CN106371090A - 微波和激光一体化复合雷达 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微波和激光一体化复合雷达，包括：综合控制器、微波回波通道和激光回波通道；微波回波通道包括：第二电混频器、复用模数转换器、复用信号处理器；微波回波信号经第二电混频器与本振微波信号进行混频，提取获得微波雷达中频信号，微波雷达中频信号依次经过复用模数转换器的模数转换和复用信号处理器的信号处理后传输至综合控制器；激光回波通道包括：光耦合器、光电探测器、以及复用模数转换器、复用信号处理器；激光回波信号经过光耦合器与参考激光信号进行相干探测获得相干信号，相干信号经过光电探测器提取获得激光雷达中频信号，激光雷达中频信号经过复用模数转换器的模数转换和复用信号处理器的信号处理后传输至综合控制器。

Description

微波和激光一体化复合雷达
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，具体地，涉及一种微波和激光一体化复合雷达。
背景技术
传统微波雷达适合对目标进行搜索和捕获，但是由于其距离分辨率和角分辨率较低，难以完成对目标的精确跟踪和测量。
激光雷达由于激光在大气中传输的损耗较大，不适合远距离探测，但是适合近距离的探测。与此同时，与无源的光学成像和探测相比，激光雷达属于光学主动探测手段，具有全天时的优势。激光雷达因为发射激光束非常窄，具有极高的角分辨能力。而且，激光由于脉冲宽度可以达到皮秒甚至飞秒水平，其测距精度非常高。激光雷达还具有抗电磁干扰能力强等优势。激光雷达多采用电信号调制方式还可以实现激光雷达的测距、测速、成像等功能。
实际上，激光雷达相对于微波雷达，从体制上不存在根本的区别，由微波雷达的设计到激光雷达的设计不存在技术障碍。随着光电技术的发展，很多微波模块和光电模块具有通用性，为微波、激光一体化复合雷达提供了技术可能。
但是，激光雷达也存在许多不足，首先是难以实现全天候的探测能力，因为激光在非晴朗天空下的传输损耗很大，其次，激光雷达因为发生激光波束比较窄，难以实现对目标的搜索。
针对低空目标的探测，除了利用微波雷达进行广域搜索外，还需要利用高精度的激光雷达进行精确跟踪及探测。而采用两部雷达进行探测，成本较高，还涉及接口及软件控制问题。因此，有必要设计一种装置，将微波雷达和激光雷达进行复合设计，将二者优势互补，从而实现对低、慢、小目标的有效探测与跟踪。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种微波和激光一体化复合雷达。
根据本发明提供的一种微波和激光一体化复合雷达，包括：综合控制器、微波回波通道和激光回波通道；
所述微波回波通道包括：第二电混频器、复用模数转换器、复用信号处理器；
微波回波信号经所述第二电混频器与本振微波信号进行混频，提取获得微波雷达中频信号，所述微波雷达中频信号依次经过所述复用模数转换器的模数转换和所述复用信号处理器的信号处理后传输至所述综合控制器；
所述激光回波通道包括：光耦合器、光电探测器、以及所述复用模数转换器、所述复用信号处理器；
激光回波信号经过所述光耦合器与参考激光信号进行相干探测获得相干信号，所述相干信号经过所述光电探测器提取获得激光雷达中频信号，所述激光雷达中频信号经过所述复用模数转换器的模数转换和所述复用信号处理器的信号处理后传输至所述综合控制器。
作为一种优化方案，还包括微波发射通道、电本振信号生成器、电学天线、激光发射通道、参考激光信号生成器、光学镜头；
所述电本振信号生成器用于向所述微波发射通道和所述第二电混频器提供本振微波信号，
所述微波发射通道用于将微波基带信号与所述本振微波信号进行调制后放大获得微波发出信号，所述微波发出信号通过所述电学天线向外发射；
所述参考激光信号生成器用于向所述激光发射通道和所述光耦合器提供所述参考激光信号，
所述激光发射通道用于将激光基带信号与所述参考激光信号进行调制后放大获得激光发出信号，所述激光发出信号通过所述光学镜头向外发射。
作为一种优化方案，所述微波发射通道包括：微波基带信号生成器、第一电混频器、电放大器；
所述微波基带信号生成器生成所述微波基带信号，所述第一电混频器将所述微波基带信号与自所述电本振信号生成器获得的所述本振微波信号进行调制，调制后的电信号经过所述电放大器放大后获得所述微波发出信号。
作为一种优化方案，所述激光发射通道包括：激光基带信号生成器、电光调制器、光放大器；
所述激光基带信号生成器生成所述激光基带信号，所述点光调制器将所述激光基带信号与自所述参考激光信号生成器获得的所述参考激光信号进行调制，调制后的光信号经过所述光放大器放大后获得所述激光发出信号。
作为一种优化方案，还包括电环形器和光环形器；
所述微波发射通道通过所述电环形器将所述微波发出信号传输至所述电学天线，所述电学天线通过所述电环形器将所述微波回波信号传输至所述微波回波通道；
