时分多通道随机码调相船用防撞雷达制造技术

本发明专利技术涉及无线电定位技术领域，它是时分随机码调相多通道船用防撞雷达。在桅杆或船顶设收／发两用准光集成介质透镜天线环形阵列，由ＤＳＰ编码脉冲扫描全方位警戒水面可能发生碰撞目标，水面摄像、本船速传感、卫星定位传感ＧＰＳ数据ＭＣＵ控制时分毫米波多通道随机码调相，经上变频、Ｒ／Ｔ↓［３］、倍频与功放、Ｒ／Ｔ↓［２］、环形器、波束开关、天线阵列发射，回波经天线阵列、波束开关、环形器、Ｒ／Ｔ↓［１］、低噪声高放、分谐波混频、中放、提取相关多通道信号由ＤＳＰ与ＭＣＵ处理控制，同一水域相邻船只航行互不干扰共存运行，具有高性能电磁兼容ＥＭＣ，遇多个目标ＤＳＰ抑制虚警确定方位和距离及速度，ＣＲＴ显示三维全景图像，目标距离越近分辨力越清楚，识别与本船最近距离的目标，小于安全距离控制声光报警，接近危险距离智能避障或减速，其控制参考水面摄像结合本船速和ＧＰＳ提供当前位置数据抉择，显著提高船只航行安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线电波发射与接收探测目标方位、距离和速度的
，具体是一种时分 多通道随机码调相船用防撞雷达。
技术介绍
当前，海洋航运和内陆江河湖泊航运、渔业迅速发展，船只大量增多，港口、航道越来越 拥挤，常有船只超载、超速，尤其两船或多条船交汇时其惯性力冲击掀起大波浪，影响航向不 易正确操纵，导致船只相互碰撞或撞击桥墩，严重时沆船，甚至桥梁塌陷。在暴风雨天气恶劣 时引发事故概率更大，海洋航运、渔业生产、江河湖泊航运应用雷达防撞正在迅速发展，迫切 需要先进防撺雷达保障航行安全。从技术方面分析FM-CW调频连续波防撞雷达局限于检测单一 目标，调制信号仅用单一频率的周期信号作为检测标志，不能对观察区域内所有目标同时无模 糊测定距离和速度。对可能发生碰撞船只目标大小和距离远近分辨力单一，相邻多个目标回波 相互交调、串扰会很难分辨其检测数据，影响判断。脉冲PD雷达发射脉宽遮挡回波信号的接 收，存在距离盲区不能近距检测防撞，缺少对多个可能碰撞目标检测和跟踪能力，船只密集的 水域应用防撞雷达抗相互干扰问题势必解决，随机信号连续波雷达虽有很高的抗干扰能力，可 望有高性能环境电磁兼容EMC，但因连续波雷达天线发射能量辐射泄漏，阻塞接收回波影响检 测，尤其弱小目标难能检测到。防撞预警雷达作用距离较近，要求船体所处的水面具有全方位 安全航行防撞功能。此外，'简单显示器对相邻目标难以分辨，不能显示多个目标全景图像，相 对位置、距离远近、移动速度欠缺预警。现有防撞雷达缺少用传感器信号构成闭环控制的功 能，缺少水域环境天线自适应控制和自动避障、减速的智能控制，能见度差或航行遇险情不能 及时帮助司机解危避免事故。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供同一水域相邻船只航行互不干扰共存运行，相对快速的同时全方位检 测所处水域可能发生碰撞的多个目标距离、速度，目标距离越近分辨力越高的时分多通道随机 码调相船用防撞雷达。本专利技术技术方案设有环形器、中放、数据缓冲器FIFO、数字信号处理器DSP、微控制器 MCU、双口存储器RAM、接口 I/O、水面摄像头、本船速传感器、卫星定位传感器GPS、声光报 警器、方向舵控制器、减速器、点火/熄灭控制器、键盘，还设有收/发两用准光集成介质透镜 阵列天线、波束转换开关、收/发转换开关T/R!