)支持的數(shù)字正射影像。激光掃描儀所獲取的數(shù)據(jù)信息量相對(duì)較大，通常需要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理，此過(guò)程中所需軟件為數(shù)據(jù)處理軟件。

1.2無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)的工作原理

無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)在運(yùn)作過(guò)程中會(huì)通過(guò)激光掃描儀主動(dòng)向探測(cè)目標(biāo)發(fā)射高頻率激光脈沖，激光脈沖在照射到地物表面后會(huì)發(fā)生折射，進(jìn)而被無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)接收。此過(guò)程中，無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)可以直接獲取無(wú)人機(jī)距離地物表面的距離、坡度以及地物表面的粗糙度、反射率等數(shù)據(jù)信息，相關(guān)數(shù)據(jù)信息在經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件分析處理后形成點(diǎn)云信息，即高密度三維空間坐標(biāo)信息[2]。在GPS、導(dǎo)航計(jì)算機(jī)、激光掃描儀等系統(tǒng)設(shè)備的支持下，無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)不僅可以獲取平面坐標(biāo)信息，還可以獲取地物的高程信息，并通過(guò)不同視角對(duì)相關(guān)三維坐標(biāo)信息進(jìn)行三維顯示和量測(cè)，并采用數(shù)據(jù)處理軟件獲取三維坐標(biāo)信息中所表達(dá)的地物表面積、體積等信息。無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

2林業(yè)資源調(diào)查中無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1單木分割

在無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)所獲取到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)足以識(shí)別出林分中的單木時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)林木種類的不同，采用不同的單木分割算法，對(duì)林分中的激光反射點(diǎn)進(jìn)行有效點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割。在完成點(diǎn)云數(shù)據(jù)精準(zhǔn)分割后，采用數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行分析處理，獲取到林分中單木的樹(shù)高、樹(shù)冠、胸徑等一系列數(shù)據(jù)信息?，F(xiàn)有的單木分割算法大多是以冠層高度模型為基礎(chǔ)，采用分水嶺分割算法，將林分高點(diǎn)視作“山峰”，低點(diǎn)視作“山谷”，通過(guò)“水”對(duì)“山谷”進(jìn)行填充，隨著“水”填充量的額持續(xù)增加，不同山谷內(nèi)的“水”也將會(huì)持續(xù)匯合，在匯合點(diǎn)出設(shè)置屏障，此片屏障便是分割結(jié)果[3]。在完成分割后，對(duì)單木進(jìn)行自上而下分析，構(gòu)建三維立體模型，獲取單木的水平分布及垂直分布信息。某林木資源調(diào)查項(xiàng)目通過(guò)無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)所獲取的數(shù)據(jù)信息如表1所示。

2.2樹(shù)高估測(cè)

采用數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)激光掃描儀所發(fā)射的高頻脈沖接觸到樹(shù)冠頂部和地面反射后所獲取到的高程數(shù)據(jù)差進(jìn)行計(jì)算分析，進(jìn)而獲取到樹(shù)木的實(shí)際樹(shù)高。樹(shù)木樹(shù)高作為林業(yè)資源調(diào)查的重要參數(shù)之一，其將會(huì)直接影響樹(shù)木的質(zhì)量和材積。在實(shí)際樹(shù)高測(cè)量中，激光雷達(dá)系統(tǒng)所獲取到樹(shù)高估測(cè)數(shù)據(jù)主要分為樣地水平和單木水平2種估測(cè)數(shù)據(jù)，其中樣地水平估測(cè)數(shù)據(jù)還分為直接提取數(shù)據(jù)和間接提取數(shù)據(jù)，直接提取數(shù)據(jù)指通過(guò)直接數(shù)據(jù)獲取的方式采集樹(shù)冠頂部到地面的相對(duì)高度數(shù)據(jù)，間接提取數(shù)據(jù)則是通過(guò)構(gòu)建樹(shù)木冠層高度數(shù)據(jù)與激光雷達(dá)系統(tǒng)提取變量之間的相互關(guān)系來(lái)間接預(yù)估樹(shù)木高度數(shù)據(jù)。

2.3葉面積指數(shù)

葉面積作為樹(shù)木冠層結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)之一，其通常被定義為單位地面標(biāo)記上所有葉片表面積的一半。在具體測(cè)量過(guò)程中，激光雷達(dá)系統(tǒng)會(huì)通過(guò)LAI（多種衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)反演葉面積指數(shù)）反演，即通過(guò)激光掃描儀獲取樹(shù)木冠層物理常數(shù)信息與實(shí)測(cè)LAI指數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建統(tǒng)計(jì)關(guān)系模型，進(jìn)而根據(jù)模型對(duì)樹(shù)木葉面積指數(shù)進(jìn)行估測(cè)計(jì)算。相關(guān)物理數(shù)據(jù)可以間接反映激光掃描儀所獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)在樹(shù)木冠層中的分布情況，通常情況下，LAI指數(shù)與激光掃描儀所發(fā)生激光脈沖在樹(shù)木冠層中的穿透和攔截情況有著直接關(guān)聯(lián)，其中穿透指激光穿透指數(shù)，即激光雷達(dá)系統(tǒng)所獲取到的地面點(diǎn)數(shù)量與所有激光點(diǎn)數(shù)量的比值；攔截指激光攔截指數(shù)，即樹(shù)木冠層激光點(diǎn)數(shù)量與所有激光點(diǎn)數(shù)量的比值。

2.4郁閉度估計(jì)

林木郁閉度指林木冠層的垂直投影占林地面積的比值。通常情況下，林木郁閉度是林木資源采伐強(qiáng)度科學(xué)確定的重要指標(biāo)因素，也是當(dāng)前林木資源蓄積量估測(cè)的重要指標(biāo)之一。此外，林木郁閉度還可以用于估算林分內(nèi)激光反射數(shù)量與地面反射數(shù)量的比值。例如，當(dāng)林木的郁閉度為100%時(shí)，說(shuō)明林分內(nèi)樹(shù)木極為茂盛，內(nèi)部沒(méi)有開(kāi)拓空間，不利于林下資源的生長(zhǎng)；反之則表示林分區(qū)域開(kāi)拓空間過(guò)多，需要繼續(xù)增加林木資源量。從理論角度來(lái)看，對(duì)激光雷達(dá)系統(tǒng)所獲取到的非地面反射點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行分析計(jì)算便可以得到林分中林木郁閉度，但想要保障此結(jié)果的真實(shí)性和有效性，還需要獲取地面反射點(diǎn)數(shù)據(jù)密度分析數(shù)據(jù)。

2.5林分密度估測(cè)

所謂林分密度是通過(guò)已識(shí)別分析的樹(shù)冠頂部數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)估分析后，獲取到的單位面積內(nèi)林木資源總數(shù)，林分密度的獲取核心在于合理進(jìn)行樹(shù)冠分割。具體應(yīng)用過(guò)程中，激光雷達(dá)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)識(shí)別數(shù)據(jù)形成樹(shù)冠高程模型，并以此為基礎(chǔ)合理選擇變化窗口在區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行最大值求解，將此過(guò)程中所獲取到的最大值作為樹(shù)冠頂部。常用的選擇變化窗口形狀為圓形狀和矩形狀搜索窗口，相關(guān)窗口的大小主要受樹(shù)木高度的影響，樹(shù)木越高，則搜索窗口的大小也將會(huì)越大，通過(guò)合理選擇變化窗口的方式獲取局部最大值，進(jìn)而利用局部最大值預(yù)估區(qū)域范圍樹(shù)木總數(shù)，估測(cè)出林分密度。

3林業(yè)資源調(diào)查中無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用不足及展望

3.1無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用不足

結(jié)合當(dāng)前實(shí)際來(lái)看，由于現(xiàn)有技術(shù)限制，無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查中應(yīng)用時(shí)仍然存在測(cè)量精度較低、樣地布設(shè)工作量大、實(shí)際測(cè)量成本較高等不足。通常情況下，采用無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)對(duì)林木資源進(jìn)行調(diào)查時(shí)，主要采用單株樹(shù)法和樣地法2種方法。采用單株樹(shù)法調(diào)查時(shí)，獲取的數(shù)據(jù)及預(yù)測(cè)精度較高，但對(duì)受主林層遮蔽的下林層樹(shù)木的預(yù)測(cè)精度卻相對(duì)較低，甚至?xí)霈F(xiàn)誤測(cè)、漏測(cè)等情況，難以真正保障數(shù)據(jù)測(cè)量的精準(zhǔn)性和有效性；采用樣地法調(diào)查時(shí)，雖然測(cè)量效率相對(duì)較高，但預(yù)測(cè)精度低于采用單株樹(shù)法時(shí)的預(yù)測(cè)精度。為有效提高無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的測(cè)量精度，在實(shí)際測(cè)量前需在測(cè)量區(qū)域內(nèi)設(shè)置多個(gè)樣地，并安排專人對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人工數(shù)據(jù)采集，之后根據(jù)采集數(shù)據(jù)擬合預(yù)測(cè)模型，編寫(xiě)數(shù)據(jù)處理程序，進(jìn)而再將編寫(xiě)后的程序應(yīng)用到具體林業(yè)資源調(diào)查過(guò)程中。由此可見(jiàn)，樣地調(diào)查結(jié)果將會(huì)直接影響后續(xù)林業(yè)資源調(diào)查結(jié)果，而想要真正保障樣地調(diào)查結(jié)果的有效性，必須加大樣地調(diào)查工作量，促使無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)整體工作量大幅度增加。無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)更適用于實(shí)際規(guī)模較大的調(diào)查區(qū)域，由于樣地調(diào)查、模型擬合、程序編寫(xiě)等諸多因素的影響，無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的前期成本相對(duì)較高，若是在小面積調(diào)查區(qū)域使用，其分?jǐn)偝杀緞t會(huì)相對(duì)較高，而隨著分?jǐn)偯娣e的持續(xù)加大，無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的實(shí)際分?jǐn)偝杀疽矊?huì)持續(xù)減少。

3.2無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用前景

利用無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)可以為獲取高時(shí)空分辨率的空間信息提供更為有效的技術(shù)方案，此特征促使相關(guān)技術(shù)在諸多領(lǐng)域均有著良好的應(yīng)用前景。其中在林業(yè)資源調(diào)查方面，利用無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)可領(lǐng)取垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)的信息，為林業(yè)資源調(diào)查提供更為全面、有效的數(shù)據(jù)支持，不僅有利于推動(dòng)林業(yè)資源調(diào)查的進(jìn)一步發(fā)展，還有利于與其他技術(shù)手段相結(jié)合，構(gòu)建出更適用于林業(yè)資源調(diào)查的新型技術(shù)手段。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的快速發(fā)展，如今無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查中應(yīng)用時(shí)所采集的地表點(diǎn)密度也在持續(xù)增加，單束激光脈沖所能夠獲取的反射數(shù)量也有所增加，進(jìn)而促使系統(tǒng)可以獲取更多的地表、地物信息。從林業(yè)資源調(diào)查項(xiàng)目實(shí)際需求以及無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的不足來(lái)看，在未來(lái)無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的激光脈沖發(fā)射頻率和數(shù)據(jù)采集分辨率將會(huì)不斷提升，進(jìn)而促使無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)可以適用于不同地形、不同種類林木資源調(diào)查過(guò)程中。同時(shí)，無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)所構(gòu)建出的三維虛擬仿真模型將具有更強(qiáng)的虛擬現(xiàn)實(shí)表達(dá)能力，相關(guān)模型的可靠性也將會(huì)進(jìn)一步提升。在相關(guān)特點(diǎn)的支持下，無(wú)人機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查中應(yīng)用時(shí)所獲取到的數(shù)據(jù)參數(shù)的精準(zhǔn)性和有效性也會(huì)得到提升，最終獲取到更為理想的數(shù)據(jù)成果。

參考文獻(xiàn)：

［1］朱曉敏.淺談無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用［J］.南方農(nóng)業(yè)，2020，14（20）：76-77.

［2］駱生亮.機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查中的應(yīng)用［J］.經(jīng)緯天地，2020（2）：28-31.

