CN109613510A - 用于小目标探测或实时跟踪成像的微波光子雷达实现方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明给出一种用于小目标探测或实时跟踪成像的微波光子雷达实现方法及系统，系统主要包括发射机、接收机以及控制与数据处理中心，在发射机，采用一连续单频激光器作为整个雷达系统光源，之后利用光电结合高倍频方法产生所需的高频宽带雷达射频信号，在接收机利用从发射机来的光信号作为光本振对雷达回波进行光混频接收，在控制与数据处理中心，对整个雷达系统的工作流程进行控制以及实现对回波信号中目标信息的提取。本发明利用光学高倍频优势可产生超宽带雷达信号，从而可以实现厘米甚至亚厘米量级分辨率，足以通过对目标的成像而识别出目标特征；提出多支路光电转换前端架构，充分发挥出现有电子功率放大器潜能，仅通过支路切换即可满足较低频窄带远程探测功能与高频宽带近程成像功能要求；能同时发挥出电学低频高质量信号优势和光学宽带兼容优势，基于一套系统即可实现对无人机等小飞行目标的远距离探测和近距离实时成像监管。

Description

用于小目标探测或实时跟踪成像的微波光子雷达实现方法及 系统

技术领域

本发明涉及微波光子雷达领域，特别涉及一种用于小目标探测或实时跟踪成像的微波光子雷达实现方法及系统。

背景技术

雷达由于其全天候、全天时先天优势，一直是空域飞行目标的有效监控工具。战斗机、巡航导弹等传统空中目标与雷达的博弈发展方兴未艾，新兴的无人机技术对国防空域安全带来一系列新的挑战，这些无人机技术辅以人工智能技术对空域安全带来很大安全隐患。传统雷达在面对低慢小目标仍无法实现有效的监控，主要有两方面的原因:一是无人机等小飞行目标尺寸较小(米甚至亚米量级)，传统雷达由于带宽限制，难以高分辨率的探测对其行为进行监控；一是该类目标飞行高度较低，雷达对其探测易于受建筑物、树木等杂波源的干扰，基于实时监控的目标特征分析是解决干扰的有效方法。近年来，微波光子技术快速发展，基于该技术产生微波信号具有高频、超宽带先天优势，为该类目标的有效监管提供了解决途径。

国际首台微波光子技术成像雷达由意大利研究小组提出(F.Scotti,F.Laghezza,D.Onori,and A.Bogoni,"Field trial of a photonics-based dual-band fullycoherent radar system in a maritime scenario,"Iet Radar Sonar Nav 11(3),420-425(2017).)，该雷达采用基于锁模激光器的变频方案产生双频段的线性调频信号，实现了对货轮和民航客机有效成像，但其每个频段带宽仅有18MHz，即使合成宽带成像后的分辨率也只有米量级。此外，鉴于大模式间隔的锁模激光器还是挑战，因此该方法无法实现大带宽雷达系统，无法实现对小目标的高精度成像。中科院电子所李王哲课题组报道了基于双光源双链路架构和偏振解复用技术的微波光子成像雷达(R.Li,W.Li,M.Ding,Z.Wen,Y.Li,L.Zhou,S.Yu,T.Xing,B.Gao,Y.Luan,Y.Zhu,P.Guo,Y.Tian,and X.Liang,"Demonstrationof a microwave photonic synthetic aperture radar based on photonic-assistedsignal generation and stretch processing,"Opt.Express 25(13),14334-14340(2017).)，基于600MHz的带宽实现了对800m远民航客机的成像，43cm的分辨率仍然难以对无人机目标进行有效成像，且双链路架构和偏振解复用技术的实现使得系统相对复杂。南京航空航天大学潘时龙课题组基于实验室仪表搭建了一套微波光子雷达实验系统，在文献中(F.Zhang,Q.Guo,Z.Wang,P.Zhou,G.Zhang,J.Sun,and S.Pan,"Photonics-basedbroadband radar for high-resolution and real-time inverse synthetic apertureimaging,"Opt.Express 25(14),16274-16281(2017).)展示了对无人机等目标几十米外的实时成像，但其信号产生是基于双平行马赫增德尔调制器的四倍频技术，该技术需要对调制器进行3个偏置状态的控制且需要相位上严格正交的电低频信号注入，系统复杂且难以稳定，不利于大范围长时间目标的观测。专利申请(申请号201710796669.X)中提出了一种芯片化的微波光子成像雷达架构，利用双路光分别调制实现基于光四倍频技术的信号产生，主要技术方法是通过对下支路中光载波的功率调节和移相实现上下两支路中光载波的抵消，该种方法需要严格的相位关系和功率关系，难以实现光载波的全部抵消，造成发射信号中有较高的杂波频率分量，最终使成像结果动态和分辨率不佳。

