[发明专利]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

权利要求书

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，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；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；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；

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，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；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；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；

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，雷达开机后，首先使激光器工作在所需波长和功率；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；根据目标大体位置选择光延时长度；根据发射支路的选择，调整接收支路低噪放的增益；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。

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。

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，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。

4.一种实现根据权利要求1-3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；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。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述调制器为马克-詹德尔调制器，在所述光滤波模块后可添加光放大器进行光信号放大。

6.根据权利要求4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。