[发明专利]毫米波船用调频多通道防撞雷达

说明书

技术领域

本发明涉及无线电波发射与接收探测目标方位、距离和速度的技术领域，具体是一种毫 米波船用调频多通道防撞雷达。

背景技术

当前，海洋航运和内陆江河湖泊航运、渔业迅速发展，船只大量增多，港口、航道越来 越拥挤，常有船只违章超载、超速，尤其两船或多条船交汇时其惯性力冲击掀起大波浪，影 响航向不易正确操纵导致船只相互碰撞或撞击桥墩，严重时沉船，甚至桥梁塌陷。在暴风雨 天气恶劣时引发事故概率更大，迫切需要配置先进防撞雷达。FM-CW调频连续波防撞雷达局 限于检测单一目标。据分析，不同目标雷达反射截面RCS是不同的，目标距离不同回波延时 必然不同，其运动速度不同多普勒频移也不同，因此，调制信号仅用单一频率的周期信号作 为检测标志，不能对观察区域内所有目标同时无模糊测定距离和速度。对可能发生碰撞的目 标大小和距离远近分辨力都是单一的，相邻多个目标回波相互交调、串扰会很难分辨其检测 数据，影响判断。防撞预警雷达作用于近距离，要求船体所处的水面具有全方位安全航行防 撞功能。脉冲PD雷达发射脉宽遮挡回波接收信号，存在盲距，不宜近距检测防撞，并缺少对 多个可能碰撞目标检测和跟踪能力，发射信号单通道边扫描边跟踪在干扰杂波虚警密集环境 下，扫描回波尚未获得按真实目标观测数据分类，很难跟踪目标航迹。众多船只应用防撞雷 达在同一水域相邻之间抗相互干扰问题需待解决。FM-CW天线发射能量泄漏阻塞接收回波信 号，相邻目标难以分辨不能显示多个目标全景图像，对多个目标的相对位置、距离远近及相 对速度欠缺预警。总体来说，现有防撞雷达缺用传感器信号构成闭环控制的功能，缺少航道 环境天线自适应控制和自动避障、减速智能控制，能见度差或行驶遇到险情没及时帮助司机 解危避免事故。

发明内容

本发明的目的提供相对快速的同时全方位检测所处水域可能发生碰撞的目标距离、速度 的一种毫米波船用调频多通道防撞雷达。

本发明技术方案设有：波束转换开关、环形器、限幅器、中放、边带倒置电路、多个水 面航道摄像头、本船速传感器、卫星定位传感器GPS、数据缓冲器FIFO、数字信号处理器DSP、 微控制器MCU、接口I/O、双口存储器RAM、声光报警器、方向舵控制器、减速器、点火/熄 灭控制器、键盘，还设收/发天线阵列、频率合成器、收/发转换开关T/R₁、T/R₂、T/R₃、SAW 多通道调频器、时分电路、上变频、倍频与功放、高放、下变频、SAW多通道目标信号提取 电路、光栅扫描图像显示器CRT，收/发天线阵列在船顶高位设成水平环形阵或环绕桅杆圆环 阵，频率合成器输出fc₃接入DSP为时钟信号，DSP编码脉冲分配序列接入波束转换开关、CRT， 全方位循环扫描探测水面可能碰撞的目标，fc₁接入时分电路为时钟信号，时分电路可编程 预置端经接口I/O接入MCU，多个水面航道摄像头、本船速传感器信号、卫星定位传感器GPS 经接口I/O接入MCU控制时分电路生成n路时分脉冲，高电平逻辑“H”接入收/发转换开关 T/R₂、T/R₃，低电平逻辑“L”接入T/R₁，频率合成器输出f_L接入上变频为本振信号，f_m接入 SAW多通道调频器为基准信号，fc₂接入SAW多通道调频器为窄脉冲定时信号，在SAW多通道 调频器生成n组无源调频信号，接入时分电路编码为n路SAW频率递增排列的时分脉冲群， 经限幅器、上变频、T/R₃、倍频与功放、T/R₂、环形器馈给收/发天线阵列发射，频率合成器 输出f_L′接入下变频为本振信号，f_r接入边带倒置电路为本振信号，f_i接入SAW多通道目标信 号提取电路为中频相干检波基准信号，n路回波信号经收/发天线阵列、波束转换开关、坏形 器、T/R₁、高放、下变频、中放、边带倒置电路，在时分电路时序异步选通门选取n组按发 射SAW频率编排的目标信号，经SAW多通道目标信号提取电路、数据缓冲器FIFO接入DSP的 数据总线，DSP与MCU数据总线、地址线、控制线经双口存储器RAM汇接并提供仲裁信号，MCU 输入/输出接口I/O分别接入光栅扫描图像显示器CRT、声光报警器、方向舵控制器、减速器、 点火/熄灭控制器、键盘，DSP软件设计片内分组时分复用数据重排、动目标显示MTI、快速 傅里叶变换FFT、距离旁瓣抑制、恒虚警处理CFAR，MCU系统软件编程包括主程序和数据采 集、数据处理、对象控制子程序，中放自动增益控制AGC电压经滤波、放大接入高放、中放 AGC控制端；