通过以上对比分析，目前对无人机的有效监控，微波光子雷达还没有稳定有效大范围实时监控的解决方案，已有方案在面对无人机行为监控需求上存在分辨率、稳定性以及探测方法的不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种可用于无人机等小目标实时监控的微波光子多频段带宽可调的雷达成像方法及系统，基于高稳定变频发射、混频接收方案和集探测和实时监控在同一微波光子系统，实现对无人机等小飞行目标的实时稳定有效地探测和监控。

本发明提供的一种用于小目标探测或实时跟踪成像的微波光子雷达实现方法，主要包括：

步骤一、在发射端，采用一连续单频激光器作为整个雷达系统光源，之后利用光电结合高倍频方法产生所需的高频宽带雷达射频信号；

步骤二、在接收端，利用从发射机来的光信号作为光本振对雷达回波进行光混频接收；

步骤三、在控制与数据处理端，对整个雷达系统的工作流程进行控制以及实现对回波信号中目标信息的提取。

优选的，上述步骤一具体包括：

步骤1.1、连续光通过单个马克-詹德尔调制器进行调制，调制信号由一电低频窄带源提供，调制器的工作状态由一偏置点控制模块实现，偏置点输出的偏置电压由调制器输出光信号和调制器温度共同决定；

步骤1.2、调制后的光信号经过光滤波模块滤除不需要的光边带，之后分成两路，一路进入接收支路，另一路进入一光开关模块；

步骤1.3、光开关连接多路光电转换雷达前端，所述前端配备不同带宽PD、不同频段和带宽功放及不同频段发射天线，探测和成像功能的切换由光开关选择不同光电转换雷达前端实现。

优选的，上述步骤二具体包括：

步骤2.1、由宽带接收天线接收到的目标回波信号经一低噪放放大后调制到从发射机来的光本振信号，所用调制器工作在正交状态且由常规偏置点控制器实现，所述光本振信号在被调制前，可被光延时模块进行相应的延时；

步骤2.2、被调制后的信号进入光电探测器进行拍频，实现光混频过程，转化为含有目标位置和速度信息中频电信号；

步骤2.3、所述电信号经一中频滤波放大器滤波和放大后，经电ADC采样量化后送入控制与数据处理中心。

优选的，上述步骤三具体包括：

步骤3.1、雷达开机后，首先使激光器工作在所需波长和功率；

步骤3.2、根据所要实现的功能是探测还是实时成像来确定光倍频数，控制光滤波器的频谱形状和光开关的前端支路选择是探测还是实时成像跟踪；

步骤3.3、根据目标大体位置选择光延时长度；

步骤3.4、根据发射支路的选择，调整接收支路低噪放的增益；

步骤3.5、根据发射支路的选择，对混频和采样后的回波数据进行数据处理，提取出目标信息或对目标进行实时成像。

优选的，上述光倍频数可以是2、4、6、8或10，倍频数的选择根据雷达当前功能确定，一般低倍频数用于实现探测功能，高倍频数用于实时成像。

优选的，利用基于单个光调制器的2倍频产生探测用雷达波形，利用基于单个光调制器的6倍频和10倍频方法产生实时成像用的雷达波形。

优选的，上述光倍频数可以是2、4、6、8或10，倍频数的选择根据雷达当前功能确定，一般低倍频数用于实现探测功能，高倍频数用于实时成像。

本发明还提供一种实现根据上述方法的系统，包括发射机、接收机以及控制与数据处理中心，

其中，发射机包括：

激光器，用于提供整个微波光子雷达系统所需的一定功率的连续单频光信号；光调制器，根据功能需要，用于将电低频窄带射频信号调制到激光器输出的光信号上；偏置点控制器，用于根据调制器的温度和光输出功率控制调制器的工作状态；低频射频源，用于产生变频所需的特定中心频率特定带宽的电射频信号；光滤波模块，用于滤除调制后光信号光谱所不需要的频率分量；光耦合器，用于将滤波后的光信号分成两路；光开关模块，用于根据雷达功能和目标位置在多路光电转换前端支路间切换；光电转换前端支路，每支路由光电探测器、功放和天线构成，用于完成光发射信号到电发射信号转换以及电发射信号的放大和发射；