第2篇：雷達(dá)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：雷達(dá)技術(shù)；汽車防撞；安全系統(tǒng)

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.211

0 引言

由于汽車工業(yè)的快速發(fā)展和私家車數(shù)量的“井噴式”增加，汽車相撞引發(fā)的安全交通事故頻繁出現(xiàn)，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了巨大的威脅。而據(jù)一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，如果汽車駕駛員在碰撞“發(fā)生”的前一秒中得到安全預(yù)警的話，能夠減少九成的汽車碰撞安全事故。雷達(dá)技術(shù)對(duì)于位置信息的判斷和分析具有高精確度，因而將雷達(dá)技術(shù)用于汽車行駛過(guò)程中，對(duì)于汽車行駛的位置信息具有更加清楚地認(rèn)識(shí)，對(duì)于具有危險(xiǎn)性的行使距離提出預(yù)警，能夠有效減少汽車碰撞安全事故的發(fā)生。

1 我國(guó)雷達(dá)技術(shù)在汽車防撞安全系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

由于受到社會(huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展的影響和制約，我國(guó)對(duì)于雷達(dá)技術(shù)在汽車防撞安全系統(tǒng)的應(yīng)用還處于起步階段，從技術(shù)水平到產(chǎn)品研發(fā)上還相對(duì)落后。

當(dāng)前我國(guó)的汽車防撞安全系統(tǒng)中主要的研制內(nèi)容在于微電子和毫米波技術(shù)，有很多研究機(jī)構(gòu)重點(diǎn)關(guān)注微電子和毫米波的天線的研制和研發(fā)[1]。在汽車防撞安全系統(tǒng)中，喇叭天線和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的收發(fā)前端已經(jīng)逐步進(jìn)入到實(shí)用化的階段，在很多汽車中得到了推廣和應(yīng)用，同時(shí)也為毫米波雷達(dá)技術(shù)的研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而像平面天線、前端集成化的研究在逐步展開(kāi)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和處理技術(shù)的發(fā)展為雷達(dá)信號(hào)的接收、處理和減少噪聲的干擾提供了有力的保證。從總體上說(shuō)，我國(guó)的雷達(dá)技術(shù)還較為落后，但早汽車防撞安全系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展迅速。

2 雷達(dá)技術(shù)在汽車防撞安全系統(tǒng)中的意義

在汽車防撞安全系統(tǒng)中，雷達(dá)技術(shù)包含了雷達(dá)、超聲波、紅外線、信號(hào)接收器等，能夠接收雷達(dá)裝置發(fā)射的安全預(yù)警信號(hào)并向汽車駕駛員發(fā)出安全預(yù)警信號(hào)。

雷達(dá)技術(shù)在汽車防撞安全系統(tǒng)應(yīng)用中，以其安全性、準(zhǔn)確性、全天性發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。雷達(dá)技術(shù)能夠在大雨、暴雪、強(qiáng)光、濃霧等不良天氣下依然作出準(zhǔn)確及時(shí)的安全預(yù)警，并且在電磁波、各種無(wú)線信號(hào)和噪音環(huán)境下能夠穩(wěn)定地工作，具有良好的抗干擾性。雷達(dá)發(fā)出的輻射能夠保證在相對(duì)合理的范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)汽車駕駛員產(chǎn)生不良的生理?yè)p害。同時(shí)，兼具有快速的感應(yīng)敏感性，在對(duì)汽車行駛中的距離、速度、方向等方面的探測(cè)中具有高度的準(zhǔn)確性，特別是雷達(dá)安裝裝置采用天線陣列和高頻器件的體積不大，占有的空間有限，非常適合于應(yīng)用在汽車系統(tǒng)中[2]。

3 雷達(dá)技術(shù)在汽車防撞安全系統(tǒng)中的應(yīng)用

在汽車防撞安全系統(tǒng)中，雷達(dá)技術(shù)通過(guò)探測(cè)汽車在行駛過(guò)程中周圍無(wú)論是靜止的還是運(yùn)動(dòng)中的目標(biāo)的距離、速度、角度、方向等內(nèi)容。如果汽車距離目標(biāo)的距離過(guò)近或者會(huì)有危險(xiǎn)目標(biāo)時(shí)，汽車的防撞安全系統(tǒng)裝置會(huì)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，汽車駕駛員在收到預(yù)警信號(hào)后可以及時(shí)作出反應(yīng)，從而有效減少相撞安全事故的發(fā)生，保證汽車駕駛和交通運(yùn)行的安全性。

3.1 雷達(dá)技術(shù)在汽車防撞安全系統(tǒng)介紹

在汽車防撞安全系統(tǒng)中，雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用主要有天線、信號(hào)接收器、混頻輸出、信號(hào)處理和信號(hào)預(yù)警幾大部分。一般來(lái)說(shuō)，汽車防撞安全系統(tǒng)中雷達(dá)技術(shù)通常采用具有高效率的微帶陣列天線，有直線微帶線饋送和矩形輻射單元構(gòu)成，并且為了微帶陣列天線的接受效率將直線微帶線和無(wú)分頻器、阻抗變壓器連接于微帶陣列天線的拐角處。

雷達(dá)信號(hào)是由壓控振蕩器經(jīng)過(guò)三角、鋸齒波調(diào)制后發(fā)出信號(hào)調(diào)頻連續(xù)波，在混頻器接收信號(hào)時(shí)經(jīng)過(guò)天線傳導(dǎo)向外進(jìn)行發(fā)射，當(dāng)前方碰到有障礙物的時(shí)候，發(fā)射的目標(biāo)信號(hào)會(huì)“反射”被接收天線回收成為回波信號(hào)。當(dāng)本振信號(hào)和回波信號(hào)“組合”經(jīng)過(guò)射頻前置放大之后進(jìn)入到混頻器中，混頻器會(huì)輸出相對(duì)頻率較低的信號(hào)，在信號(hào)中含有障礙物、汽車之間的目標(biāo)距離和速度情況，經(jīng)過(guò)放大之后將其他的噪音和信號(hào)進(jìn)行屏蔽或者過(guò)濾，通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換分析，就能準(zhǔn)確地給予汽車駕駛員安全警報(bào)[3]。

3.2 雷達(dá)技術(shù)在汽車防撞安全系統(tǒng)中的應(yīng)用方式

汽車防撞安全那系統(tǒng)中雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用方式主要是通過(guò)信號(hào)的調(diào)制完成的，信號(hào)調(diào)制主要包括簡(jiǎn)單矩形脈沖雷達(dá)、脈沖壓縮雷達(dá)、調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)方式[4]。

簡(jiǎn)單矩形脈沖雷達(dá)在脈沖期間的信號(hào)發(fā)射頻率非常穩(wěn)定；脈沖壓縮雷達(dá)的目的是對(duì)高平均發(fā)射功率和高效距離進(jìn)行分辨，使得雷達(dá)所接收的“無(wú)關(guān)”信號(hào)盡可能地少，在脈沖期間信號(hào)發(fā)射頻率的穩(wěn)定性不斷增加，對(duì)于距離的準(zhǔn)確性測(cè)試精確度更高，但是對(duì)于雷達(dá)裝置和雷達(dá)技術(shù)的要求較高；調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)通過(guò)信號(hào)頻率在發(fā)射和傳輸在時(shí)間上的變化對(duì)目標(biāo)距離進(jìn)行測(cè)定，在調(diào)頻期間整體的頻率會(huì)整體上呈現(xiàn)遞增或者是遞減的趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，我國(guó)的交通狀況、道路條件、人口環(huán)境都會(huì)不斷出現(xiàn)新的問(wèn)題，特別是汽車的急劇增加給社會(huì)交通狀況帶來(lái)了巨大的壓力，也給汽車行駛、行人安全帶來(lái)了生命財(cái)產(chǎn)的巨大威脅。所以說(shuō)，將雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于汽車防撞安全系統(tǒng)中，對(duì)于汽車周圍目標(biāo)物的距離、速度和方向掌握更加準(zhǔn)確，使得汽車行駛更加安全穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]許宏亮.汽車防撞雷達(dá)技術(shù)研究[D].國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2007.

[2]吳魚(yú)榕.汽車防撞雷達(dá)預(yù)警系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].電子科技大學(xué)，2009.

第3篇：雷達(dá)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：機(jī)載激光雷達(dá)；電力線路設(shè)計(jì)；工程應(yīng)用

作者簡(jiǎn)介：廖新育（1977-），男，江西崇仁人，綿陽(yáng)電業(yè)局綿陽(yáng)奧瑞特電力設(shè)計(jì)咨詢有限公司，工程師；竇延娟（1985-），女，河北平鄉(xiāng)人，綿陽(yáng)天眼激光科技有限公司，工程師。（四川 綿陽(yáng) 621000）

中圖分類號(hào)：TM75  文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A  文章編號(hào)：1007-0079（2011）36-0148-02

一、概述

機(jī)載激光雷達(dá)（Airborne Light Detection and Ranging，簡(jiǎn)稱airborne LIDAR）技術(shù)集全球定位技術(shù)、慣性測(cè)量技術(shù)、激光掃描技術(shù)及高精度控制體系于一體，通過(guò)主動(dòng)向目標(biāo)發(fā)射激光快速獲取目標(biāo)的三維信息。它集中體現(xiàn)了激光測(cè)距技術(shù)、高精度動(dòng)態(tài)載體姿態(tài)測(cè)量技術(shù)、高精度動(dòng)態(tài)GPS 差分定位技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，是近十年來(lái)攝影測(cè)量與遙感領(lǐng)域革命性的成就之一，也是目前最先進(jìn)的三維航空遙感技術(shù)。[1]機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)源于1988-1993年間德國(guó)斯圖加特大學(xué)將激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)與POS系統(tǒng)集成一體形成的空載激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)（Arkerman-19）。由于其能穿透植被葉冠、探測(cè)細(xì)小目標(biāo)、可快速獲取數(shù)據(jù)等特點(diǎn)，自上世紀(jì)90年代以來(lái)機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)迅速發(fā)展，目前世界上已有多個(gè)國(guó)家生產(chǎn)機(jī)載激光雷達(dá)設(shè)備，該技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用最近在我國(guó)電力建設(shè)過(guò)程中也呈漸長(zhǎng)趨勢(shì)。

二、系統(tǒng)組成及工作原理

目前世界上主要的機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)主要有Riegl公司的LMS-Q系列，美國(guó)Leica公司的ALS系列，德國(guó)Toposys的FALCON系列和HARRIER系列，加拿大Optech公司的ALTM系列（地形測(cè)量）和SHOALS系列（水深探測(cè)）等，結(jié)構(gòu)各不相同，但主要由POS系統(tǒng)、激光掃描儀、控制單元組成，很多機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)也將數(shù)碼相機(jī)集成在一起。

POS系統(tǒng)主要由全球?qū)Ш较到y(tǒng)（GPS）和慣性測(cè)量單元（IMU）組成，其中GPS連同地面基站GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量飛行平臺(tái)的位置，一般采用載波相位差分GPS技術(shù)、單點(diǎn)定位技術(shù)解算GPS數(shù)據(jù)；IMU實(shí)時(shí)測(cè)量飛行過(guò)程中平臺(tái)的姿態(tài)，與GPS數(shù)據(jù)融合計(jì)算掃描儀的位置和姿態(tài)。

機(jī)載激光掃描儀一般采用半導(dǎo)體二極管和半導(dǎo)體激光器，具有高性能、高重復(fù)頻率、大功率、窄脈沖等特點(diǎn)，波長(zhǎng)范圍一般在800-1600nm，常見(jiàn)的掃描方式有鐘擺式、旋轉(zhuǎn)棱鏡式和光纖掃描式三種。

由于激光掃描儀測(cè)得的數(shù)據(jù)沒(méi)有光譜信息，在機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)上同時(shí)搭載高精度的數(shù)碼相機(jī)，在激光掃描儀掃描地面的同時(shí)拍攝地面影像，通過(guò)后數(shù)據(jù)處理可以得到測(cè)區(qū)的正射影像，可為激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理提供影像參考信息，與激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)相互補(bǔ)充，提供更豐富的地表信息。

機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)包括多個(gè)組成部分，在工作時(shí)各組成部分之間需要通過(guò)控制單元高度協(xié)同，如在接受到一個(gè)激光脈沖信號(hào)時(shí)就需要同時(shí)記錄返回信號(hào)的時(shí)間標(biāo)記，由于GPS接收機(jī)的頻率和IMU、激光掃描儀的頻率各不相同，位置測(cè)量、姿態(tài)測(cè)量和激光測(cè)距不可能嚴(yán)格同步，這就需要借助時(shí)間標(biāo)記信息內(nèi)插出接收激光脈沖時(shí)刻的位置和姿態(tài)。中心控制單元一般采用導(dǎo)航、定位和管理系統(tǒng)嚴(yán)格同步的方式記錄IMU角速度、加速度增量以及GPS位置、激光掃描儀和數(shù)碼相機(jī)數(shù)據(jù)。

