飞机场地面探测雷达制造技术

一种飞机场地面探测雷达（ＡＳＤＲ），包括： 发射天线； 发射器，它通过发射天线发射实质上线性频率调制的ＣＷ信号； 单脉冲接收天线；及 单脉冲接收器，它通过接收天线接收至少来自飞机场地面上一个目标的响应信号，产生方位和信号及差信号，并响应于瞬时和及差信号及天线的瞬时方向确定目标的位置。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及雷达领域，更具体地涉及使用高距离分辨率的飞机场地面探测雷达。
技术介绍
飞机场地面探测雷达是公知的并在美国已经使用了超过35年。这种系统将一个飞机场的雷达探测图形提供给控制人员，他将使用雷达图形来确定地面上飞机的位置及方向。通常，在空中的飞机不被这类雷达探测，除非当它们非常靠近地面的起飞和降落期间。这类雷达对分辨率的要求是非常严格的，因为通常需要雷达上的飞机图形既能表示飞机的存在又能表示它的方位。因此，这些系统通常具有足够的分辨率表示机场上飞机的真实形状。此外，另外的运载工具，例如汽车也必须在显示屏上分辨出来。对该系统的另一要求是它们在雨天或雾天中工作，因为这通常是最需要它们的时候。在好天气时，对飞机场的视觉监视通常认为是足够的。为了满足这些要求，它们转换成技术上的要求为非常窄的角度鉴别率(约0.1°-0.2°)及非常精确的距离鉴别率，就需要大功率Ku频带的毫微秒宽的脉冲。因此，通常需要非常大的天线(4至5米)及这些天线要以高速率旋转以提供短的更新周期。角度鉴别率依赖于雷达天线的设计，所使用的频率及被探测目标的特性及类别。但是，可以理解，差的距离分辨率也会影响雷达系统区别其角度距离大于天线角度鉴别率的各物体的能力。在某些雷达应用中，例如跟踪孤立的目标，使用反射的单脉冲接收可以提高角度鉴别率。然而，在ASDR应用中被探测物体通常是非常靠近地布置的，由于从给定距离的上多个目标进行接收，单脉冲接收通常是不可靠的。在本领域中公知了FM/CW雷达系统。例如FM/CW已用在霍克导弹系统的改进型CW雷达(ICWR)中。这种雷达发射CW信号，其频率是随时间线性地变化的。通过在给定时间上对发射信号与从物体接收到的信号之间的频率差的测量确定出物体的距离。如果频率变化的斜率是已知的(例如为Δf HZ/sec)，则得到的频率差δf将等效于(δ/Δ)*C的距离。专利技术概述本专利技术某些方面的一个目的是提供一种雷达系统，它具有高角度及深度鉴别率。最好本专利技术使用FM/CW雷达系统。本专利技术某些方面的一个目的是提供具有比现有系统更低的功率、改进的可靠性及更小尺寸的改进型飞机场地面探测雷达(ASDR)。本专利技术是基于使用改进的高距离的分辨率的雷达、最好是FM/CW雷达来确定物体的位置及距离。因为ASDR的目标通常给出一个复杂的回波，本专利技术通过其非常高的位置鉴别率能够分离来自邻近物体的回波及识别来自同一物体的回波组。FM/CW雷达作为本专利技术一个方面的主体，使用非常稳定、最好非常线性的FM/CW信号。这种信号是由数字合成器产生的。这产生出对来自物体回波的高距离分辨率。通过使用对反射的单脉冲接收提高了角度鉴别率。本雷达系统具有足够高的距离分辨率，因此可防止单脉冲角度鉴别率被给定距离上多个目标的回波弄差。这允许该系统使用比传统天线小的天线并工作在低功率上，产生出更小的、固态的、高可靠性的系统。因此，根据本专利技术的一个优选实施例提供了一种飞机场地面探测雷达(ASDR)，它包括发射天线；发射器，它通过发射天线发射实质上线性频率调制的CW信号；单脉冲接收天线；及单脉冲接收器，它通过接收天线接收至少来自飞机场地面上一个目标的响应信号，产生方位和信号及差信号，并响应于瞬时和及差信号及天线的瞬时方向确定目标的位置。在本专利技术的一个优选实施例中，ASDR包括一种直接数字合成器(DDS)的波形发生器。最好，该DDS波形发生器产生一个FM/CW信号，它被发射天线发射，以使得至少一个被单脉冲接收器接收的响应信号包括对FM/CW信号的响应信号。