接收机包括：

光延时模块，用于对光本振信号进行时延；接收天线，用于对目标发射的雷达回波信号进行接收；可调增益低噪放，用于对接收到的电回波信号进行低噪放大；调制器，用于将电回波信号调制到光本振信号上；光电探测器，用于将调制后的光信号转化为电信号；中频滤波放大器，用于对光电探测器转化输出的电信号进行中频滤波后的放大；ADC(模数转换器)，用于对含有目标信息的中频信号进行采样数字化；

控制与数据处理中心，主要由计算机硬件和控制模块、处理模块构成，所述计算机硬件，用于运行雷达的控制软件、数据处理软件和提供数据存储功能；控制模块，用于控制雷达实现整个探测、实时成像过程；数据处理模块，用于提取回波中的目标信息和对目标进行实时成像所需的数据处理。

优选的，在上述光滤波器后可添加光放大器进行光信号放大。

优选的，上述雷达为单探测功能雷达或单成像功能雷达或探测和成像功能同时具备的雷达。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)融合了微光纤的倏逝场效应，光纤环的模式耦合效应以及马赫增德尔干涉仪的精细光谱谐振效应，因此能表现出即为优异的光谱选择特性，对外界参量如温度、折射率、应力等均具有较强的敏感特性。

(2)通过光谱分析仪和矢量网络分析仪分别测量光谱在光域和频域的特征参数，即波长和频率，可实现微光纤周围环境的双参量或多元参量传感。

(3)通过将干涉形成的光谱转换到频域测量，因此极大地提高了测量灵敏度和精度。

(4)通过改变微米光纤环的直径或色散单元的色散值，可改变最终的干涉谱和频谱的值，因此具有极大的测量范围。

(5)其干涉传感单元具有可服用的潜质，因而在准分布式传感领域也具有一定的潜在应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，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1为本发明可应用于无人机等小目标实时识别或跟踪成像的微波光子雷达系统一个具体实施例的结构原理图；

图2为1、3和5阶贝塞尔系数随调制系数的变化情况；

图3为基于温度和输出光功率的偏置点控制器架构示意图和调制器半波电压随温度变化曲线；

图4为具体实施例对无人机小目标探测和实时成像的示意图和工作流程图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

图1为本发明所提出的可应用于无人机等小目标实时是被或跟踪成像的微波光子雷达系统一个具体实施例的结构原理图，该系统包括三部分：发射机、接收机和控制与数据处理中心。

发射机用于产生探测或成像用雷达信号，包括激光器、第一马克-詹德调制器(MZM1)、第一偏置点控制器、低频射频源、可调光滤波模块、光开光、光电探测器1-n，功放1-n，发射天线1-n；各光器件间由光纤连接，各射频接口间由射频电缆连接；激光器的输出端连接MZM1的输入端，MZM1射频入口连接低频射频源，其偏置电压输入口连接第一偏置点控制器，第一偏置点控制器同时感知MZM1的温度变化，MZM1的光输出口连接可调光滤波器输入口，可调光滤波器输入口连接至光开关，光开关的输出口可选择接入不同光电转换前端支路，光开关接通某支路时，首先连接至该支路PD，PD输出端连接至该支路功率放大器，之后送至该支路发射天线。

接收机用于接收目标回波并对回波进行混频处理，包括：光延时模块、接收天线、增益可调低噪放、第二马克-詹德调制器(MZM2)、第二偏置点控制器、光电探测器0、中频滤波器和ADC；各光器件间由光纤连接，各射频接口间由射频电缆连接；光延时模块输入端与可调光滤波器输出端连接，光延时模块的输出端与MZM2光输入端连接，MZM2的射频输入与增益可调低噪放输出连接，增益可调低噪放输入来自接收天线，MZM2的偏置电压由第二偏置点控制器提供，MZM2的输出连接光电探测器0(PD0)的输入端，PD0的输出端连接中频滤波器输入端，中频滤波器的输出端与ADC连接。