機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)在工作時(shí)通過(guò)激光掃描儀主動(dòng)向目標(biāo)發(fā)射高頻率的激光，接收反射回來(lái)的激光，同時(shí)記錄時(shí)間，通過(guò)發(fā)射激光到接收激光之間的時(shí)間計(jì)算出激光掃描儀到目標(biāo)的距離，結(jié)合POS系統(tǒng)獲取的平臺(tái)位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)即可計(jì)算出目標(biāo)的三維坐標(biāo)。

三、技術(shù)特點(diǎn)

機(jī)載激光雷達(dá)的特點(diǎn)主要有：（1）可以24小時(shí)全天候工作：激光雷達(dá)是主動(dòng)探測(cè)，不受光照的影響，可以全天候工作；（2）能夠穿透植被的葉冠，同時(shí)測(cè)量地面點(diǎn)和非地面點(diǎn)：激光波長(zhǎng)較短，可以穿透植被葉冠，形成多次回波，獲取的數(shù)據(jù)信息更豐富；（3）能夠探測(cè)細(xì)小目標(biāo)物體：激光的波長(zhǎng)較短，能夠探測(cè)細(xì)小的目標(biāo)，如電力線，而傳統(tǒng)的攝影測(cè)量和雷達(dá)都不能夠探測(cè)到細(xì)小的電力線；（4）獲取數(shù)據(jù)速度快：相對(duì)于傳統(tǒng)攝影測(cè)量，機(jī)載激光雷達(dá)可直接獲取目標(biāo)的三維坐標(biāo)，數(shù)據(jù)獲取速度大大提高；（5）獲取數(shù)據(jù)精度較其他航測(cè)技術(shù)要高。

四、數(shù)據(jù)成果

應(yīng)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)采集數(shù)據(jù)，能夠得到更豐富的數(shù)據(jù)成果。通過(guò)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的濾波處理的，可以得到高精度的DEM和DSM。尤其在我國(guó)西部南疆沙漠、青藏高原和橫斷山脈地區(qū)，氣候惡劣，交通不便，一般測(cè)量技術(shù)無(wú)法完成測(cè)量工作，而應(yīng)用航空攝影測(cè)量技術(shù)沙漠地帶很難選擇控制點(diǎn)，森林區(qū)域無(wú)法穿透植被獲取地面信息。采用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)，能夠突破這些局限性，得到西部區(qū)域的地形圖；通過(guò)對(duì)同時(shí)獲取影像的正射糾正及鑲嵌處理可以得到高分辨率的DOM；通過(guò)DSM和DOM的融合可以得到真實(shí)三維場(chǎng)景圖；通過(guò)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分類處理運(yùn)算，可以得到三維的房屋、樹(shù)木等地物；通過(guò)對(duì)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理，還可以得到樹(shù)的高度分布圖。

五、機(jī)載激光雷達(dá)在電力線路設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)

超高壓送電線路是國(guó)家主干電網(wǎng)的重要組成部分，隨著國(guó)家電力建設(shè)的加速發(fā)展，起建設(shè)速度也越來(lái)越高，目前其建設(shè)要求主要體現(xiàn)出以下特點(diǎn)。

（1）線路距離長(zhǎng)，覆蓋范圍大；（2）安全可靠性要求高；（3）建設(shè)工期要求越來(lái)越短；（4）線路通道選擇越來(lái)越困難。這些要求所使用的測(cè)量方法必須滿足以下要求：數(shù)據(jù)獲取周期短；數(shù)據(jù)精度高；能夠獲取大面積的三維地表數(shù)據(jù)；在通道狹窄地區(qū)地物分辨清晰。

機(jī)載激光激光雷達(dá)技術(shù)能夠完全滿足當(dāng)前快速發(fā)展的電網(wǎng)建設(shè)對(duì)數(shù)據(jù)獲取的要求，較傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）直接在數(shù)字高程模型、數(shù)字地面模型、數(shù)字正射影像等數(shù)據(jù)構(gòu)建的高精度三維全景環(huán)境中進(jìn)行快速、便捷的優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括線路路徑、空間量測(cè)、風(fēng)景帶、農(nóng)田、建筑物等的繞行、開(kāi)挖方量自動(dòng)計(jì)算、拆遷計(jì)算等，可以對(duì)選線區(qū)域的拆遷、工程量進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、智能化評(píng)估、計(jì)算與分析，并做出最優(yōu)決策。

（2）由于機(jī)載激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)是三維的，能夠在圖上快捷方便地進(jìn)行各種三維量測(cè)，滿足電力線路設(shè)計(jì)對(duì)各種距離的苛刻要求，如樹(shù)高、房高量測(cè)，安全距離量測(cè)等。

（3）通過(guò)機(jī)載激光雷達(dá)獲取的DEM、DSM和DOM，可以實(shí)施獲取選線區(qū)域的截面圖，并能方便進(jìn)行空間三維量測(cè)，減少了很多野外實(shí)地勘測(cè)工作，通過(guò)室內(nèi)三維場(chǎng)景圖選線與野外勘測(cè)的地形地物相差很小，大大減少了野外作業(yè)時(shí)間，提高了選線定位設(shè)計(jì)效率。

（4）成果數(shù)字化移交：應(yīng)用機(jī)載激光雷達(dá)巡線獲取的數(shù)據(jù)很容易建立真三維電網(wǎng)GIS系統(tǒng)。通過(guò)三維電網(wǎng)系統(tǒng)可以精確地掌握線路走廊內(nèi)地物與線路的空間關(guān)系；設(shè)置植被基本生長(zhǎng)參數(shù)，可模擬線路走廊內(nèi)的植被作生長(zhǎng)情況，模擬風(fēng)險(xiǎn)分析；還可以進(jìn)行線路磁場(chǎng)干擾分析和安全范圍分析，對(duì)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)管理更科學(xué)。

（5）與傳統(tǒng)攝影測(cè)量技術(shù)相比的優(yōu)勢(shì)：1）作業(yè)周期短，由于機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)不需要野外選擇塔基點(diǎn)，極大地減少了野外控制測(cè)量及野外調(diào)繪的工作；2）能夠直接獲取目標(biāo)的三維坐標(biāo)，并可在數(shù)據(jù)成果中直接進(jìn)行三維量測(cè)；3）用于電力線路優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品更加豐富，精度更高；4）優(yōu)化線路路徑，特別是可以精確的控制減少房屋跨越及房屋拆遷數(shù)量。

六、工程應(yīng)用實(shí)例

在綿陽(yáng)奧瑞特電力設(shè)計(jì)咨詢有限公司總承包項(xiàng)目中國(guó)渦輪研究院輸變電工程線路部分的電力選線工程中，我們采用動(dòng)力三角翼飛機(jī)搭載的小型機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，通過(guò)后期快速的數(shù)據(jù)處理得到高精度的DEM和DOM，采用專門(mén)研發(fā)的選線軟件進(jìn)行電力線路的設(shè)計(jì)及優(yōu)化，不僅提高了線路設(shè)計(jì)效率，縮短總承包周期，同時(shí)還在優(yōu)化路徑的過(guò)程中，減少線路轉(zhuǎn)角次數(shù)，特別是大大減少房屋拆遷量（原傳統(tǒng)選線需拆遷房屋7360平方米，現(xiàn)在需拆遷房屋940平方米，共減少6420平方米）。

在該工程應(yīng)用中，我們根據(jù)地面GPS基站數(shù)據(jù)和機(jī)載GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行差分計(jì)算，得到高精度的定位結(jié)果，然后與IMU數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計(jì)算，得到LAS格式的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)。我們應(yīng)用TerraSolid軟件進(jìn)行所有的數(shù)據(jù)后處理工作，包括點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分類濾波（即從點(diǎn)云中分離出地面點(diǎn)、植被點(diǎn)、建筑物點(diǎn)、電力線點(diǎn)等）、DEM的提取、正射影像糾正及鑲嵌、等高線的提取等，為電力線路勘測(cè)設(shè)計(jì)提供了豐富的地形數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

在電力線路優(yōu)化設(shè)計(jì)中，我們采用自主研發(fā)的三維電力線路設(shè)計(jì)軟件，綜合高分辨率的DOM和DSM/DEM得到真實(shí)場(chǎng)景圖，可從不同視角觀看設(shè)計(jì)線路周圍地物狀況，并且能夠快速查看地形斷面圖、測(cè)量樹(shù)高及房高，實(shí)現(xiàn)了在室內(nèi)完成電力線路的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作。電力線路確定后，該三維電力線路設(shè)計(jì)軟件能夠半自動(dòng)生成電力設(shè)計(jì)單位使用的平斷面圖，并且根據(jù)需要可自動(dòng)生成風(fēng)偏斷面，便于線路設(shè)計(jì)人員進(jìn)行排桿（塔）定位。圖1即為在使用激光雷達(dá)技術(shù)后處理成的地形圖上選定的電力線路路徑。

七、結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行電力線路選定線設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)獲取速度快，數(shù)據(jù)產(chǎn)品豐富，包括高精度的DEM、DSM、高分辨率的DOM，同時(shí)還可將房屋、樹(shù)木等地物自動(dòng)提取出來(lái)，通過(guò)特定的三維電力選線軟件，能夠以不同視角查看真實(shí)三維場(chǎng)景圖，對(duì)于線路的空間關(guān)系了解得更加明確，能夠在室內(nèi)完成電力線路的選定線設(shè)計(jì)及線路路徑通道優(yōu)化工作，同時(shí)能夠準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)線路覆蓋范圍內(nèi)的房屋及待砍伐植被。不足之處在于，在激光雷達(dá)采集的數(shù)據(jù)后處理過(guò)程中，由于低空飛行，每幅影像范圍較小，所以總的測(cè)區(qū)范圍內(nèi)影像數(shù)量較大，導(dǎo)致在一定程度上影響了數(shù)據(jù)處理速度，這能通過(guò)后處理過(guò)程優(yōu)化加以改善。但總的來(lái)說(shuō)，在電力選線工程項(xiàng)目中應(yīng)用激光雷達(dá)技術(shù)能夠大幅度提高線路工程設(shè)計(jì)中的選定線工作效率，大大縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)單位線路設(shè)計(jì)外業(yè)勘測(cè)成本，同時(shí)，極大程度地降低工程總投資。

參考文獻(xiàn)：

[1]密威.機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力線路勘測(cè)中的應(yīng)用[J].科技咨詢,2009,(19):5-8.

[2]蒙祥達(dá),李新科.機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)及其在電力工程中的應(yīng)用[J].廣西電業(yè),2007,(9):81-83.

第4篇：雷達(dá)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：地質(zhì)勘探 合成孔徑雷達(dá) 技術(shù)研究

一、 原理

對(duì)于雷達(dá)和目標(biāo)都固定的成像應(yīng)用，假設(shè)雷達(dá)以一定的脈沖重復(fù)頻率（PulseRepetition Frequency，PRF） 發(fā)射了M個(gè)脈沖組成的線性調(diào)頻脈沖序列，每個(gè)脈沖的帶寬為B，脈沖寬度為 ，每個(gè)脈沖共采樣N次。經(jīng)過(guò)壓縮處理，處理器得到圖像的距離分辨率為：

其中c為光速。

圖 1轉(zhuǎn)動(dòng)目標(biāo)

如果雷達(dá)需要對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的目標(biāo)進(jìn)行成像，則需要進(jìn)一步分析。如圖1所示，假設(shè)雷達(dá)位于遠(yuǎn)場(chǎng)中，觀測(cè)一個(gè)中心在坐標(biāo)原點(diǎn)，角速度為Ω的轉(zhuǎn)盤(pán)?？紤]轉(zhuǎn)盤(pán)上一個(gè)坐標(biāo)為（r， ）的點(diǎn)，速度為rΩ，視線（Line ofSight，LOS）上的速度為v=-rΩsin ，其中 為初始角度，r為離中心距離。該點(diǎn)到距離向軸的垂直距離為y=rsin ，LOS速度為v=-rsin Ω=-yΩ。因此在轉(zhuǎn)盤(pán)上點(diǎn)的LOS速度與該點(diǎn)的方位Y坐標(biāo)成正比，而與距離坐標(biāo)無(wú)關(guān)。

因此，如果轉(zhuǎn)盤(pán)的方位向軸垂直于LOS，則可以在距離多普勒處理中，將速度等效為方位坐標(biāo)，就能把雷達(dá)回波還原為一個(gè)距離和方位上的二維目標(biāo)像。方位向上的分辨率為：

