[实用新型]超高频桥墩防撞雷达系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种低功率超高频雷达技术；具体地说，是一种工作于UHF频段的船只监测雷达系统。

背景技术

长江以及其他江河上建有许多大型公路和铁路桥梁，其桥墩往往位于江心或航道附近。由于过往船只较多，加之出现弯曲河道的情况，有可能发生过往船只撞击桥墩的事故，这样对于大桥的自身安全构成一定的隐患，特别在大桥建设过程中，若发生撞击事故，则会造成无法弥补的损失。为了尽可能地减少事故的发生，设计一种桥墩防撞雷达系统是一种行之有效的方法。

传统的桥墩防撞方法是在桥墩的上游一侧建造防撞桥墩，它能够有效地保护大桥桥墩免受船只的撞击，但其造价一般都达数百万元，红外线探测器，光学摄像机等设备也可以用于构建防撞预警系统(基于图像处理的桥墩防撞预警系统的研究，《船舶电子工程》2005.6)。但是这些设备在江面出现大雾以及夜间能见度低的情况下会失去作用，而此时又是最需要其发挥作用的时刻。因此，必须建立一种低成本，能够全天候工作的防撞系统。

武汉大学电波传播实验室于2005年开始研制出便携式雷达系统OSMAR-S，该雷达系统基于最新的软件无线电设计思路，具有结构紧凑，可配置性强的特点，该雷达系统能够有效地完成在探测范围内的海上移动目标的检测，定位及跟踪。OSMAR-S的硬件平台是一开放式的设计平台，可以配置成超高频段雷达系统，完成桥墩的防撞监测系统。

武汉大学的一项实用新型专利《高频地波雷达数字相干接收机》(ZL：200420057632.3)，该雷达接收机采用收发共站、线性调频中断连续波、一次混频带通采样和数字信号处理器完成多通道的数据处理；具有性能稳定、结构简单、系统线性度和动态稳定度好的优点；但是该雷达系统，采用的线性调频中断连续波体制，线性调频工作周期时间较长，适合做较远距离的海上目标探测，且其工作频率为5～10MHz；而超高频雷达在此雷达的基础上，通过配置雷达的工作参数，更改为线性调频连续波体制，缩短了线性调频工作周期，提高了雷达的工作频率，适合于超高频段的防撞雷达系统要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种超高频桥墩防撞雷达系统，填补现有的技术空白，设计一种低功率发射，无需申请专门频段的一种高分辨率水面船只监测雷达。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种超高频桥墩防撞雷达系统，包括收发天线系统，接收通道，发射通道，频率源模块，同步控制模块，数据采集处理模块以及微机系统，其特征在于：雷达主机中的频率源产生的发射信号经过发射通道放大后与发射天线之间用电缆相互连接，发射天线采用了八木天线结构，接收天线采用三元阵列天线；雷达的接收通道采用一次混频结构，回波信号与相干本振信号混频后得到中频信号，中频信号为21.405MHz；分别采用60KHz的相干采样脉冲对中频信号进行采样，并将采样后的数据传送至数字信号处理芯片DSP，在DSP中完成对中频采样信号的正交解调及完成解距离处理，并将解距离处理运算的结果通过USB总线传送至主控计算机，经过N个线性调频周期的积累之后，在完成一个相干积累周期后，主机对累积的数据完成第二FFT运算获得目标的多普勒信息；工作频率300～330MHz，工作带宽为5MHz，采用线性调频连续波体制。

如上所述的超高频桥墩防撞雷达系统，其特征在于：雷达的发射和接收天线阵列均架设在铜丝网结构上，发射和接收天线阵列上下布置，铜丝网位于其间。

本实用新型超高频桥墩防撞雷达系统，发射天线向河流的航道区域发射电磁波波束，雷达接收天线接收船只的发射回波，雷达的发射和接收天线阵列均架设在铜丝网结构上，该铜丝网能够起到固定天线阵的作用，而且又能够对收发天线做到有效的隔离，该铜丝网架设在河流的最高涨水位以上，避免涨水时会淹没天线；雷达的发射天线和接收天线均用低损耗电缆连接到发射机和接收机，接收机将收到的回波信号经过相干解调和解距离处理之后，将处理的结果通过USB总线传送到主控计算机上，在计算机上完成多通道的数据处理，获得目标的位置和运动速度等信息。

本实用新型具有下列优点和积极效果：

①利用超高频雷达能够全天候工作的特点，特别是天气状况比较恶劣，江面能见度较低的情况下，传统的视频防撞监控装置往往失去了监控作用，而超高频雷达能够有效地对河道内的船只进行监测及其运动状态的跟踪，并能够同时完成多个目标的跟踪，对于进入警戒区域的船只发出警告，避免事故的发生。