控制与数据处理中心用于控制雷达系统有序完成探测或成像功能，其由计算机硬件和相关软件构成，其数据输入口与ADC输出口连接。

为了便于理解，下面对本雷达一次探测或成像数据获取过程进一步详细说明。本发明技术方案中的激光器可以采用但不限于半导体连续激光器，其发出的一定光功率频率为光载波进入MZM2，MZM2调制射频信号由低频射频源产生，周期和瞬时频率可表示为“和”。本发明方案中的低频射频源可以是但不仅限于直接数字合成器。信号在偏置点控制器2输出直流偏压控制下，使其工作在最小偏置点，从而实现输出光调制信号中只留下奇数阶光边带。通过增大直接数字合成器所输出射频信号功率，使调制系数(正比于射频信号功率)满足5阶贝塞尔系数最大，而1阶和3阶贝塞尔系数较小(如图2中竖线位置处)。此时，光边带中功率最高边带为±5阶边带。

高功率的副作用使调制器温度逐渐变化，温度变化影响偏置电压，图3(a)为一次实验过程中最小工作状态所需偏置电压随高功率诸如信号持续时间的变化。本实施例在此给出如图3(b)所示调制器偏置状态反馈控制方法，即通过同时探测调制器温度和光功率输出来确定调制器所需的偏置电压，针对图3(a)所示近线性变化规律，基于现有反馈控制技术极易实现对调制器偏置状态的有效控制，从而确保雷达系统的稳定。

可调光滤波器用于进一步去除1阶、3阶和高于5阶的光边带，使光边带中仅剩±5阶边带。本发明方案中的可调光滤波器可以是但不仅限于可编程光滤波器。将滤波后的光信号送至相应支路的光电探测器拍频即可产生10倍频信号，可以看到载频和带宽同时放大10倍。相比于以往技术，该方法基于单个MZM即实现光10倍频技术，降低了对电射频源输出载频和带宽的要求，更容易采用高质量电低频信号来获取高频超宽带雷达信号。将上述超宽带信号送入相应功放放大后，通过天线发射至目标。

目标回波被接收天线接收，受目标调制，回波信号频率发生改变(多普勒效应)并与发射信号有一定延时(延时正比于目标距离)。回波信号经增益可调低噪放放大后，调制到延时后的光本振信号上，此处调制器工作在正交状态，使得光本振信号的±阶边带附近都出现了彼此调制的一个一阶边带，将该调制信号送入一低带宽PD0，即可得到含有目标位置和速度信息的中频信号。经中频滤波放大和ADC模数转换后送入计算机进行目标位置和速度信息提取以及实时成像过程。

本方案所述系统架构可以实现但不仅限于10倍频信号产生，可通过2、4、6、8等倍频数产生低频到高频、窄带到宽带的雷达发射波形。

针对小型无人机目标，假定光电转换支路有3条，上述雷达系统完成一次探测和成像过程的示意图和工作流程图如图4所示。假定目标从远处飞向雷达，雷达开启，使个模块进入就位状态，设置低频窄带源输出低频窄带信号送入第一调制器，通过偏置点控制和滤波器设置实现较小变频数，切换光开关至1前端支路，由于带宽较小，可以实现长距离大范围内目标探测。待发现目标有移动特性，锁定目标进行实时探测；待目标进入R2范围，改变低频窄带源输出中心频率和带宽，调整倍频数，使雷达发射较高频率和较大带宽雷达信号，进行实时成像数据采集，对目标进行一定分辨率成像监控；待目标进入R3范围，再次改变低频窄带源输出中心频率和带宽，继续增大倍频数，使雷达发射最高频率和最大带宽雷达信号，进行最高分辨率实时成像数据采集，对目标进行一定分辨率成像监控和基于实时图像的目标识别，最终完成实时探测和成像监管过程。