其中 為采樣頻率， =l/ ， 為載波波長(zhǎng)， 為圓盤(pán)在持續(xù)時(shí)間 內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

式（1）和式（2）是成像雷達(dá)中最基本的分辨率表達(dá)公式。在數(shù)學(xué)上，雷達(dá)固定目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)和雷達(dá)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)固定的成像原理是一樣的。前者稱為1SAR，后者稱為SAR。

實(shí)際上這兩者并不互逆，有些情況的成像過(guò)程既可以看成SAR，也可以看成ISAR，這只是一個(gè)約定俗成的問(wèn)題。

對(duì)于簡(jiǎn)單目標(biāo)的成像應(yīng)用，基本的SAR原理非常容易闡述。下面進(jìn)行的簡(jiǎn)單分析過(guò)程給出了SAR和ISAR的相同點(diǎn)，以及它們能夠感知旋轉(zhuǎn)這一共同的基礎(chǔ)。

當(dāng)一個(gè)雷達(dá)照射目標(biāo)時(shí)，它離目標(biāo)距離R并以速度礦圍繞目標(biāo)旋轉(zhuǎn)， 目標(biāo)上垂直于雷達(dá)視線方向上相距d的兩個(gè)點(diǎn)會(huì)帶來(lái)2Vd＼ R的多普勒差異。其中 是雷達(dá)的波長(zhǎng)。這個(gè)分析在下文中的數(shù)據(jù)位數(shù)確定一節(jié)中有詳細(xì)推導(dǎo)。

如果對(duì)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度為 的回波進(jìn)行頻譜分析，那么可分辨的頻率為1/ 。因此，相應(yīng)的方位向上目標(biāo)分辨率為：

其中 是雷達(dá)視線在持續(xù)時(shí)間 內(nèi)掃過(guò)目標(biāo)的角度。

式（3）說(shuō)明了眾所周知的事實(shí)：方位向最佳分辨率依賴于積累時(shí)間 與斜距R的比值。這也說(shuō)明了對(duì)于一定的雷達(dá)波長(zhǎng)，增大 帶來(lái)了方位向分辨率的改善。

二、距離多普勒成像

SAR的高分辨率來(lái)源于對(duì)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離.方位二維脈沖壓縮。通常積累時(shí)間 內(nèi)的M個(gè)回波脈沖可以看成是對(duì)一個(gè)很寬脈沖的M次抽樣，這個(gè)很寬的脈沖寬度就是 。

距離多普勒?qǐng)D像包含許多分辨單元，每個(gè)分辨單元中包含了目標(biāo)的幅度和散射點(diǎn)

在距離向和方位向上的位置信息。距離多普勒成像是基于目標(biāo)相對(duì)于SAR的運(yùn)動(dòng)。點(diǎn)目標(biāo)對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)的回波經(jīng)過(guò)脈沖壓縮形成了距離向上的高分辨率，同時(shí)點(diǎn)目標(biāo)的回波被方位向上的陣列天線依次接收，依次接收的回波經(jīng)過(guò)方位向壓縮形成了方位向上的高分辨率。

三、距離向壓縮

成像雷達(dá)如果既需要獲得較大的探測(cè)距離，又需要獲得較高的距離分辨率，那么就必須發(fā)射高峰值功率的窄脈沖。但是實(shí)際情況下所能利用的峰值功率電平是有限的。

因此，為了在峰值功率電平有限的情況下獲得較大的探測(cè)距離，發(fā)射機(jī)必須發(fā)射相當(dāng)寬的脈沖。假設(shè)發(fā)射脈沖寬度為tp，則雷達(dá)的距離分辨率為：

四、聚焦SAR與非聚焦SAR

非聚焦SAR是對(duì)回波信號(hào)的簡(jiǎn)單處理方法，指不改變孔徑內(nèi)從各個(gè)不同位置來(lái)的信號(hào)的相位就對(duì)存儲(chǔ)信號(hào)進(jìn)行累積操作?？梢韵氲?，既然對(duì)各個(gè)不同位置來(lái)的回波不進(jìn)行相位調(diào)整，相對(duì)于陣列到待測(cè)繪區(qū)域的距離而言該陣列必須足夠短。這樣的話從該區(qū)域任意點(diǎn)到各個(gè)陣列單元的視線基本上都是平行的?，F(xiàn)在假定陣列長(zhǎng)度與到待測(cè)繪區(qū)域的距離之比是一個(gè)較大的分?jǐn)?shù)，則從該距離處的一點(diǎn)至各個(gè)天線單元的視線將會(huì)散開(kāi)，即陣列單元到目標(biāo)的距離各不相同。這種距離上的極小差異可能導(dǎo)致各個(gè)陣列單元從該目標(biāo)接收到的回波相位有較大的差異，假設(shè)在合成孔徑邊緣的最大相位偏移不超過(guò)Ω/4，則得到非聚焦SAR的方位分辨率為：

由此可見(jiàn)非聚焦SAR得到的方位向理論分辨率與雷達(dá)波長(zhǎng)和斜距有關(guān)。非聚焦SAR處理全過(guò)程如圖2 所示。

圖2 非聚焦SAP，.成像處理

鑒于非聚焦SAR這樣的缺陷，對(duì)天線陣列的聚焦操作就顯得非常重要。對(duì)陣列的聚焦很大程度上可以消除對(duì)陣列長(zhǎng)度的限制。于是適當(dāng)加長(zhǎng)陣列的長(zhǎng)度，雷達(dá)在任何所需距離上都可達(dá)到不變的分辨率。

從原理上說(shuō)，使陣列聚焦所要完成的全部工作就是對(duì)每個(gè)陣列單元接收到的回波加以適當(dāng)?shù)南辔恍拚?。任一單元的相位誤差，也就是用于消除誤差所需的相位旋轉(zhuǎn)正比于該單元到陣列中心的距離平方。

五、總結(jié)

隨著合成孔徑成像雷達(dá)的快速發(fā)展，SAR回波信號(hào)仿真技術(shù)的發(fā)展方向是對(duì)回波模擬系統(tǒng)的分辨率要求越來(lái)越高，而且對(duì)PRF的要求也越來(lái)越高。目前國(guó)外正朝著分辨率為O.1m甚至更高分辨率的方面發(fā)展，PRF可能達(dá)到4000Hz，這對(duì)回波模擬仿真實(shí)現(xiàn)提出了更高的要求。若分辨率提高到0.1m，和目前的系統(tǒng)相比，其目標(biāo)信號(hào)生成的運(yùn)算量和數(shù)據(jù)量將是本設(shè)計(jì)的4倍；若PRF提高到4000Hz，則每毫秒需要生成4個(gè)原始回波信號(hào)，要求并行處理模塊和卷積模塊的速度是現(xiàn)在的7倍以上。為了滿足SAR系統(tǒng)和成像算法研究的需要，必須研究性能更強(qiáng)的回波模擬器。當(dāng)然隨著并行計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)更加先進(jìn)、功能更為強(qiáng)大的FPGA投入測(cè)試和使用，使得運(yùn)算量更大、功能更為復(fù)雜的回波模擬器成為可能。

總結(jié)過(guò)去和現(xiàn)在，回波模擬仿真作為電子對(duì)抗來(lái)說(shuō)所有可能的對(duì)抗技術(shù)已經(jīng)被發(fā)明了。然而新的技術(shù)肯定會(huì)被提出和發(fā)展。電子對(duì)抗系統(tǒng)設(shè)計(jì)者必須努力發(fā)展獨(dú)立的技術(shù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，新技術(shù)的開(kāi)發(fā)才能根本地解決工程勘察及地質(zhì)測(cè)繪問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃培康，殷紅成，許小劍編著.雷達(dá)目標(biāo)特性[M]. 電子工業(yè)出版社， 2005

[2] 袁孝康著.星載合成孔徑雷達(dá)導(dǎo)論[M]. 國(guó)防工業(yè)出版社， 2003

第5篇：雷達(dá)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：地理信息行業(yè)；地理信息數(shù)據(jù)采集；機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)；GI

一、地理信息行業(yè)及數(shù)據(jù)采集概念

地理信息行業(yè)是以地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感、導(dǎo)航衛(wèi)星定位系統(tǒng)等地理信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以地理信息資源的生產(chǎn)和服務(wù)為核心的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

按產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)分，地理信息產(chǎn)業(yè)可以分為地理信息制造業(yè)、地理信息軟件業(yè)及地理信息服務(wù)業(yè)。地理信息制造業(yè)是地理信息產(chǎn)業(yè)鏈的上游，包括如地理影像信息、波形圖、碎步點(diǎn)等原始數(shù)據(jù)采集獲取及其設(shè)備的生產(chǎn)，信息商品包括各種GPS設(shè)備、影像掃描設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備及各種測(cè)量原始數(shù)據(jù)等；地理信息軟件業(yè)是數(shù)據(jù)的處理和生產(chǎn)，信息商品包括各種地理信息系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)采集軟件、成果展示軟件以及管理和決策軟件；地理信息服務(wù)業(yè)中的信息商品包括各種電子地圖和模擬地圖產(chǎn)品的增值服務(wù)、信息咨詢等。

由此可見(jiàn)，地理信息數(shù)據(jù)采集是地理信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，是地理信息產(chǎn)業(yè)及相關(guān)服務(wù)的第一步。

二、行業(yè)現(xiàn)狀

地理信息行業(yè)是以現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的綜合性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，目前其應(yīng)用領(lǐng)域已涵蓋規(guī)劃、國(guó)土、城管、公安、工商、稅務(wù)、環(huán)保、房產(chǎn)、衛(wèi)生、藥監(jiān)等30多個(gè)領(lǐng)域。

2014年1月《國(guó)務(wù)院關(guān)于促進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見(jiàn)》出臺(tái)，地理信息產(chǎn)業(yè)被納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)范疇，上升為國(guó)家戰(zhàn)略。政策支持相繼出臺(tái)，我國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)開(kāi)始進(jìn)入飛躍期。根據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委會(huì)同國(guó)家測(cè)繪地信局組織編制印發(fā)的《國(guó)家地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2014―2020年）》，“十二五”以來(lái)，產(chǎn)業(yè)服務(wù)總值年增長(zhǎng)率30%左右，截至2013年底，企業(yè)達(dá)2萬(wàn)多家，從業(yè)人員超過(guò)40萬(wàn)人，年產(chǎn)值近2600億元。到2020年，政策法規(guī)體系基本建立，結(jié)構(gòu)優(yōu)化、布局合理、特色鮮明、競(jìng)爭(zhēng)有序的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局初步形成?？萍紕?chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，核心關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)應(yīng)用取得重大突破，形成一批具有較強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)和較好成長(zhǎng)性的創(chuàng)新型中小企業(yè)，擁有一批具有國(guó)際影響力的自主知名品牌。產(chǎn)業(yè)保持年均20%以上的增長(zhǎng)速度，2020年總產(chǎn)值將超過(guò)8000億元，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

國(guó)家測(cè)繪地理信息局就《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于促進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見(jiàn)》答問(wèn)指出，近年來(lái)我國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)年均增速超過(guò)25%，《意見(jiàn)》根據(jù)對(duì)地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的預(yù)測(cè)和我國(guó)近年來(lái)地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際，提出了未來(lái)發(fā)展目標(biāo)。這個(gè)目標(biāo)可概況為：一條主線，四大目標(biāo)。“一條主線”，就是以形成地理信息獲取、處理、應(yīng)用為主的成熟產(chǎn)業(yè)鏈為主線。地理信息應(yīng)用位于地理信息產(chǎn)業(yè)鏈的下游，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，也是最具潛力的領(lǐng)域?！八拇竽繕?biāo)”，就是用5～10年時(shí)間，在市場(chǎng)主體方面，形成若干個(gè)龍頭企業(yè)和一批充滿活動(dòng)的中小型企業(yè)。

三、幾種地理信息數(shù)據(jù)采集方法對(duì)比

目前，地理信息數(shù)據(jù)獲取產(chǎn)業(yè)中，針對(duì)大地工程測(cè)量的方法主要包括：傳統(tǒng)人工測(cè)量方法、航空攝影、機(jī)載雷達(dá)攝影（LIDAR）、機(jī)載合成孔徑雷達(dá)測(cè)量（SAR）等，幾種主要測(cè)量方法優(yōu)劣對(duì)比情況如下：

