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江蘇耐用毫米波測風(fēng)雷達(dá)設(shè)計

來源: 發(fā)布時間:2025-12-13

美國空軍和海軍聯(lián)合完成了一項研究計劃, 即DASSL , 該計劃主要是開發(fā)和驗證激光雷達(dá)自動尋的彈頭技術(shù)和自主目標(biāo)跟蹤算法, 為空軍的小型靈巧**技術(shù)和海軍的先進(jìn)巡航導(dǎo)彈技術(shù)服務(wù) [3]。懷特實驗室從20 世紀(jì)80 年代就開始進(jìn)行這一方面的研究, 這些計劃分別為巡航導(dǎo)彈先進(jìn)制導(dǎo)技術(shù)(CMAG)、LADAR 應(yīng)用研究技術(shù)(LADAPS)和戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)自動尋的彈頭技術(shù)(TLS), ***一個計劃是先進(jìn)激光雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù), 即ATLAS 計劃。ATLAS 計劃成功地用CO2 激光雷達(dá)對不同類型目標(biāo)的自動跟蹤算法進(jìn)行實驗驗證。測風(fēng)雷達(dá)是一種用于測量大氣風(fēng)速和風(fēng)向的雷達(dá)設(shè)備。江蘇耐用毫米波測風(fēng)雷達(dá)設(shè)計

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測云雷達(dá)是氣象雷達(dá)的一種,主要用于探測云頂、云底高度及多層云的層次分布,通過發(fā)射毫米波段的電磁波并接收云粒子的散射信號,獲取云層高度、厚度、含水量及粒子相態(tài)等數(shù)據(jù)。其工作波長通常為1.25厘米或0.86厘米(對應(yīng)Ka、W波段),適用于觀測高層云、中層云及未形成降水的云系。該設(shè)備可與天氣雷達(dá)、風(fēng)廓線雷達(dá)結(jié)合使用,提升機(jī)場低能見度天氣的監(jiān)測預(yù)警能力,并為人工增雨、航天器發(fā)射等領(lǐng)域提供氣象保障。測云雷達(dá)技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代,美國于60年代末研制出35吉赫測云雷達(dá)。中國相關(guān)研究始于70年代末,2006年研制首部機(jī)動式多普勒雙偏振毫米波測云雷達(dá),2019年完成可移式毫米波測云雷達(dá)改造并應(yīng)用于青藏高原科考觀測。2020年國內(nèi)***無人機(jī)載測云雷達(dá)在臺風(fēng)探測試驗中表現(xiàn)穩(wěn)定,數(shù)據(jù)為臺風(fēng)路徑預(yù)報提供了關(guān)鍵支持。常熟信息化毫米波測風(fēng)雷達(dá)費用不受雨霧、霜凍、光照強度影響,可在雷暴、濃霧等惡劣天氣下穩(wěn)定工作。

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由于飛行作業(yè)是激光雷達(dá)航測成圖的***道工序,它為后續(xù)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理提供直接起算數(shù)據(jù)。按照測量誤差原理和制定“規(guī)范”的基本原則,都要求前一工序的成果所包含的誤差,對后一工序的影響應(yīng)為**小。因此,通過研究機(jī)載激光雷達(dá)作業(yè)流程,優(yōu)化設(shè)計作業(yè)方案來提高數(shù)據(jù)質(zhì)量,是非常有意義的。雷達(dá)功能激光雷達(dá)LiDAR(Light Detection and Ranging),是激光探測及測距系統(tǒng)的簡稱,另外也稱Laser Radar [1]或LADAR(Laser Detection and Ranging) [2]。