所述激光发射通道通过所述光环形器将所述激光发出信号传输至所述光学镜头，所述光学镜头通过所述光环形器将所述激光回波信号传输至所述激光回波通道。
作为一种优化方案，所述微波基带信号生成器为生成线性调频信号或脉冲信号的微波基带信号生成器。
作为一种优化方案，所述激光基带信号生成器为生成线性调频信号或脉冲信号的激光基带信号生成器。
作为一种优化方案，包括电学天线、电学天线伺服器、光学镜头、光学镜头伺服器；
所述综合控制器通过所述电学天线伺服器与所述电学天线相连；所述综合控制器通过所述光学镜头伺服器与所述光学镜头相连。
作为一种优化方案，所述微波基带信号和激光基带信号为相同带宽和形式的信号。
作为一种优化方案，所述综合控制器用于对所述微波回波通道和激光回波通道中信号传输的时序控制、检测判断。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.微波雷达和激光雷达二者复合探测，能够最大限度地利用各自的优势且弥补各自的劣势，从而实现对低、慢、小目标的有效探测与跟踪。
2.在微波雷达和激光雷达的接收阶段，通过复用模数转换器、复用信号处理器实现关键功能模块的共用，提高复合的效能。
3.基于一体化复合雷达的这种复合的探测模式，功能上相当于两部雷达，但是制作成本上低于两部雷达之和。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1是可选的一种微波和激光一体化复合雷达结构图；
图2是可选的一种利用功分器的一体化复合雷达结构图；
图3是可选的一种利用电开关的一体化复合雷达结构图。
具体实施方式
下文结合附图以具体实施例的方式对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，还可以使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。
在本发明提供的一种微波和激光一体化复合雷达的实施例中，如图1所示，包括：综合控制器、微波回波通道和激光回波通道；
所述微波回波通道包括：第二电混频器、复用模数转换器、复用信号处理器；
微波回波信号经所述第二电混频器与本振微波信号进行混频，提取获得微波雷达中频信号，所述微波雷达中频信号依次经过所述复用模数转换器的模数转换和所述复用信号处理器的信号处理后传输至所述综合控制器；
所述激光回波通道包括：光耦合器、光电探测器、以及所述复用模数转换器、所述复用信号处理器；
激光回波信号经过所述光耦合器与参考激光信号进行相干探测获得相干信号，所述相干信号经过所述光电探测器提取获得激光雷达中频信号，所述激光雷达中频信号经过所述复用模数转换器的模数转换和所述复用信号处理器的信号处理后传输至所述综合控制器。
本发明是激光雷达与微波雷达的结合，且通过在回波信号的接收过程中共同使用一个复用模数转换器和一个复用信号处理器，可以达到功能上相当于两部雷达，但是制作成本上低于两部雷达之和的目的。
微波和激光一体化复合雷达还包括微波发射通道、电本振信号生成器、电学天线、激光发射通道、参考激光信号生成器、光学镜头；
所述电本振信号生成器用于向所述微波发射通道和所述第二电混频器提供本振微波信号，
所述微波发射通道用于将微波基带信号与所述本振微波信号进行调制后放大获得微波发出信号，所述微波发出信号通过所述电学天线向外发射；
所述参考激光信号生成器用于向所述激光发射通道和所述光耦合器提供所述参考激光信号，
所述激光发射通道用于将激光基带信号与所述参考激光信号进行调制后放大获得激光发出信号，所述激光发出信号通过所述光学镜头向外发射。
如图1所示，所述微波发射通道包括：微波基带信号生成器、第一电混频器、电放大器；
所述微波基带信号生成器生成所述微波基带信号，所述第一电混频器将所述微波基带信号与自所述电本振信号生成器获得的所述本振微波信号进行调制，调制后的电信号经过所述电放大器放大后获得所述微波发出信号。
如图1所示，所述激光发射通道包括：激光基带信号生成器、电光调制器、光放大器；
所述激光基带信号生成器生成所述激光基带信号，所述点光调制器将所述激光基带信号与自所述参考激光信号生成器获得的所述参考激光信号进行调制，调制后的光信号经过所述光放大器放大后获得所述激光发出信号。
微波基带信号生成器和激光基带信号生成器还可以通过图2中功分器与电混频器、电光调制器的配合实现，也可以通过如图3中电开关与电混频器、电光调制器的配合实现。而所述功分器和电开关的输入端都与雷达基带信号的输出端连接。
微波和激光一体化复合雷达还包括电环形器和光环形器；
所述微波发射通道通过所述电环形器将所述微波发出信号传输至所述电学天线，所述电学天线通过所述电环形器将所述微波回波信号传输至所述微波回波通道；