四、機(jī)載激光雷達(dá)攝影技術(shù)介紹

激光雷達(dá)（Light Detection And Ranging，簡(jiǎn)稱LIDAR）大致分為機(jī)載和地面兩大類，其中機(jī)載激光雷達(dá)是一種安裝在飛機(jī)上的機(jī)載激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)，可以量測(cè)地面物體的三維坐標(biāo)。機(jī)載激光雷達(dá)是一種主動(dòng)式對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)，是90年代初首先由西方國(guó)家發(fā)展起來(lái)并投入商業(yè)化應(yīng)用的一門(mén)新興技術(shù)。它集成激光測(cè)距技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、慣性測(cè)量單元差分定位技術(shù)于一體，該技術(shù)在三維空間信息的實(shí)時(shí)獲取方面產(chǎn)生了重大突破，為獲取高時(shí)空分辨率地球空間信息提供了一種全新的技術(shù)手段。它具有自動(dòng)化程度高、受天氣影響小、數(shù)據(jù)生產(chǎn)周期短、精度高等特點(diǎn)。機(jī)載LIDAR傳感器發(fā)射的激光脈沖能部分地穿透樹(shù)林遮擋，直接獲取高精度三維地表地形數(shù)據(jù)。機(jī)載LIDAR數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)相關(guān)軟件數(shù)據(jù)處理后，可以生成高精度的數(shù)字地面模型DTM、等高線圖，具有傳統(tǒng)攝影測(cè)量和地面常規(guī)測(cè)量技術(shù)無(wú)法取代的優(yōu)越性。

機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)主要包括：

（1）激光測(cè)量裝置。它的數(shù)據(jù)發(fā)射量和功率非常大，每秒最多可發(fā)射12.5萬(wàn)個(gè)激光點(diǎn)，測(cè)量距離為離地面30～2500m。測(cè)量到地面的激光點(diǎn)密度最高可達(dá)65個(gè)/m2，正常飛行高度情況下（航高800m），在植被比較茂密的地區(qū)也有一定量的激光點(diǎn)射到地面上。

（2）GPS接收機(jī)。通過(guò)接收衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)精確測(cè)定出設(shè)備的空間位置，再通過(guò)后處理技術(shù)與地面基站進(jìn)行差分計(jì)算，精確求得飛行軌跡。

（3）慣性測(cè)量裝置（IMU）。由裝置將接收到的GPS數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理，求得飛行運(yùn)動(dòng)的軌跡，根據(jù)軌跡的幾何關(guān)系及變量參數(shù)，推算出未來(lái)的空中位置，從而測(cè)算出該測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)和將來(lái)的空間向量。

（4）數(shù)碼相機(jī)。采用高分辨率數(shù)碼相機(jī)，在1000m的飛行高度，影像地面分辨可達(dá)到250px，可以獲得高清晰的影像。通過(guò)影像與激光點(diǎn)數(shù)據(jù)整合處理后，可以得到依比例、帶坐標(biāo)和高程的正射影像圖。在不同航高下，可以按需要得到1：250～1：10000不同比例尺的正射影像。

（5）其他相關(guān)設(shè)備。其他相關(guān)裝備有飛機(jī)、計(jì)算機(jī)、專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件等，用于完成諸如數(shù)據(jù)解算、圖像解壓、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、點(diǎn)云分類、影像拼接、影像勻色等主要工序，其技術(shù)較穩(wěn)定、成熟，自動(dòng)化程度高。

五、未來(lái)發(fā)展

目前，全國(guó)引進(jìn)激光雷達(dá)技術(shù)設(shè)備的企業(yè)不超過(guò)30家，真正采用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)從事測(cè)繪生產(chǎn)的更少，如廣州建通測(cè)繪技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司2008年即主要應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)，屬于該領(lǐng)域先驅(qū)，大部分購(gòu)入設(shè)備企業(yè)屬于科技、學(xué)校、國(guó)有單位，主要用于研發(fā)和作為本單位的生產(chǎn)保障。

由于機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在地理信息測(cè)量方面具有測(cè)量精度高、人工投入低、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、產(chǎn)出效率高及數(shù)據(jù)可編輯能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合靈活的搭載方式，LiDAR技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)測(cè)繪、道路工程、電力電網(wǎng)、水利、石油管線、海岸線及海島礁、數(shù)字城市等領(lǐng)域，提供高精度、大比例尺（1：500至1：10000）的空間數(shù)據(jù)成果。隨著市場(chǎng)接受度的不斷提高及實(shí)踐測(cè)量經(jīng)驗(yàn)技術(shù)的不斷豐富，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在地理信息數(shù)據(jù)采集及分析領(lǐng)域的市場(chǎng)空間將更加廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1] 國(guó)家發(fā)展改革委會(huì)同國(guó)家測(cè)繪地信局.國(guó)家地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展 規(guī)劃（2014-2020年）[Z].2014.

[2] 國(guó)家測(cè)繪地理信息局.測(cè)繪地理信息科技發(fā)展“十二五”規(guī)劃[Z].2012.

第6篇：雷達(dá)技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】探地雷達(dá)；檢測(cè)技術(shù)；路面；隧道

一、引言

探地雷達(dá)方法是通過(guò)發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，通過(guò)接收天線接收反射回地面的電磁波，電磁波在地下介質(zhì)中傳播時(shí)遇到存在電性差異的分界面時(shí)發(fā)生反射，根據(jù)接收到的電磁波的波形、振幅強(qiáng)度和時(shí)間的變化等特征推斷地下介質(zhì)的空間位置、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和埋藏深度。

探地雷達(dá)是一種廣譜電磁技術(shù)，用于確定地下介質(zhì)的分布情況。近年來(lái)，由于探地雷達(dá)具有高采樣率、無(wú)損檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，它逐漸取代了原有的鉆孔取芯法而在各種工程中得到了極為廣泛的應(yīng)用。在進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，這種方法只要配合少量的鉆孔就能夠了解公路的結(jié)構(gòu)及地層的各種變化情況，非常有效地克服了現(xiàn)行鉆孔法的不足。并且可以準(zhǔn)確地提供關(guān)于基層和面層厚度變化的一些真實(shí)情況，為實(shí)際施工提供了極具參考價(jià)值的可靠參數(shù)。

二、探地雷達(dá)檢測(cè)厚度的工作原理

1、探地雷達(dá)檢測(cè)路面結(jié)構(gòu)層厚度的工作原理

在道路的質(zhì)量控制工作中，最重要的一部分就是進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層厚度的檢測(cè)。傳統(tǒng)上所使用的鉆心取樣法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足精確檢測(cè)的要求，因此通過(guò)對(duì)探地雷達(dá)測(cè)厚的工作原理進(jìn)行理論分析，可以看出探地雷達(dá)技術(shù)在公路工程質(zhì)量檢測(cè)中所具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

利用探地雷達(dá)檢測(cè)公路面層厚度是一種反射波探測(cè)法。在特定的介質(zhì)中，電磁波的傳播速度v是保持不變的，因此根據(jù)探地雷達(dá)所記錄的地面反射波與地下反射波的時(shí)間差t，即可依據(jù)公式h=vt/2，計(jì)算出界面的厚度值h的大小，對(duì)于路面結(jié)構(gòu)層厚度的檢測(cè)而言，h即為面層的厚度，v表示電磁波在地下介質(zhì)(面層)中傳播時(shí)的速度。雷達(dá)所使用的電磁波都是高頻的，而公路面層所用的材料都屬于低損耗介質(zhì)，因此速度v的大小可由以下公式算出。v=c/該式中，c表示電磁波在大氣中傳播的速度，約為300 000km／s，的大小取決于構(gòu)成面層的所有物質(zhì)的介電常數(shù)，它表示的是面層的相對(duì)有效介電常數(shù)。反射信號(hào)的振幅與反射系統(tǒng)成正比，在以位移電流為主的低損耗介質(zhì)中，反射系數(shù)的強(qiáng)度也可以由特定的公式計(jì)算出來(lái)。上、下介質(zhì)的電性差決定了反射信號(hào)的強(qiáng)度，電性差越大，反射信號(hào)就會(huì)越強(qiáng)。對(duì)于瀝青混凝土面層來(lái)說(shuō)，基層與面層之間存在著非常明顯的電性差，因此可以預(yù)期面層的底部會(huì)有強(qiáng)反射的出現(xiàn)。

2、探地雷達(dá)檢測(cè)隧道二襯厚度的工作原理

用探地雷達(dá)來(lái)進(jìn)行隧道二襯厚度的檢測(cè)時(shí)，所采用的方式是反射測(cè)量，它的工作原理是天線發(fā)射器將高頻電磁波以寬頻帶短脈沖的形式，發(fā)射到介質(zhì)內(nèi)部，然后經(jīng)過(guò)存在電性差異的介質(zhì)層，雷達(dá)天線接收器接收一部分被反射折向地面的電磁能量，而另一部分能量被折射進(jìn)入到下一層介質(zhì)后繼續(xù)傳播。通過(guò)測(cè)得的反射波旅行時(shí)間及電磁波在介質(zhì)中的傳播速度，就可以計(jì)算出反射面距離表面的距離。與此同時(shí)，根據(jù)接收到的反射波的波形、振幅和頻譜的變化，就能夠判定出介質(zhì)的性質(zhì)和屬性。

當(dāng)發(fā)射天線和接收天線相距很近時(shí)，目標(biāo)的深度h可近似為 h=vr／2

因此探地雷達(dá)在對(duì)測(cè)試資料進(jìn)行詳細(xì)的分析和處理基礎(chǔ)上，能夠較好地對(duì)隧道襯砌厚度做出精確的檢測(cè)。但是在檢測(cè)過(guò)程中，由于探測(cè)精度與所取的波速有很大的關(guān)系，所以需要在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)取足夠量的點(diǎn)數(shù)的雷達(dá)波來(lái)測(cè)取波速。而通常情況下，雷達(dá)波在混凝土中具有一定的離散性，這種離散性有時(shí)可達(dá)5％一10％，因此在注意波速測(cè)取的情況下，可以將襯砌厚度的誤差限制在2cm-4cm的范圍內(nèi)。由于方法本身還存在著一定的問(wèn)題，需要進(jìn)一步的進(jìn)行完善。

三、探地雷達(dá)檢測(cè)厚度應(yīng)該注意的事項(xiàng)

探地雷達(dá)所面對(duì)的對(duì)象是十分復(fù)雜的，存在著很多未知而且難以確定的因素。因此，進(jìn)行精確的操作，合理的使用以及系統(tǒng)而綜合的分析，才能夠有效減少誤差，在檢測(cè)過(guò)程中達(dá)到規(guī)定所要求的精確度。影響探測(cè)雷達(dá)測(cè)厚精確性的主要參量有回波、地面零點(diǎn)和路面的介電常數(shù)等。所以在進(jìn)行探測(cè)雷達(dá)檢測(cè)的過(guò)程中國(guó)，應(yīng)該注意正確的確定這些參量，進(jìn)而有效提高探測(cè)厚度的精確性。

第一，確定底界面的回波。目前情況下，解決問(wèn)題的核心是提取界面同波信號(hào)，這是因?yàn)樵诂F(xiàn)在技術(shù)條件下還不能給從原始的波形中直接而且精確區(qū)分出路基界面與路面的反射回波。而由于大部分的波和干擾波相對(duì)來(lái)說(shuō)都是固定不變的，因此我們可以相關(guān)分析的方法來(lái)抑制雜波或者干擾波。具體而言，要的到一個(gè)比較準(zhǔn)確的底界面回波信號(hào)，可以利用—個(gè)不含界面反射信號(hào)的回波信號(hào)與含有界面反射信號(hào)的回波信號(hào)來(lái)進(jìn)行相關(guān)分析。這就要求在實(shí)際的操作過(guò)程中，要以路面結(jié)構(gòu)中的最厚點(diǎn)為參考點(diǎn)。進(jìn)行參考點(diǎn)的選擇時(shí)，可以從探測(cè)圖像上尋找并進(jìn)行對(duì)比分析，也可以通過(guò)分析探測(cè)的波形來(lái)確定，或者將已有鉆探的最大厚度的探測(cè)點(diǎn)來(lái)作為參考點(diǎn)。

第二，確定地面零點(diǎn)。要確定電磁波在面層中的實(shí)際傳播的時(shí)間，除了知道回波時(shí)間外，還必須對(duì)地表面的位置進(jìn)行正確的判定。地面零點(diǎn)的判斷正確與否，對(duì)于厚度值的讀數(shù)會(huì)產(chǎn)生直接的影響。