、 T/R2、 T/R3、频率合成器、时分电路、多元随 机码发生器、调相器、倍频与功放、低噪声高放、分谐波混频器、多通道信号提取电路、光栅 扫描图像显示器CRT，收/发两用准光集成介质透镜天线阵列在船顶高位设成水平环形阵或环绕 桅杆为圆环阵，频率合成器输出fc2接入DSP为时钟信号，fc3接入MCU为时钟信号，DSP编码6脉冲分配序列接入波束转换开关、CRT,全方位循环扫描探测水面可能碰撞的目标，频率合成器 输出fd接入时分电路为时钟信号，时分电路计数预置端经接口 1/0接入MCU，水面摄像头、本 船速传感器、卫星定位传感器GPS信号经接口 I/O接入MCU控制时分电路生成n路时分脉冲， 高电平逻辑"H"接入收/发转换开关T/R2、 T/R3，低电平逻辑"L"接入T/Ri，频率合成器输出 ft信号接入调相器为载频的一半或四分之一频率，频率合成器输出fC41、 fC42、 fc4n信号接入多 元随机码发生器为采样保持时钟信号，多元随机码发生器生成n组取值互相独立码频与带宽， 经时分编码为码频递增、码元宽度递减分段关联排列n路时分随机码脉冲接入调相器、多通道 信号提取电路脉压相关器延迟线，调相射频经T/R2、倍频与功放二或四倍频、功放为雷达载频 fo接至T/R3、环形器、波束转换开关、准光集成介质透镜阵列天线发射，频率合成器输出fN接 入分谐波混频器为本振信号fL、 fi接入多通道信号提取电路为中频相干基准频率，回波射频经 准光集成介质透镜阵列天线、波束转换开关、T/Ri、环形器、低噪声高放、分谐波混频器、中 放，n路时分脉冲在时分电路时序异步选通门选取n组按发射编码的多元随机码，再经多通道 信号提取电路脉压相关处理暂存数据缓冲器FIFO接入DSP数据总线，DSP与MCU数据总线、地 址线、控制线经双口存储器RAM汇接并提供仲裁信号，接口 1/0分别接入CRT、声光报警器、 方向舵控制器、减速器、点火/熄灭控制器、键盘，DSP软件设计片内分组时分复用数据重排、 动目标显示MTI、距离旁瓣抑制、快速傅里叶变换FFT、恒虚警处理CFAR， MCU系统软件编程包 括主程序和数据采集、数据处理、对象控制子程序，中放自动增益控制AGC电压经滤波、放大 接入低噪声高放、中放AGC受控端，波束转换开关、环形器、收/发转换开关T/R" T/R2、 T/R3、频率合成器、时分电路、多元随机码发生器、调相器、倍频与功放、低噪声高放、分谐 波混频器、中放射频收/发电路集成一体，屏蔽；其中，频率合成器由恒温晶振、晶振分频器、倍频放大链、混频器、压控振荡器VCO、鉴 相器、环路滤波器、环路分频器组成，VCO由砷化镓高电子迁移率GaAsHEMT器件、介质谐振器 反馈振荡、变容管压控调谐，环路分频器由前置分频器和可编程分频器组合，恒温晶振输出一 路经倍频放大链与VCO输出接混频器，通过环路分频器接入鉴相器，另一路经晶振分频器接入 鉴相器，鉴相电压经环路滤波器压控VCO构成锁相频率合成，VCO输出fN接入调相器，调相信号 经倍频与功放二或四倍频为雷达载频fo,同时fN经定向耦合器接入分谐波混频内在二或四倍频 为本振信号fL，可编程分频预置端经接口 I/O接入微控制器MCU，可编程分频输出fi为中频相 干检波基准频率、fd为时电路分时钟信号、fc2为数字信号处理器DSP时钟信号、fc3为MCU时 钟信号、fc"、 fc仏fc4n为多元随机码发生器采样保持时钟信号；收/发两用准光集成介质透镜天线阵列，由介质基片微带双偶极振子集成天线、介质透镜、 阵列基座、防护罩构成，介质透镜是一端面为半球体，另一端面为圆柱体截面，介质基片微带 双偶极振子集成天线紧密放置在介质透镜的圆柱截面为馈源，介质透镜半球端面为天线辐射 面，在船顶高位设成水平环形阵列或环绕桅杆圆环阵列，DSP编码脉冲序列接入波束转换开 关、光栅扫描图像显示器CRT坐标变换器；波束转换开关是在透镜天线天馈波导集成PIN 