所述激光发射通道通过所述光环形器将所述激光发出信号传输至所述光学镜头，所述光学镜头通过所述光环形器将所述激光回波信号传输至所述激光回波通道。
所述微波基带信号生成器为生成线性调频信号或脉冲信号的微波基带信号生成器。
所述激光基带信号生成器为生成线性调频信号或脉冲信号的激光基带信号生成器。
微波和激光一体化复合雷达包括电学天线、电学天线伺服器、光学镜头、光学镜头伺服器；
所述综合控制器通过所述电学天线伺服器与所述电学天线相连；所述综合控制器通过所述光学镜头伺服器与所述光学镜头相连。
所述微波基带信号和激光基带信号为相同带宽和形式的信号。
所述综合控制器用于对所述微波回波通道和激光回波通道中信号传输的时序控制、检测判断。
本实施例中激光回波通道的接收采用相干探测技术，微波回波通道的接收采用超外差方式。微波雷达为脉冲体制或连续波体制雷达。激光雷达为脉冲体制或连续波体制雷达。本发明中所述微波发出信号主要应用于对目标的搜索，激光发出信号主要完成对微波发出信号探测得到的目标进行精确跟踪。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微波和激光一体化复合雷达，其特征在于，包括：综合控制器、微波回波通道和激光回波通道；
所述微波回波通道包括：第二电混频器、复用模数转换器、复用信号处理器；
微波回波信号经所述第二电混频器与本振微波信号进行混频，提取获得微波雷达中频信号，所述微波雷达中频信号依次经过所述复用模数转换器的模数转换和所述复用信号处理器的信号处理后传输至所述综合控制器；
所述激光回波通道包括：光耦合器、光电探测器、以及所述复用模数转换器、所述复用信号处理器；
激光回波信号经过所述光耦合器与参考激光信号进行相干探测获得相干信号，所述相干信号经过所述光电探测器提取获得激光雷达中频信号，所述激光雷达中频信号经过所述复用模数转换器的模数转换和所述复用信号处理器的信号处理后传输至所述综合控制器。
2.根据权利要求1所述的一种微波和激光一体化复合雷达，其特征在于，还包括微波发射通道、电本振信号生成器、电学天线、激光发射通道、参考激光信号生成器、光学镜头；
所述电本振信号生成器用于向所述微波发射通道和所述第二电混频器提供本振微波信号，
所述微波发射通道用于将微波基带信号与所述本振微波信号进行调制后放大获得微波发出信号，所述微波发出信号通过所述电学天线向外发射；
所述参考激光信号生成器用于向所述激光发射通道和所述光耦合器提供所述参考激光信号，
所述激光发射通道用于将激光基带信号与所述参考激光信号进行调制后放大获得激光发出信号，所述激光发出信号通过所述光学镜头向外发射。
3.根据权利要求2所述的一种微波和激光一体化复合雷达，其特征在于，所述微波发射通道包括：微波基带信号生成器、第一电混频器、电放大器；
所述微波基带信号生成器生成所述微波基带信号，所述第一电混频器将所述微波基带信号与自所述电本振信号生成器获得的所述本振微波信号进行调制，调制后的电信号经过所述电放大器放大后获得所述微波发出信号。
4.根据权利要求2所述的一种微波和激光一体化复合雷达，其特征在于，所述激光发射通道包括：激光基带信号生成器、电光调制器、光放大器；
所述激光基带信号生成器生成所述激光基带信号，所述点光调制器将所述激光基带信号与自所述参考激光信号生成器获得的所述参考激光信号进行调制，调制后的光信号经过所述光放大器放大后获得所述激光发出信号。
5.根据权利要求2-3任一所述的一种微波和激光一体化复合雷达，其特征在于，还包括电环形器和光环形器；
所述微波发射通道通过所述电环形器将所述微波发出信号传输至所述电学天线，所述电学天线通过所述电环形器将所述微波回波信号传输至所述微波回波通道；
所述激光发射通道通过所述光环形器将所述激光发出信号传输至所述光学镜头，所述光学镜头通过所述光环形器将所述激光回波信号传输至所述激光回波通道。
6.根据权利要求3所述的一种微波和激光一体化复合雷达，其特征在于，所述微波基带信号生成器为生成线性调频信号或脉冲信号的微波基带信号生成器。
7.根据权利要求4所述的一种微波和激光一体化复合雷达，其特征在于，所述激光基带信号生成器为生成线性调频信号或脉冲信号的激光基带信号生成器。
8.根据权利要求1所述的一种微波和激光一体化复合雷达，其特征在于，包括电学天线、电学天线伺服器、光学镜头、光学镜头伺服器；
所述综合控制器通过所述电学天线伺服器与所述电学天线相连；所述综合控制器通过所述光学镜头伺服器与所述光学镜头相连。
9.根据权利要求2所述的一种微波和激光一体化复合雷达，其特征在于，所述微波基带信号和激光基带信号为相同带宽和形式的信号。
10.根据权利要求1所述的一种微波和激光一体化复合雷达，其特征在于，所述综合控制器用于对所述微波回波通道和激光回波通道中信号传输的时序控制、检测判断。
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