第三，標(biāo)定路面的介電常數(shù)。保證路面厚度值探測(cè)精度的關(guān)鍵參數(shù)是路面介電常數(shù)，一般情況下，介質(zhì)的介電常數(shù)會(huì)受到很多因索的影響，例如路面材料、施工工藝、密實(shí)程度、冶冰量等，同時(shí)不同探測(cè)點(diǎn)的介電常數(shù)也會(huì)出現(xiàn)差別。所以必須進(jìn)行標(biāo)定，并采用鉆孔取樣，進(jìn)而來(lái)保證檢測(cè)結(jié)果的有效性和可信度。

四，探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

探地雷達(dá)檢測(cè)具有如下技術(shù)特點(diǎn)：(1)對(duì)混凝土的穿透能力很強(qiáng)，可對(duì)較大深度進(jìn)行測(cè)量；(2)能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸探測(cè)，并且探測(cè)速度快；(3)以增大頻率寬度和減小波長(zhǎng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高分辨率的探測(cè)；(4)微波有極化特性，可確定缺陷的形狀和取向。由此可以看出，雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)具有無(wú)損、快速、簡(jiǎn)易、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在今后的公路工程施工中，探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)會(huì)成為一項(xiàng)重要的地球物理探測(cè)技術(shù)，并能夠?yàn)橐婪ㄒ?guī)范道路建筑行為提供了強(qiáng)有力的科學(xué)技術(shù)保障。但是，探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在使用過(guò)程中，必須要與勘探工作合理地配合起來(lái)才能充分發(fā)揮作用。因?yàn)榈叵挛锢韰?shù)的差異以及周圍環(huán)境都會(huì)影響探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的效果，所以不能將探地雷達(dá)作為全方位的工程檢測(cè)工具，而忽略了與勘探工作的配合。因此，推廣探地雷達(dá)技術(shù)要針對(duì)具體問(wèn)題，配合使用其它勘探方法，才能發(fā)揮出該技術(shù)的最大潛力。

五、結(jié)語(yǔ)

目前，探地雷達(dá)方法在檢測(cè)路面結(jié)構(gòu)層厚度和檢測(cè)隧道二襯厚度方面已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，相信隨著工作的逐步開(kāi)展和研究的進(jìn)一步深入，探地雷達(dá)方法必將在該領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]徐升才,劉峰.探地雷達(dá)在城市道路厚度檢測(cè)中的研究與應(yīng)用[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào),2000(4)

第7篇：雷達(dá)技術(shù)范文

[關(guān)鍵詞]激光雷達(dá) 后向散射 氣溶膠 大氣邊界層

[中圖分類號(hào)] TN958.98[文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2013）-11-188-2

0前言

激光雷達(dá)是一種主動(dòng)遙感技術(shù)，是傳統(tǒng)雷達(dá)技術(shù)與現(xiàn)代激光技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。50多年來(lái)，激光雷達(dá)技術(shù)從最簡(jiǎn)單的激光測(cè)距技術(shù)，逐步發(fā)展了激光跟蹤、測(cè)速、掃描成像、多普勒成像等技術(shù)，陸續(xù)開(kāi)發(fā)出不同用途的激光雷達(dá)，使激光雷達(dá)成為一類具有多種功能的系統(tǒng)。激光雷達(dá)之所以受到關(guān)注，是因?yàn)槠渚哂幸幌盗歇?dú)特的優(yōu)點(diǎn)：具有極高的角分辨率、具有極高的距離分辨率、速度分辨率高、測(cè)速范圍廣、能獲得目標(biāo)的多種圖像、抗干擾能力強(qiáng)、比微波雷達(dá)的體積和重量小等。隨著技術(shù)的不斷成熟，成本的下降，其他領(lǐng)域陸續(xù)引進(jìn)了激光雷達(dá)，并發(fā)揮著非常重要的作用。

1激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和原理

一般情況下，激光雷達(dá)主要由三部分組成，激光發(fā)射單元，信號(hào)探測(cè)控制單元和光學(xué)接受單元。激光發(fā)射單元發(fā)射出激光脈沖，在傳輸過(guò)程中遇到粒子會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向后的反射信號(hào)，光學(xué)接受單元接受到這個(gè)信號(hào)并進(jìn)行處理，把光信號(hào)放大轉(zhuǎn)化成電子信號(hào)輸出。根據(jù)反饋信號(hào)的強(qiáng)度可以確定所研究粒子的濃度，粒子所處的高度可以由從發(fā)射到接受之間的時(shí)間間隔來(lái)確定。

激光雷達(dá)的方程為：

P（Z）為激光雷達(dá)接收到的高度Z處的大氣后向散射回波信號(hào)的能量，E為激光雷達(dá)的發(fā)射能量，C是激光雷達(dá)常數(shù)，和發(fā)射頻率，接收靈敏度等有關(guān)；Z是到激光雷達(dá)到目標(biāo)粒子的距離；

βtotal是總的后向散射系數(shù)，βmol是空氣后向散射系數(shù)，βpart是氣溶膠后向散射系數(shù)；

σtotal是總的消光系數(shù)，是激光脈沖在傳輸過(guò)程中衰減產(chǎn)生的， σsmol是空氣散射系數(shù)，σspart是氣溶膠散射系數(shù)，σAmol是空氣氣吸收系數(shù)，σApart是氣溶膠吸收系數(shù)。

求解激光雷達(dá)方程常有的有三種方法：Collis斜率法，Klett[1]方法和Fermald[2]方法。Collis斜率法假設(shè)大氣是均勻分布，消光系數(shù)為常數(shù)。當(dāng)在水平方向進(jìn)行測(cè)量，可以忽略細(xì)小差異，認(rèn)為大氣是均勻，應(yīng)用此方法比較簡(jiǎn)便。如果觀測(cè)垂直方向上的大氣垂直分布，大氣分布不均勻的現(xiàn)實(shí)并不能忽略，故不能采用此方法。這時(shí)通常采用Klett算法來(lái)求解，在此算法中，假設(shè)β=C0σkβ，其中C0為常數(shù)，k取決于雷達(dá)激光的波長(zhǎng)和氣溶膠的性質(zhì)，取值范圍一般在0.67～1。再結(jié)合激光雷達(dá)方程就可以得到結(jié)果。其中k的取值對(duì)計(jì)算的結(jié)果有很重要的影響。張文煜，王音淇等[3]結(jié)合能見(jiàn)度因子和CE318太陽(yáng)光度計(jì)觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)k在不同天氣狀況下的取值進(jìn)行了初步研究，結(jié)果表明：只有當(dāng)0.7≤k≤1.0時(shí)，氣溶膠消光系數(shù)的大小與能見(jiàn)度估算出的值相接近。但在k=0.7時(shí)，計(jì)算出的氣溶膠消光系數(shù)正、負(fù)參半； k=1.0時(shí)，消光系數(shù)廓線在晴天無(wú)云的天氣狀況下同實(shí)際情況不符。通過(guò)進(jìn)一步分析研究激光雷達(dá)和光度計(jì)的同期觀測(cè)資料發(fā)現(xiàn)：k=0.8時(shí)，較合理的數(shù)據(jù)所占比例為100%，k=0.98，比例為40%，k=1.0僅為12%。通過(guò)采用Klett方法可以克服均勻大氣的限制，使結(jié)果更符合實(shí)際。但當(dāng)氣溶膠和大氣的消光作用相差不大，大氣的消光作用不能忽略時(shí)，就必須采用第三種Fermald方法。Fermald方法將大氣看做兩個(gè)部分：空氣分子和氣溶膠，認(rèn)為大氣消光系數(shù)（或后向散射系數(shù)）是空氣分子的消光系數(shù)（或后向散射）與氣溶膠消光系數(shù)（或后向散射）的和，在實(shí)際的應(yīng)用中，Klett和Fermald方法應(yīng)用更廣泛。

2激光雷達(dá)物理量的反演方法

激光雷達(dá)接收到的是光電子信號(hào)，想要得到我們需要的物理量，賦予它合適的物理意義，就必須對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，反演得到我們需要的結(jié)果。

2.1消光系數(shù)（σ）

Collis方法：

其中S（Z）=ln[Z2P（Z）]，

Klett方法：

Zm為參考高度，為所觀測(cè)范圍的上界。σm=σ（Zm），Zm為這一薄層的消光系數(shù) 。

Fernald方法：Zc為標(biāo)定高度，一般是通過(guò)選取近乎不含氣溶膠的清潔大氣層所在的高度來(lái)確定。這一高度處的氣溶膠粒子和空氣分子消光系數(shù)都是確定的。Zc以下高度下的氣溶膠粒子消光系數(shù)為：

Zc高度以上的氣溶膠粒子消光系數(shù)為：

下標(biāo)1，2分別代表氣溶膠與空氣分子。S=σ/β，X（z）=P（z）Z2。σ2（z）可以根據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)大氣模式提供的空氣分子密度的垂直廓線計(jì)算得到。這三種方法由簡(jiǎn)到繁，隨著計(jì)算水平的提高，一般都選擇后面兩種方法。

2.2能見(jiàn)度

大氣能見(jiàn)度與消光系數(shù)的基本關(guān)系為：y=-lnε/σ。其中 為能見(jiàn)度距離，σ為大氣消光系數(shù)，ε為人眼的亮度對(duì)比感閾。通常情況下正常人眼的平均亮度對(duì)比感閾ε=0.02。帶入上式，即得能見(jiàn)度方程： =3.912/σ。

2.3氣溶膠光學(xué)厚度

將消光系數(shù)隨高度進(jìn)行積分，就能夠得到氣溶膠的光學(xué)厚度（AOT）：

2.4后向散射系數(shù)

根據(jù)反演出的消光系數(shù)，由后向散射系數(shù)和消光系數(shù)的關(guān)系，可得

β=C0σk

2.5退偏振率

激光雷達(dá)可以利用偏振原理可以分別接受到后向散射在高度z處的平行分量Prp和垂直分量Prs。Kp和Ks分別表示平行分量探測(cè)通道和垂直分量探測(cè)通道的系統(tǒng)常數(shù)。σp（z）和σs（z）分別表示高度z處大氣消光系數(shù)的平行和垂直分量。退偏振率δ（z）為：

粒子的退偏振率和粒子的濃度無(wú)關(guān)，只與形狀和成分有關(guān)。NIES型Mie散射激光雷達(dá)可以發(fā)射偏振激光束，偏振激光遇到純球形粒子發(fā)生散射時(shí)，只返回平行偏振組分，遇到不規(guī)則粒子時(shí)，垂直組分也能觀測(cè)到。退偏振率即為垂直組分與水平組分的比值。沙塵大部分為非球形粒子，退偏振率比較高，其他氣溶膠粒子更接近球形。通過(guò)氣溶膠的退偏振率可以就區(qū)分沙塵氣溶膠和大氣氣溶膠的分布和比例。

3激光雷達(dá)的應(yīng)用

3.1激光雷達(dá)在氣溶膠觀測(cè)方面的應(yīng)用

激光雷達(dá)可以有效對(duì)大氣中氣溶膠的垂直分布，構(gòu)成成分，光學(xué)特性等進(jìn)行檢測(cè)分析。曹賢潔，張鐳等[4]利用激光雷達(dá)CE370-2與太陽(yáng)光度計(jì)CE-318，在蘭州觀測(cè)分析了2007年3月27～29日揚(yáng)沙過(guò)程氣溶膠輻射特性。發(fā)現(xiàn)沙塵氣溶膠主要集中于離地1.5km高度層內(nèi)，沙塵氣溶膠消光系數(shù)隨高度先增加，到0.2km左右高度達(dá)到最大，然后急劇減小。沙塵氣溶膠光學(xué)厚度的時(shí)間演變呈雙峰型。通過(guò)與太陽(yáng)光度計(jì)得到的結(jié)果相比較，結(jié)果很接近。表明了雷達(dá)觀測(cè)資料的處理方法可以較好的反演氣溶膠消光系數(shù)和光學(xué)厚度。大量的觀測(cè)研究都表明，激光雷達(dá)對(duì)氣溶膠的垂直分層結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行非常有效的持續(xù)的觀測(cè)。

3.2激光雷達(dá)在大氣邊界層方面的應(yīng)用

大氣邊界層是與人類關(guān)系最為密切的氣層。由于熱力作用導(dǎo)致的強(qiáng)烈的日變化是大氣邊界層的一個(gè)重要特征。邊界層高度隨地表特征、季節(jié)和天氣背景的不同而不同，每天可在幾十米至幾千米內(nèi)變化。韓道文，張文清等[5]利用激光雷達(dá)檢測(cè)了北京城區(qū)冬季邊界層，發(fā)現(xiàn)大氣結(jié)構(gòu)存在著多層結(jié)構(gòu)，大體上可分為污染邊界層和對(duì)流層，測(cè)站上空的污染邊界層較為明顯，其高度相對(duì)穩(wěn)定，約為0.5-1.4km。