正是由于固體激光器本身的優(yōu)點和近幾年來固體激光技術(shù)的重大突破, 固體激光雷達(dá)在成像, 遠(yuǎn)程目標(biāo)跟蹤和識別等領(lǐng)域呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿ΑC绹氏冗M(jìn)行了二極管泵浦固體激光制導(dǎo)技術(shù)的研究。90 年代初期, 美國Hercules 防御中心成功研制一臺用于戰(zhàn)場監(jiān)視的1.32μm 固體激光成像雷達(dá), 采用光柵掃描成距離像。該發(fā)射系統(tǒng)采用了連續(xù)波激光二極管泵浦Q 開關(guān)Nd :YLF激光器, 輸出峰值功率為2kW , 發(fā)散角為0 .5mrad ,光束直徑為5mm 。接收機(jī)天線直徑為48mm , 焦距為2 .5mm , 光斑尺寸為0 .25mrad 。毫米波雷達(dá)工作在30-300GHz頻段(波長1-10mm),利用電磁波與大氣湍流的相互作用實現(xiàn)目標(biāo)探測。

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除了體積和價格因素外, 研究LADAR 自動尋的彈頭的另外原因是其可以獲得高精度、高分辨率的目標(biāo)和背景的三維距離和反射率圖像。這些信息是先進(jìn)高效的ATA 算法所需要的, 在某些條件下, 可以直接提供目標(biāo)識別和特征點信息。能夠正確地從背景中(如其它建筑物中)識別出目標(biāo)是自動尋的技術(shù)的一個主要特點。工作于不同波長的高功率小型固體激光器保證了LADAR 自動尋的彈頭技術(shù)的先進(jìn)性。 [1]現(xiàn)代武器系統(tǒng)要求對目標(biāo)正確識別和精確瞄準(zhǔn)。由于早期的武器制導(dǎo)系統(tǒng)的精度有限, 因此重點是用較大的彈頭去摧毀目標(biāo)。現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)芯片對回波信號進(jìn)行實時處理。江蘇耐用毫米波測風(fēng)雷達(dá)設(shè)計

77GHz頻段帶寬可達(dá)1GHz,距離分辨率達(dá)18cm,4GHz帶寬時分辨率可提升至5cm,能捕捉風(fēng)場細(xì)微變化。江蘇耐用毫米波測風(fēng)雷達(dá)設(shè)計

二次雷達(dá)二次雷達(dá)配備“無線電回答器”,接收雷達(dá)發(fā)射的“詢問”脈沖后回以“回答”脈沖,這樣的**方式解決了一次雷達(dá)耗能大、測距短的缺點,因此在目前業(yè)務(wù)中主要使用的是二次雷達(dá)。二次雷達(dá)追蹤的目標(biāo)是有源的,即指目標(biāo)物具有發(fā)射無線電波的能力,其測風(fēng)就是通過追蹤氣象氣球攜帶的回答器來實現(xiàn)的。二次雷達(dá)具有探測精度高、采樣速率快、使用方便等特點,實現(xiàn)高空氣象探測儀器的數(shù)字化和自動化。雷達(dá)分類激光雷達(dá)按工作方式可分為脈沖激光雷達(dá)和連續(xù)波激光雷達(dá),根據(jù)探測技術(shù)的不同,可以分為:直接探測型激光雷達(dá)和相干探測型激光雷達(dá),按應(yīng)用范圍可分為:靶場測量激光雷達(dá)(武器實驗測量)火控激光雷達(dá)(控制射擊武器自動實施瞄準(zhǔn)與發(fā)射)跟蹤識別激光雷達(dá)(制導(dǎo)、偵查、預(yù)警、水下目標(biāo)探測),激光雷達(dá)引導(dǎo)(航天器交匯對接、障礙物回避)、大氣測量激光雷達(dá)(云層高度、大氣能見度、風(fēng)速、大氣中物質(zhì)的成分和含量)。激光雷達(dá)的主要應(yīng)用于跟蹤,成像制導(dǎo),三維視覺系統(tǒng),測風(fēng),大氣環(huán)境監(jiān)測,主動遙感等方向江蘇耐用毫米波測風(fēng)雷達(dá)設(shè)計

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