为了便于理解，下面对本雷达一次探测或成像数据获取过程进一步详细说明。本发明技术方案中的激光器可以采用但不限于半导体连续激光器，其发出的一定光功率频率为光载波进入MZM2，MZM2调制射频信号由低频射频源产生，周期和瞬时频率可表示为和。本发明方案中的低频射频源可以是但不仅限于直接数字合成器。信号在偏置点控制器2输出直流偏压控制下，使其工作在最小偏置点，从而实现输出光调制信号中只留下奇数阶光边带。通过增大直接数字合成器所输出射频信号功率，使调制系数(正比于射频信号功率)满足5阶贝塞尔系数最大，而1阶和3阶贝塞尔系数较小(如图2中竖线位置处)。此时，光边带中功率最高边带为±5阶边带。

高功率的副作用使调制器温度逐渐变化，温度变化影响偏置电压，图3(a)为一次实验过程中最小工作状态所需偏置电压随高功率诸如信号持续时间的变化。本发明在此给出如图3(b)所示调制器偏置状态反馈控制方法，即通过同时探测调制器温度和光功率输出来确定调制器所需的偏置电压，针对图3(a)所示近线性变化规律，基于现有反馈控制技术极易实现对调制器偏置状态的有效控制，从而确保雷达系统的稳定。

可调光滤波器用于进一步去除1阶、3阶和高于5阶的光边带，使光边带中仅剩±5阶边带。本发明方案中的可调光滤波器可以是但不仅限于可编程光滤波器。将滤波后的光信号送至相应支路的光电探测器拍频即可产生10倍频信号，可以看到载频和带宽同时放大10倍。相比于以往技术，该方法基于单个MZM即实现光10倍频技术，降低了对电射频源输出载频和带宽的要求，更容易采用高质量电低频信号来获取高频超宽带雷达信号。将上述超宽带信号送入相应功放放大后，通过天线发射至目标。

目标回波被接收天线接收，受目标调制，回波信号频率发生改变(多普勒效应)并与发射信号有一定延时(延时正比于目标距离)。回波信号经增益可调低噪放放大后，调制到延时后的光本振信号上，此处调制器工作在正交状态，使得光本振信号的±阶边带附近都出现了彼此调制的一个一阶边带，将该调制信号送入一低带宽PD0，即可得到含有目标位置和速度信息的中频信号。经中频滤波放大和ADC模数转换后送入计算机进行目标位置和速度信息提取以及实时成像过程。

本方案所述系统架构可以实现但不仅限于10倍频信号产生，可通过2、4、6、8等倍频数产生低频到高频、窄带到宽带的雷达发射波形。

与现有技术相比，本发明总体而言，能够取得下列有益效果：

1)利用光学高倍频优势可产生超宽带雷达信号，从而可以实现厘米甚至亚厘米量级分辨率，足以通过对目标的成像而识别出目标特征；

2)提出多支路光电转换前端架构，充分发挥出现有电子功率放大器潜能，仅通过支路切换即可满足较低频窄带远程探测功能与高频宽带近程成像功能要求；

3)能同时发挥出电学低频高质量信号优势和光学宽带兼容优势，基于一套系统即可实现对无人机等小飞行目标的远距离探测和近距离实时成像监管。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于小目标探测或实时跟踪成像的微波光子雷达实现方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一、在发射端，采用一连续单频激光器作为整个雷达系统光源，之后利用光电结合高倍频方法产生所需的高频宽带雷达射频信号；

步骤二、在接收端，利用从发射机来的光信号作为光本振对雷达回波进行光混频接收；

步骤三、在控制与数据处理端，对整个雷达系统的工作流程进行控制以及实现对回波信号中目标信息的提取。

2.根据权利要求1所述的用于小目标探测或实时跟踪成像的微波光子雷达实现方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：

步骤1.1、连续光通过单个马克-詹德尔调制器进行调制，调制信号由一电低频窄带源提供，调制器的工作状态由一偏置点控制模块实现，偏置点输出的偏置电压由调制器输出光信号和调制器温度共同决定；

步骤1.2、调制后的光信号经过光滤波模块滤除不需要的光边带，之后分成两路，一路进入接收支路，另一路进入一光开关模块；

步骤1.3、光开关连接多路光电转换雷达前端，所述前端配备不同带宽PD、不同频段和带宽功放及不同频段发射天线，探测和成像功能的切换由光开关选择不同光电转换雷达前端实现。