在本专利技术的一个优选实施例中，单脉冲接收器具有优于约0.5度的角度鉴别率。附加地或替换地，单脉冲接收器具有的距离分辨率优于约4米，最好优于约2米。此外，根据本专利技术的一个优选实施例，提供了一种FM/CW雷达，它包括直接数字合成器(DDS)波形发生器，它产生一个FM/CW信号；天线系统，它发射FM/CW信号；接收器，它接收来自目标的反射FM/CW信号；及信号分析器，它比较发射信号和接收信号的瞬时频率并由此确定目标的距离。在本专利技术的一个优选实施例中，该信号分析器是一种单脉冲分析器，它接收来自接收器的和信号及差信号。另外，根据本专利技术的一个优选实施例，提供了一种用于测绘预定视野中的目标的雷达系统，它包括发射天线；发射器，它通过发射天线发射信号；单脉冲接收天线；及单脉冲接收器，它通过接收天线接收至少来自视野中目标的一个响应信号，产生方位和信号及差信号，并响应于瞬时和及差信号及天线的瞬时方向确定目标的位置，其中目标的位置是以优于约4米的距离分辨率来确定的。在本专利技术的一个优选实施例中，目标的位置是以优于约2米的距离分辨率来确定的。附加地或替换地，目标的位置是以优于约0.5度的方位角鉴别率来确定的。在本专利技术的一个优选实施例中，预定视野包括飞机场地面。在本专利技术的一个优选实施例中，由发射器发射的信号是频率调制的CW信号，最好是实质上线性的频率调制CW信号。在本专利技术的一个优选实施例中，该雷达系统包括一个直接数字合成器(DDS)的波形发生器，它产生频率调制CW信号。附图的简要说明从以下结合附图对本专利技术优选实施例的详细说明中，将会更好地理解本专利技术，附图为附图说明图1A表示说明根据本专利技术的一个优选实施例的距离确定方法的线性FM/CW雷达中的发射和接收波形；图1B是表示根据本专利技术的一个优选实施例的FM/CW发射/接收雷达系统的简化框图；图1C表示由图1B的框图所示的系统的典型输出；图2是根据本专利技术一个优选实施例的飞机场地面探测雷达(ASDR)的简化框图；图3是根据本专利技术一个优选实施例的、使用在图2的ASDR中的基于DDS的振荡器的概要框图；及图4是根据本专利技术一个优选实施例的雷达信号及数据处理器的概要框图。本专利技术的优选实施例的详细描述图1A以简化形式表示根据本专利技术的一个优选实施例的FM/CW雷达系统的发射波形及反射波形。具有以斜线方式变化的频率调制的CW信号通过天线被发射出去。该信号的频率变化在图1中用实线曲线100来表示。从一个位于距发射机给定距离上具有单返程的单目标反射信号的频率变化在图1中用虚线曲线102来表示。因为对于该简化例仅出现一次反射，接收的反射信号的频率将以一个时延δt＝2r/c跟踪发射信号的频率，式中r是物体的距离及c是光速。如果将发射信号和反射信号的频率在任何时间点(除图示的不连续频率点附近外)上相比较，这两种信号之间的频率差为δf＝sδt，其中s是频率对时间的变化率，即图1A中曲线的斜率。图1B表示根据图1A原理工作的一个FM/CW雷达系统的简单发射机/接收机。发生器110发生具有如图1A中所示频率变化的信号。该信号被功率放大器112放大并通过传感器114到发射天线116的直接通路被发射出去。来自传感器114的发射信号的样本及由接收天线118接收的返回信号在一混频器120中被混频，并由带通滤波器(BPF)122滤波，该滤波器除去不需要的返回信号，如把给定物体距离范围外的物体返回的信号滤去。混频及滤波后的信号频纺基本上是依赖被测绘物体的距离线性变化的。来自BPF122的信号然后被一模数(A/D)转换器124数字化，该数字化信号包括来自发射信号及接收信号两者的LFM频率分量，并由快速傅里叶变换(FFT)或另外的频率分析器126本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·朗曼，
申请(专利权)人：ELAR电子技术公司，
类型：发明
国别省市：