大氣邊界層作為距離人們最近的一個(gè)氣層，對(duì)人們的影響是最直接和敏感的。借助激光雷達(dá)，能細(xì)致的觀測(cè)到大氣的分層結(jié)構(gòu)，而且通過(guò)連續(xù)觀測(cè)，可以準(zhǔn)確掌握大氣邊界層的變化規(guī)律，為理論研究提供最可靠的依據(jù)。

3.3其他方面的應(yīng)用

除了以上的應(yīng)用，激光雷達(dá)還在溫度探測(cè)，風(fēng)的探測(cè)，大氣成分，能見(jiàn)度等方面發(fā)揮著很大作用。目前利用激光雷達(dá)探測(cè)大氣溫度多數(shù)是利用瑞利散射，如美國(guó)通訊研究實(shí)驗(yàn)室（CRL）的瑞利散射激光雷達(dá)系統(tǒng) 、加拿大Western Ontario大學(xué)的瑞利散射激光雷達(dá)系統(tǒng)等。隨著研究的深入，激光雷達(dá)的作用也會(huì)愈發(fā)的凸顯出來(lái)。

4小結(jié)

激光雷達(dá)技術(shù)集合了光電子學(xué)，大氣學(xué)，測(cè)繪遙感等多領(lǐng)域的最新成果，是一種非常先進(jìn)的探測(cè)手段。由于成本等方面原因，在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用還不是非常的普及。激光雷達(dá)對(duì)氣象觀測(cè)有極大的促進(jìn)作用，但不能否認(rèn)其在探測(cè)方面也有一定的缺點(diǎn)。首先，激光雷達(dá)屬于高科技含量的產(chǎn)品，在制造設(shè)計(jì)中沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和反演的方法，數(shù)據(jù)的可比性和移植性比較差。其次，激光雷達(dá)只能實(shí)行定點(diǎn)的觀測(cè)，觀測(cè)的水平范圍較小，而且受天氣及氣象影響大，性能還有待進(jìn)一步的提高。當(dāng)然，隨著激光雷達(dá)精細(xì)化和定量化程度的提高，其發(fā)展的潛力還是非常巨大的。

參考文獻(xiàn)

[1]Klett，J.D.，Stable analytical inversion solutions for processing lidar returns，A ppl Opt，1981，20，211～220.

[2]Fermald，F(xiàn).G.，Analysis of atmospheric lidar observation：somecomments，Appl.Opt，1984，23，652～655.

[3]張文煜，王音淇，宋嘉堯等.激光雷達(dá)反演參數(shù)k值的研究.高原氣象，2008，27（5），1083-1088.

第8篇：雷達(dá)技術(shù)范文

機(jī)載SAR/MTI雷達(dá)系統(tǒng)由機(jī)載SAR/MTI雷達(dá)、數(shù)據(jù)鏈及地面站3個(gè)部分組成。機(jī)載雷達(dá)完成多模式戰(zhàn)場(chǎng)偵察監(jiān)視功能，實(shí)時(shí)獲取戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)情報(bào)信息（包含固定目標(biāo)圖像情報(bào)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)跡、航跡情報(bào)），并通過(guò)數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)下傳到地面站進(jìn)行顯示及分發(fā)。分為機(jī)艙外、機(jī)艙內(nèi)2個(gè)部分。機(jī)艙外設(shè)備為機(jī)腹下的船形天線罩內(nèi)的雷達(dá)天線，機(jī)艙內(nèi)設(shè)備包括低功率射頻單元、綜合處理單元和實(shí)時(shí)處理分機(jī)等。天線采用二維有源相控陣天線，在方位向和俯仰向進(jìn)行二維電掃，能夠保證雷達(dá)成像的靈活性及對(duì)低空或地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的快速搜索能力，提高了雷達(dá)的探測(cè)效率。多功率射頻單元包括1路SAR接收通道、4路MTI接收通道、晶振模塊、功分網(wǎng)絡(luò)模塊、時(shí)鐘本振插件、波形倍頻插件、激勵(lì)源插件、接收監(jiān)控插件等。綜合處理單元包括A/D采集和時(shí)序模塊，其中A/D采集包括SAR通道采集和MTI通道采集。實(shí)時(shí)信號(hào)處理單元由硬件以及嵌入式軟件組成，在硬件電路中包括DSP處理板、數(shù)字接口板等；嵌入式軟件由成像處理、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)等算法處理軟件組成。在機(jī)艙內(nèi)與地面站均設(shè)有指揮控制臺(tái)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)規(guī)劃、指揮與控制通信、監(jiān)視與圖像傳送等功能。在進(jìn)行機(jī)載SAR/MTI雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮如下三個(gè)方面技術(shù)特點(diǎn)。

（1）采用二維有源相控陣天線。

為滿足戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視的遠(yuǎn)距離、高分辨率、多模式偵察工作的需要，系統(tǒng)必須要有足夠的功率口徑積，同時(shí)為保證多模式戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視所要求的寬視場(chǎng)覆蓋，選擇二維有源相控陣天線應(yīng)該是目前最佳方案。寬帶二維有源相控陣天線組成框圖，由可擴(kuò)充陣列模塊（SAM）、波束形成網(wǎng)絡(luò)、延遲放大組件、波控、電源、環(huán)控、俯仰伺服控制等構(gòu)成。天線工作時(shí)由可擴(kuò)充天線陣列模塊（SAM）完成天線的收/發(fā)、放大、幅相加權(quán)等基本功能；功分器構(gòu)成方位向子波束形成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)子陣功能；延遲放大組件用來(lái)實(shí)現(xiàn)不同波位所需的時(shí)延控制和發(fā)射/接收信號(hào)放大；方位向全波束形成網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)發(fā)射時(shí)的功率分配和接收時(shí)的雙模工作方式，距離向（俯仰向）的信號(hào)的分配/合成在SAM中完成，所有這些工作過(guò)程都是在波控的控制下進(jìn)行的。采用SAM思想實(shí)現(xiàn)二維有源相控陣天線組陣的好處是可靈活組陣，實(shí)現(xiàn)不同尺寸規(guī)模的二維有源相控陣天線，能適應(yīng)多種載機(jī)平臺(tái)。寬帶二維有源相控陣天線還實(shí)現(xiàn)了在線校準(zhǔn)和BIT檢測(cè)的功能，為實(shí)際使用維護(hù)創(chuàng)造了便利的條件。

（2）實(shí)時(shí)多模信號(hào)處理技術(shù)。

SAR/MTI雷達(dá)系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)處理分機(jī)完成實(shí)時(shí)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)處理與SAR成像處理的功能，SAR/MTI系統(tǒng)的多模信號(hào)處理算法研究及其實(shí)時(shí)處理實(shí)現(xiàn)是研究的核心內(nèi)容。本系統(tǒng)SAR成像模式有條帶模式和聚束模式兩種，成像距離遠(yuǎn)，距離走動(dòng)與彎曲現(xiàn)象明顯，成像處理可以采用重疊子孔徑算法（OS－A），波數(shù)域（ω-k）算法等技術(shù)。OSA算法是先進(jìn)行子孔徑粗成像和誤差補(bǔ)償，然后對(duì)各個(gè)子孔徑粗分辨圖像進(jìn)行相干處理，得到全孔徑高分辨圖像；ω-k算法可以精確成像，算法也簡(jiǎn)單，但是需要進(jìn)行stolt插值，算法的效率受到一定的影響，不過(guò)隨著硬件處理能力的增強(qiáng)，處理速度可以得到解決。此外，需要采用基于運(yùn)動(dòng)傳感器的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和基于回波數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合的補(bǔ)償方法，先采用前者獲得粗估值，再采用后者進(jìn)行精確估計(jì)，可以得到高分辨率SAR圖像。動(dòng)目標(biāo)探測(cè)、跟蹤及定位正是SAR/MTI雷達(dá)有別于其它成像雷達(dá)的特色之處，在SAR/MTI雷達(dá)技術(shù)研究中一直處于非常重要的地位。MTI信號(hào)處理采用多通道處理技術(shù)。多通道MTI具有較好的地雜波抑制能力，能更好的進(jìn)行動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，同時(shí)采用四個(gè)接收通道，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)的精確定位和測(cè)速。為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的實(shí)時(shí)處理，多通道動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)處理主要關(guān)鍵技術(shù)包括通道均衡、雜波抑制、干涉儀定位等技術(shù)。通過(guò)通道均衡處理，提高雜波對(duì)消性能，從而提高目標(biāo)檢測(cè)性能。同時(shí)需要考慮計(jì)算量，以達(dá)到實(shí)時(shí)處理硬件的要求。

（3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

在實(shí)現(xiàn)MTI信號(hào)處理之后，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)、定位與連續(xù)跟蹤，形成航跡并疊加在實(shí)時(shí)SAR圖像或電子地圖上，并提取出目標(biāo)特征信息，形成完整的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖，以供進(jìn)一步的情報(bào)分析決策評(píng)估。地面動(dòng)目標(biāo)所處環(huán)境復(fù)雜，有嚴(yán)重的地雜波、雜波對(duì)消剩余引起虛警的飽和信號(hào)、干擾等因素，這些因素使得真實(shí)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤與定位具有很大技術(shù)難度。動(dòng)目標(biāo)的跟蹤需要針對(duì)不同掃描幀的動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)關(guān)聯(lián)、分類，形成目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的航跡，并對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的航跡進(jìn)行平滑濾波，進(jìn)一步可以預(yù)測(cè)目標(biāo)在下一掃描幀的位置或狀態(tài)。目標(biāo)關(guān)聯(lián)算法常用最大似然法的假設(shè)檢驗(yàn)方法，平滑濾波及預(yù)測(cè)常用卡爾曼濾波算法。在目標(biāo)檢測(cè)后的輸出數(shù)據(jù)里，會(huì)出現(xiàn)同一目標(biāo)的數(shù)據(jù)存在于多個(gè)的距離～方位（或距離～多普勒）單元里，需要采用加權(quán)平均的方法凝聚成一個(gè)單元的數(shù)據(jù)，減少后續(xù)目標(biāo)關(guān)聯(lián)跟蹤處理的計(jì)算量。

2功能模式設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果

SAR/MTI雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮對(duì)地綜合監(jiān)視特點(diǎn)，以及雷達(dá)成像與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)同時(shí)工作需求，進(jìn)行雷達(dá)體制選擇與系統(tǒng)工作模式設(shè)計(jì)?？紤]目標(biāo)包括地面各種運(yùn)動(dòng)目標(biāo)、靜止目標(biāo)和固定目標(biāo)場(chǎng)景，需要從各種目標(biāo)環(huán)境中檢測(cè)、識(shí)別目標(biāo)，設(shè)計(jì)工作模式包括廣域GMTI模式、同時(shí)SAR/GMTI模式、條帶SAR模式、聚束SAR模式、滑動(dòng)聚束SAR模式及AMTI模式等。雷達(dá)體制選擇和處理方式與面臨的雜波環(huán)境密切相關(guān)，不同的工作模式針對(duì)的目標(biāo)類型不同，需根據(jù)不同模式所處的雜波環(huán)境對(duì)雷達(dá)體制和處理方式進(jìn)行選擇分析。

（1）廣域GMTI模式。

廣域GMTI屬SAR/MTI雷達(dá)最主要的功能模式，要求對(duì)地面慢速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行廣域監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)并生成點(diǎn)跡、航跡。廣域GMTI模式實(shí)時(shí)獲取的地面動(dòng)目標(biāo)航跡顯示畫(huà)面，背景為電子地圖。對(duì)地面動(dòng)目標(biāo)的最小可檢測(cè)徑向速度（MDV）優(yōu)于10公里/小時(shí)。

（2）同時(shí)SAR/GMTI模式。

同時(shí)SAR/GMTI是SAR/MTI雷達(dá)近些年發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)，同時(shí)SAR/GMTI模式下雷達(dá)顯示畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)在SAR成像同時(shí)完成動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、定位功能，實(shí)時(shí)生成目標(biāo)批號(hào)、距離、方位、經(jīng)度、緯度和速度等情報(bào)信息。