3.根据权利要求1所述的用于小目标探测或实时跟踪成像的微波光子雷达实现方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：

步骤2.1、由宽带接收天线接收到的目标回波信号经一低噪放放大后调制到从发射机来的光本振信号，所用调制器工作在正交状态且由常规偏置点控制器实现，所述光本振信号在被调制前，可被光延时模块进行相应的延时；

步骤2.2、被调制后的信号进入光电探测器进行拍频，实现光混频过程，转化为含有目标位置和速度信息中频电信号；

步骤2.3、所述电信号经一中频滤波放大器滤波和放大后，经电ADC采样量化后送入控制与数据处理中心。

4.根据权利要求1所述的用于小目标探测或实时跟踪成像的微波光子雷达实现方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：

步骤3.1、雷达开机后，首先使激光器工作在所需波长和功率；

步骤3.2、根据所要实现的功能是探测还是实时成像来确定光倍频数，控制光滤波器的频谱形状和光开关的前端支路选择是探测还是实时成像跟踪；

步骤3.3、根据目标大体位置选择光延时长度；

步骤3.4、根据发射支路的选择，调整接收支路低噪放的增益；

步骤3.5、根据发射支路的选择，对混频和采样后的回波数据进行数据处理，提取出目标信息或对目标进行实时成像。

5.根据权利要求1-4之一所述的用于小目标探测或实时跟踪成像的微波光子雷达实现方法，其特征在于，所述光倍频数可以是2、4、6、8或10，倍频数的选择根据雷达当前功能确定，一般低倍频数用于实现探测功能，高倍频数用于实时成像。

6.根据权利要求1-4之一所述的用于小目标探测或实时跟踪成像的微波光子雷达实现方法，其特征在于，利用基于单个光调制器的2倍频产生探测用雷达波形，利用基于单个光调制器的6倍频和10倍频方法产生实时成像用的雷达波形。

7.根据权利要求1-4之一所述的用于小目标探测或实时跟踪成像的微波光子雷达实现方法，其特征在于，所述光倍频数可以是2、4、6、8或10，倍频数的选择根据雷达当前功能确定，一般低倍频数用于实现探测功能，高倍频数用于实时成像。

8.一种实现根据权利要求1-7所述方法的系统，包括发射机、接收机以及控制与数据处理中心，其特征在于，

所述发射机包括：

激光器，用于提供整个微波光子雷达系统所需的一定功率的连续单频光信号；光调制器，根据功能需要，用于将电低频窄带射频信号调制到激光器输出的光信号上；偏置点控制器，用于根据调制器的温度和光输出功率控制调制器的工作状态；低频射频源，用于产生变频所需的特定中心频率特定带宽的电射频信号；光滤波模块，用于滤除调制后光信号光谱所不需要的频率分量；光耦合器，用于将滤波后的光信号分成两路；光开关模块，用于根据雷达功能和目标位置在多路光电转换前端支路间切换；光电转换前端支路，每支路由光电探测器、功放和天线构成，用于完成光发射信号到电发射信号转换以及电发射信号的放大和发射；

所述接收机包括：

光延时模块，用于对光本振信号进行时延；接收天线，用于对目标发射的雷达回波信号进行接收；可调增益低噪放，用于对接收到的电回波信号进行低噪放大；调制器，用于将电回波信号调制到光本振信号上；光电探测器，用于将调制后的光信号转化为电信号；中频滤波放大器，用于对光电探测器转化输出的电信号进行中频滤波后的放大；ADC(模数转换器)，用于对含有目标信息的中频信号进行采样数字化；

所述控制与数据处理中心，主要由计算机硬件和控制模块、处理模块构成，所述计算机硬件，用于运行雷达的控制软件、数据处理软件和提供数据存储功能；控制模块，用于控制雷达实现整个探测、实时成像过程；数据处理模块，用于提取回波中的目标信息和对目标进行实时成像所需的数据处理。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述调制器为马克-詹德调制器，在所述光滤波器后可添加光放大器进行光信号放大。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述雷达为单探测功能雷达或单成像功能雷达或探测和成像功能同时具备的雷达。