[发明专利]一种基于微波光子技术的非合作目标空间位置探测方法

说明书

本发明公开了一种基于微波光子技术的非合作目标空间位置探测方法，在发射端，利用马赫‑曾德调制器对任意波形发生器产生的中频线性调频信号进行二倍频操作，产生具有大瞬时带宽雷达探测信号。在接收端，利用基线长度为d的两个接收天线同时捕获非合作目标反射的回波信号，并作为双驱动马赫‑曾德调制器的驱动信号。通过在第一接收天线和双驱动马赫‑曾德调制器上臂子PM之间引入一段长度固定的辅助电缆，实现了目标正负方向的判定。最后，利用接收到的回波信号与参考信号的关系实现非合作目标距离和方向的同时探测，并完成非合作目标的空间定位。

技术领域

本发明提出了一种基于微波光子技术的非合作目标空间位置探测方法，该方法属于微波光子与雷达相交叉的技术领域。

背景技术

雷达是一种实现远距离、大范围目标探测、成像、跟踪和识别的主要方法，具有全天时、全天候的优势。随着军事和民用领域技术的发展，对现代雷达系统具有了更进一步的需求，例如高分辨率、实时性和多功能，相应的就需要雷达系统具有更大的瞬时带宽、更快的数据处理速度和更高的集成度。然而受限于电子学瓶颈，传统雷达系统在宽带雷达信号产生、处理、高速率数据采集和多功能集成方面都无法胜任。微波光子学是一门研究利用光子系统产生、处理、传输和控制微波信号的学科，具有大带宽、低损耗、重量轻、小体积和抗电磁干扰等优势。近年来，通过将微波光子技术和雷达技术相结合，雷达系统实现了更进一步的飞跃。

在实际应用中，为了确定非合作目标的空间位置，要求雷达系统不仅要探测目标的距离信息，还要测量目标的方向信息。虽然目前一些集成了多种功能的微波光子雷达探测方法已经被提出，例如：结合了雷达探测与频率测量的微波光子雷达探测方法、结合了多普勒频移与微波到达角测量的微波光子雷达探测方法、结合了距离、速度探测和通信功能的微波光子雷达探测方法等；但基于微波光子的雷达探测功能和方向测量功能通常由独立的方法实现，这将很大程度上加大方法的复杂度和功耗；而且基于这两种独立的方法所搭建的对非合作目标进行探测的链路具有更大的体积和重量，十分不利于在军事及民用环境中的应用。

发明内容

为了解决现有方法中基于微波光子的雷达探测功能和方向测量功能通常由独立的部分实现，从而导致现有方法的复杂度较高，功耗较大，且基于现有方法所搭建的探测链路具有更大的体积和重量，不利于在军事及民用环境中的应用的问题。本发明提出了一种基于微波光子技术的非合作目标空间位置探测方法，将微波光子测向方法和微波光子雷达探测方法相结合，利用单个雷达探测信号同时对目标的距离和方向进行探测，最终实现非合作目标的空间定位。

本发明具体技术方案如下：

一种基于微波光子技术的非合作目标空间位置探测方法，所述方法的具体实现链路包括激光器、马赫-曾德尔调制器MZM、任意波形发生器、光耦合器OC、第一光电探测器、电功率放大器、发射天线、双驱动马赫-曾德尔调制器DD-MZM、第一接收天线RA1、第一低噪声放大器、辅助电缆、第二接收天线RA2、第二低噪声放大器、第二光电探测器、低通滤波器和信号采集与处理模块，其中，DD-MZM包括上臂子PM和下臂子PM，辅助电缆满足：n_LL＞d，其中n_L为辅助电缆的折射率，L为电缆长度，d为RA1和RA2之间的基线长度，所述方法包括以下步骤：

步骤一：产生具有大瞬时带宽的探测信号，具体如下：

激光器产生的光信号注入马赫曾德尔调制器MZM，作为光载波，马赫曾德尔调制器的射频驱动信号为由任意波形发生器产生的中频线性调频信号，调谐直流偏置电压，使MZM工作在最小偏置点，抑制载波和偶次边带；

接下来，利用50:50耦合器OC将MZM的输出信号分成两路，一路注入第一光电探测器，进行光电转换，得到二倍频线性调频信号；

最后，先将该信号注入宽带电功率放大器进行放大，再利用发射天线发射到自由空间，作为雷达探测信号。

步骤二：非合作目标距离和方向的探测