（3）條帶SAR模式。

條帶SAR模式分辨率有0.5米、1米和3米，均為實(shí)時(shí)成像。0.5米分辨率條帶SAR實(shí)時(shí)圖像，實(shí)時(shí)輸出的圖像均已經(jīng)過(guò)地理編碼，易于進(jìn)行圖像拼接及與數(shù)字地圖的疊加顯示等處理，得到圖像產(chǎn)品及典型目標(biāo)的位置信息。

（4）聚束SAR模式。

聚束SAR模式分辨率0.3m，也實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)處理。

（5）滑動(dòng)聚束SAR模式。

除了定點(diǎn)聚束模式，系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了滑動(dòng)聚束SAR（聚束SAR模式與條帶SAR模式的混合模式）。滑動(dòng)聚束模式的好處是可以擴(kuò)大成像面積（方位向?qū)挾仍黾樱┣曳直媛什粫?huì)降低，劣勢(shì)在于成像孔徑和時(shí)間上要長(zhǎng)（與相同成像距離的定點(diǎn)聚束相比）。

（6）AMTI模式。

SAR/MTI雷達(dá)實(shí)現(xiàn)AMTI功能是目前國(guó)際上的一個(gè)技術(shù)發(fā)展方向。本系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了AMTI功能。為AMTI模式空中飛行目標(biāo)探測(cè)結(jié)果，在機(jī)載雷達(dá)幾分鐘的巡航過(guò)程中，一共發(fā)現(xiàn)了6批目標(biāo)，其中最遠(yuǎn)的目標(biāo)距雷達(dá)286公里（圖中距離刻度單位5公里，方位刻度單位10°）。

3結(jié)束語(yǔ)

第9篇：雷達(dá)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：公路工程質(zhì)量；雷達(dá)檢測(cè)

中圖分類號(hào)：F540.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

探地雷達(dá)是一種廣譜電磁技術(shù)，用于確定地下介質(zhì)的分布情況。近年來(lái)，由于探地雷達(dá)具有高采樣率、無(wú)損檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，它逐漸取代了原有的鉆孔取芯法而在各種工程中得到了極為廣泛的應(yīng)用。在進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，這種方法只要配合少量的鉆孔就能夠了解公路的結(jié)構(gòu)及地層的各種變化情況，非常有效地克服了現(xiàn)行鉆孔法的不足。并且可以準(zhǔn)確地提供關(guān)于基層和面層厚度變化的一些真實(shí)情況，為實(shí)際施工提供了極具參考價(jià)值的可靠參數(shù)。

雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在公路工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

由于路基路面的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)以及其幾何尺寸都與電磁波旅行時(shí)間、行程以及行速具有密切關(guān)系,因此測(cè)知了電磁波旅行時(shí)間、行程以及行速后就能很快計(jì)算得到路基路面指標(biāo)的具體參數(shù),以及各種異常體的位置,如材料的厚度、彈性模量、含水量以及密實(shí)松軟狀況和異常物實(shí)際位置等。

1、公路路面面層厚度檢測(cè)

公路路面面層厚度檢測(cè)是公路無(wú)損檢測(cè)的主要內(nèi)容之一。一般公路厚度為10到20 cm, 高等級(jí)公路面層厚度為20到30 cm, 機(jī)場(chǎng)跑道路面厚度為40 cm 左右,這就要求探地雷達(dá)應(yīng)有較高的垂直分辨率。一般探地雷達(dá)的分辨率是子波波長(zhǎng)的1 /4,要求天線有較高的反射頻率。1G 以上的反射頻率可以獲得較高的分辨率。 EP-71011型GPR 系統(tǒng)可以對(duì)路面厚度斷面進(jìn)行不間斷的無(wú)損傷性地精確測(cè)量,一天內(nèi)可以完成上百公里路面的檢測(cè),而每公里的檢測(cè)費(fèi)用與其它技術(shù)相比要低得多,系統(tǒng)生成的結(jié)果十分容易理解，并能非常便捷地用于對(duì)某一路面工程或一路面網(wǎng)進(jìn)行評(píng)估。

2、公路基層厚度檢測(cè)

公路基層厚度檢測(cè)原理與面層檢測(cè)是相同的。由于基層厚度相對(duì)較厚,且基層與底基層的材料介電常數(shù)相接近,就要求雷達(dá)既有探測(cè)深度,又有精度。

3、公路基層空洞及高含水量的檢測(cè)

一般基層空洞多發(fā)生在水泥混凝土路面下,在反復(fù)荷載作用下,混凝土板塊將發(fā)生斷裂、破碎,將嚴(yán)重影響公路的使用性能和使用壽命。由于空氣的介質(zhì)常數(shù)最小,則電磁波在遇到空洞后的反射強(qiáng)度將明顯低于基層材料,在雷達(dá)波形中可以清晰地分辨出空洞的區(qū)域。EP-71011型GPR 系統(tǒng)是探測(cè)脫空的一種有效的工具,最小可探測(cè)到3mm直徑的脫空,這套可靠的系統(tǒng)可以探測(cè)和分辨出氣孔和充水孔,并能以無(wú)損方式確定地表下高濕度區(qū)域的位置。一般基層高含水多發(fā)生在瀝青混凝土路面下,同時(shí)在混凝土板塊下空洞進(jìn)水較為常見(jiàn)。從工程實(shí)踐可知, 基層的高含水量會(huì)嚴(yán)重威脅公路的結(jié)構(gòu)承載力,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并整治它具有十分重要的意義。由于水的介電常數(shù)較大,則電磁波在遇到水后將發(fā)生極強(qiáng)的反射。在淺層區(qū)域,其反射強(qiáng)度往往大于面層的反射強(qiáng)度。

二、探地雷達(dá)檢測(cè)厚度的工作原理

1、探地雷達(dá)檢測(cè)路面結(jié)構(gòu)層厚度的工作原理

在道路的質(zhì)量控制工作中，最重要的一部分就是進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層厚度的檢測(cè)。傳統(tǒng)上所使用的鉆心取樣法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足精確檢測(cè)的要求，因此通過(guò)對(duì)探地雷達(dá)測(cè)厚的工作原理進(jìn)行理論分析，可以看出探地雷達(dá)技術(shù)在公路工程質(zhì)量檢測(cè)中所具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。利用探地雷達(dá)檢測(cè)公路面層厚度是一種反射波探測(cè)法。在特定的介質(zhì)中，電磁波的傳播速度v是保持不變的，因此根據(jù)探地雷達(dá)所記錄的地面反射波與地下反射波的時(shí)間差t，即可依據(jù)公式，計(jì)算出界面的厚度值h的大小，對(duì)于路面結(jié)構(gòu)層厚度的檢測(cè)而言，h即為面層的厚度，v表示電磁波在地下介質(zhì)(面層)中傳播時(shí)的速度。雷達(dá)所使用的電磁波都是高頻的，而公路面層所用的材料都屬于低損耗介質(zhì)，因此速度v的大小可由以下公式算出。反射信號(hào)的振幅與反射系統(tǒng)成正比，在以位移電流為主的低損耗介質(zhì)中，反射系數(shù)的強(qiáng)度也可以由特定的公式計(jì)算出來(lái)。上、下介質(zhì)的電性差決定了反射信號(hào)的強(qiáng)度，電性差越大，反射信號(hào)就會(huì)越強(qiáng)。對(duì)于瀝青混凝土面層來(lái)說(shuō)，基層與面層之間存在著非常明顯的電性差，因此可以預(yù)期面層的底部會(huì)有強(qiáng)反射的出現(xiàn)。

三、探地雷達(dá)檢測(cè)厚度應(yīng)該注意的事項(xiàng)

探地雷達(dá)所面對(duì)的對(duì)象是十分復(fù)雜的，存在著很多未知而且難以確定的因素。因此，進(jìn)行精確的操作，合理的使用以及系統(tǒng)而綜合的分析，才能夠有效減少誤差，在檢測(cè)過(guò)程中達(dá)到規(guī)定所要求的精確度。影響探測(cè)雷達(dá)測(cè)厚精確性的主要參量有回波、地面零點(diǎn)和路面的介電常數(shù)等。所以在進(jìn)行探測(cè)雷達(dá)檢測(cè)的過(guò)程中國(guó)，應(yīng)該注意正確的確定這些參量，進(jìn)而有效提高探測(cè)厚度的精確性。

第一，確定底界面的回波。目前情況下，解決問(wèn)題的核心是提取界面同波信號(hào)，這是因?yàn)樵诂F(xiàn)在技術(shù)條件下還不能給從原始的波形中直接而且精確區(qū)分出路基界面與路面的反射回波。而由于大部分的波和干擾波相對(duì)來(lái)說(shuō)都是固定不變的，因此我們可以相關(guān)分析的方法來(lái)抑制雜波或者干擾波。具體而言，要的到一個(gè)比較準(zhǔn)確的底界面回波信號(hào)，可以利用—個(gè)不含界面反射信號(hào)的回波信號(hào)與含有界面反射信號(hào)的回波信號(hào)來(lái)進(jìn)行相關(guān)分析。這就要求在實(shí)際的操作過(guò)程中，要以路面結(jié)構(gòu)中的最厚點(diǎn)為參考點(diǎn)。進(jìn)行參考點(diǎn)的選擇時(shí)，可以從探測(cè)圖像上尋找并進(jìn)行對(duì)比分析，也可以通過(guò)分析探測(cè)的波形來(lái)確定，或者將已有鉆探的最大厚度的探測(cè)點(diǎn)來(lái)作為參考點(diǎn)。

第二，確定地面零點(diǎn)。要確定電磁波在面層中的實(shí)際傳播的時(shí)間，除了知道回波時(shí)間外，還必須對(duì)地表面的位置進(jìn)行正確的判定。地面零點(diǎn)的判斷正確與否，對(duì)于厚度值的讀數(shù)會(huì)產(chǎn)生直接的影響。

第三，標(biāo)定路面的介電常數(shù)。保證路面厚度值探測(cè)精度的關(guān)鍵參數(shù)是路面介電常數(shù)，一般情況下，介質(zhì)的介電常數(shù)會(huì)受到很多因索的影響，例如路面材料、施工工藝、密實(shí)程度、冶冰量等，同時(shí)不同探測(cè)點(diǎn)的介電常數(shù)也會(huì)出現(xiàn)差別。所以必須進(jìn)行標(biāo)定，并采用鉆孔取樣，進(jìn)而來(lái)保證檢測(cè)結(jié)果的有效性和可信度。

四、探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

探地雷達(dá)檢測(cè)具有如下技術(shù)特點(diǎn)：

對(duì)混凝土的穿透能力很強(qiáng)，可對(duì)較大深度進(jìn)行測(cè)量。

能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸探測(cè)，并且探測(cè)速度快。

以增大頻率寬度和減小波長(zhǎng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高分辨率的探測(cè)。

微波有極化特性，可確定缺陷的形狀和取向。由此可以看出，雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)具有無(wú)損、快速、簡(jiǎn)易、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在今后的公路工程施工中，探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)會(huì)成為一項(xiàng)重要的地球物理探測(cè)技術(shù)，并能夠?yàn)橐婪ㄒ?guī)范道路建筑行為提供了強(qiáng)有力的科學(xué)技術(shù)保障。但是，探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在使用過(guò)程中，必須要與勘探工作合理地配合起來(lái)才能充分發(fā)揮作用。因?yàn)榈叵挛锢韰?shù)的差異以及周圍環(huán)境都會(huì)影響探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的效果，所以不能將探地雷達(dá)作為全方位的工程檢測(cè)工具，而忽略了與勘探工作的配合。因此，推廣探地雷達(dá)技術(shù)要針對(duì)具體問(wèn)題，配合使用其它勘探方法，才能發(fā)揮出該技術(shù)的最大潛力。

雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)是近幾年來(lái)發(fā)展非常迅速的一項(xiàng)探測(cè)技術(shù),以其高分辨率和高工作效率正逐漸成為地下隱蔽工程調(diào)查的一種有力工具。隨著信號(hào)處理技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展及實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)的豐富積累,雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展,雷達(dá)檢測(cè)儀器不斷更新,應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大,現(xiàn)己廣泛應(yīng)用于工程地質(zhì)勘探、建筑結(jié)構(gòu)調(diào)查、無(wú)損檢測(cè)、水文地質(zhì)調(diào)查、生態(tài)環(huán)境等眾多領(lǐng)域。因此,探地雷達(dá)探測(cè)技術(shù)不僅大大節(jié)省了投資,而且明顯地簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)工作程序,縮短了工作周期,從而根本上提高了工作質(zhì)量。

[參考文獻(xiàn)]