[发明专利]一种基于混沌激光的超宽带穿墙雷达探测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种雷达探测装置，尤其是由发射端和接收端构成一种基于混沌激光的超宽带穿墙雷达探测装置，用于灾后人员救助、军事、反恐、文物的无损检测和生命探测。

背景技术

二战以来，雷达在航空、航天、交通运输、气象预报、大地测量及军事上发挥着越来越重要的作用。雷达作为获得空间信息的重要手段，在现代的战场，灾区的废墟中，有着举足轻重的作用。

如今世界各个主要大国都面临着严峻的反恐斗争的挑战，如果能够发现隐藏在墙后面的敌人，无疑能够增加几分胜算，减少人员伤亡；在火灾和地震的废墟中，如果能够知道幸存者的确切位置，无疑能够带来更多的生的希望；在对大面积烧伤或烈性传染病人监护时，如果能够遥测各种生理数据，无疑能够挽回更多的生命。穿墙探测技术在这些需求下应运而生，该技术能够探测被障碍物遮挡的目标，尤其是生命目标及其各种特征可广泛应用于军事侦察、港战、消防和灾难救援以及医疗等领域，近年来发展迅速，尤其是2008年汶川地震后，更加突显穿墙探测雷达的重要价值和作用。

而在雷达几十年的发展历程中，窄带信号一直是其发射的主要信号形式。对雷达信号的研究也一直主要集中在窄带信号上。从某些意义上讲，常规的窄带雷达技术是一门成熟完善的技术，雷达的分辨率、测距、测速、抗干扰性、作用距离等也得到很大的提高。但是，与此同时，雷达应用环境也在不断恶化，相应地，电子对抗对雷达的对抗主要也以干扰窄带雷达为主。在信息化作战条件下，雷达所处的电磁环境将更加恶劣，传统窄带雷达面对雷达的四大威胁——电子干扰、反辐射导弹、低空突防和隐身技术，常常变得束手无策。

多年来，人们一直寻求提高原有雷达系统的抗干扰能力的方法，或设计出既有很好抗干扰能力又有很好的速度和距离分辨能力的新体制雷达。

上个世纪七十年代，提出了超宽带(UltraWide-Band，UWB)信号（James D.Taylor．Introduction to ultrawideband radar system．USA: CRC PressBoca Raton．1995.）的概念。它定义为系统和信号的相对带宽超过25%，相对带宽是指带宽与中心频率之比，即

B_f=（f_H-f_L）/f₀=2(f_H-f_L)/(f_H+f_L)

式子中，f_H和f_L分别对应-10dB处信号的上限频率和下限频率。

超宽带雷达是指雷达的探测为超宽带信号的雷达，是一种新体制的极具前途的雷达，相比于窄带雷达，宽带雷达有更多的优点（阿方索.法里纳(许小剑,黄培康译校)．高分辨率雷达检测-预研课题和潜在应用．系统工程与电子技术,1992(1)：1~9.）:高距离分辨率、良好的目标识别能力、成像能力、发现隐蔽目标的能力、多径衰落小和系统结构简单等。而且，随着伊拉克战争的结束，越来越多的军事研究人员也意识到大规模的城区巷战将成为未来地区。所以，超宽带雷达越来越受到大家的关注，越来越多的研究人员把目光聚焦于超宽带雷达的研究和设计。

在雷达设计中，雷达的波形设计是雷达总体设计的重要内容之一，雷达的波形决定了雷达体制、信号的产生设计和最佳接收信号处理方法等。如果雷达采用的是复杂度较低的确定性雷达波形，就极易被敌方截获，而采用复杂度高的、具有“图钉型”模糊函数的超宽频带随机波形，就能得到极低的被截获概率和极强的抗干扰性能。发明人实验室所研究实验的混沌信号波形复杂度高，很适合作雷达的发射信号。

混沌是确定性的非线性动力系统中产生的类随机的现象，它具有长期不可预测性、对初值的敏感性、存在奇异吸引子等特殊的性质，形状与噪声很像似，它反映了非线性系统的内在随机性，呈现出极强的抗干扰性能，具有各态历经的特性（沈颖，刘国岁.混沌相位调制雷达信号的模糊函数.电子科学学刊，2000，22(1):55一60.）。