二极管或高电子迁移率晶体管HEMT管芯串、7并、串联接为单刀单掷开关SPST，多个波束转换开关由其组合控制成单刀多掷开关，偏压经低通网络接入数字信号处理器DSP编码脉冲分配序列，收/发转换开关T/R1、 T/R2、 T/R3设在环形器收、发分支处、倍频与功放输入端，PIN或HEMT管芯串、并、串联为单刀单掷开关SPST，其中T/R2、 T/R3是双连同步开关，控制偏压经低通网络由时分脉冲高电平逻辑"H"接入T/R2、 T/R3，低电平逻辑"L"接入T/R1;多元随机码发生器由宽带噪声源、微波宽带放大器、n组SAW声表带通滤波器、缓冲放大器、电压比较器、高速电压比较器、超高速电压比较器、采样保持器、高速采样保持器、超高速采样保持器、有源积分器组成，宽带噪声源由PN结二极管，在其管芯设一 P或N扩散限流环，管芯衬底基片置热沉，串联温补二极管，置于同轴腔加恒流反偏PN结二极管为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时分多通道随机码调相船用防撞雷达，设有环形器、中放、数据缓冲器ＦＩＦＯ、数字信号处理器ＤＳＰ、微控制器ＭＣＵ、双口存储器ＲＡＭ、接口Ｉ／Ｏ、水面摄像头、本船速传感器、卫星定位传感器ＧＰＳ、声光报警器、方向舵控制器、减速器、点火／熄灭控制器、键盘，其特征在于：还设有收／发两用准光集成介质透镜阵列天线、波束转换开关、收／发转换开关Ｔ／Ｒ↓［１］、Ｔ／Ｒ↓［２］、Ｔ／Ｒ↓［３］、频率合成器、时分电路、多元随机码发生器、调相器、倍频与功放、低噪声高放、分谐波混频器、多通道信号提取分电路、多元随机码发生器、调相器、倍频与功放、低噪声高放、分谐波混频器、中放射频电路集成一体，屏蔽。电路、光栅扫描图像显示器ＣＲＴ，收／发两用准光集成介质透镜天线阵列在船顶高位设成水平环形阵或环绕桅杆为圆环阵，频率合成器输出ｆ↓［ｃ２］接入ＤＳＰ为时钟信号，ｆ↓［ｃ３］接入ＭＣＵ为时钟信号，ＤＳＰ编码脉冲分配序列接入波束转换开关、ＣＲＴ，全方位循环扫描探测水面可能碰撞的目标，频率合成器输出ｆ↓［ｃ１］接入时分电路为时钟信号，时分电路计数预置端经接口Ｉ／Ｏ接入ＭＣＵ，水面摄像头、本船速传感器、卫星定位传感器ＧＰＳ信号经接口Ｉ／Ｏ接入ＭＣＵ控制时分电路生成ｎ路时分脉冲，高电平逻辑“Ｈ”接入收／发转换开关Ｔ／Ｒ↓［２］、Ｔ／Ｒ↓［３］，低电平逻辑“Ｌ”接入Ｔ／Ｒ↓［１］，频率合成器输出ｆ↓［Ｎ］信号接入调相器为载频的一半或四分之一频率，频率合成器输出ｆ↓［ｃ４１］、ｆ↓［ｃ４２］、ｆ↓［ｃ４ｎ］信号接入多元随机码发生器为采样保持时钟信号，多元随机码发生器生成ｎ组取值互相独立码频与带宽，经时分编码为码频递增、码元宽度递减分段关联排列ｎ路时分随机码脉冲接入调相器、多通道信号提取电路脉压相关器延迟线，调相射频经Ｔ／Ｒ↓［２］、倍频与功放二或四倍频、功放为雷达载频ｆ↓［０］接至Ｔ／Ｒ↓［３］、环形器、波束转换开关、准光集成介质透镜阵列天线发射，频率合成器输出ｆ↓［Ｎ］接入分谐波混频器为本振信号ｆ↓［Ｌ］、ｆ↓［ｉ］接入多通道信号提取电路为中频相干基准频率，回波射频经准光集成介质透镜阵列天线、波束转换开关、Ｔ／Ｒ↓［１］、环形器、低噪声高放、分谐波混频器、中放，ｎ路时分脉冲在时分电路时序异步选通门选取ｎ组按发射编码的多元随机码，经多通道信号提取电路脉压相关处理暂存数据缓冲器ＦＩＦＯ接入ＤＳＰ数据总线，ＤＳＰ与ＭＣＵ数据总线、地址线、控制线经双口存储器ＲＡＭ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阮树成，
申请(专利权)人：阮树成，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]