Green 版 (精华区)

发信人: dragon (猎鹰), 信区: Green
标  题: 合成孔径雷达探测地雷 
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年06月28日09:30:26 星期三), 站内信件

无论是在战场上作战还是冲突结束后的人道主义扫雷救援活动，探测地雷
或雷场都是十分紧迫的任务。雷场有大有小，地雷既可以埋在地下也可以布设
在地表，除了沙漠中的雷场以外，大多数雷场都被植物（包括低矮的灌木或浓
密的树叶）所掩盖；布雷的手段更加现代化，遥控布雷和战车布雷能神速地制
造新雷场；而且雷的构造也在不断发生变化，不使用或较少使用钢铁，大量使
用便宜的易加工的塑料。面对挑战，扫雷也必须开辟新的途径。首先考虑的是
要在大范围内经常搜集新、旧雷场信息，至少每天数次，这样遥控远程传感器
探雷系统的研究便提到了议事日程上。
英国政府正在投资一项遥控雷场探测系统(REMIDS)技术演示项目(TDP)，目
标是 研制一种能够产生图像并用来辨别雷场位置的机载系统。项目的重点是 探
测浅埋或在地表的反车辆金属地雷及塑料地雷雷场，当然也包括散雷。
该机载系统采用了两种可互补的传感器：一个是测定偏振的红外热像仪，
另一 个是超宽波段合成孔径雷达。因为红外热像仪工作在红外频谱段，雷达工
作在 微波频谱段，能干扰红外热像仪探测的伪装就干扰不了雷达，反之亦然。
所以 采用红外热像仪和合成孔径雷达两种传感器可以大大提高对地雷的探测性
能。
这两种传感器目前正处在研制阶段，最初的系统试验计划在2000年进行。
本文重点介绍该项目中由英国防御评估研究局管理、系统工程与评估有限
公司 研制的超宽波段合成孔径雷达系统。
超宽波段合成孔径雷达系统的性能简介
超宽波段合成孔径雷达系统的性能特点为：
(1) 高分辨率，用以确定单个地雷的位置；
(2) 高识别能力，用以从目标中排除非地雷；
(3) 良好的穿透能力，用以探测埋在树叶和碎石中的地雷；
(4) 大区域覆盖率，能绘出标有地雷的整个雷场的地图。
这种超宽波段合成孔径雷达系统采用脉冲雷达与合成孔径技术结合，可以
提供高 分辨率。把雷达带宽扩展到低端射频频率就具有了对树叶或地表 穿透能
力。另外，宽频谱回波中有关目标的信息十分丰富，其中包括把地雷与 非地雷
的差异变为和频率变化有关的信息，经过特殊的信号处理，真实的地雷 信息构
成了雷场地雷分布图像。最终，在安装有这种系统的飞机平台上可以获 得宽幅
覆盖和快速率的地面雷场探测成像。
定位地雷的距离和方位角都要求有高的分辨率，同时也需要减少周围物体
(如有 碍地雷探测的青草)的反射或干扰。由于雷达的距离分辨率与脉冲宽度成
反比， 因此窄脉冲能获得高的分辨率。遥控雷场探测系统将采用100皮秒数量级
的窄脉冲。
雷达的方位角分辨率与其天线孔径成正比，要获得高的方位角分辨率必须
使 天线孔径足够大，但是把大尺寸孔径的天线安装到飞机平台上是完全不实际
的。 所以，遥控雷场探测系统将采用性能良好的合成孔径技术。
合成孔径雷达随着平台沿已知轨道运行，发出大量脉冲，好比巨大天 线发
出脉冲，接收的回波在实际小天线内被合成， 然后根据距离轨迹聚焦原理经信
号处理器处理产生图像。
系统工作时，发射子系统发射持续时间很短(约100皮秒)的几千伏高压脉
冲，并 馈入发射天线，隔开的接收天线将回波信号馈送到接收机的电子部分，
以便高 频采样(以10000兆赫的频率)和数字化，这些信号与平台上差分全球定位
系统数 据一起记录，在平台上实时进行合成孔径雷达信号处理，不断提供有一
定可信 度的信息。
地面站配备数据再显示、高分辨率的合成孔径雷达处理和成像分析专用设
备。
超宽波段合成孔径雷达的关键技术
设计超宽波段合成孔径雷达主要应解决下述关键技术：
(1) 射频干扰问题
超宽波段合成孔径雷达由于其自身频带很宽，因此对射频干扰敏感。而作
战环境崐下射频干扰会越来越严重，象移动电台、手机、卫星通信和电视发射产
生的干 扰杂波信号可能比雷达回波信号还大。合成图像上降低射频干扰影响的
技术类 似于限制噪音影响用的那些技术，包括提高发射功率(它受发射机和天线
的约束) 和脉冲重复频率。
另外，通过在数据处理过程中使用射频频率干扰衰减算法，来进一步降低
射频 干扰。
(2) 合成孔径雷达数据处理和运动补偿问题
输入合成孔径雷达处理器的每个脉冲信息应该包括精确的雷达平台位置数
据， 如果这种位置数据有误差，那么就意味着来自每个脉冲的信号分量将不能
正确 地加到一起，因此，目标也就离开了聚焦点。由于杂波能量能简单地重新
排列 ，总能量不变，所以缺少聚焦点就会降低成像中的目标清晰等级。如果偏
离的影 响严重，在所得图像中，它就不可能从背景杂波中分辨出地雷。当以合
成孔径 的长度测量时，系统的潜在分辨能力较好，因此获得的平台位置和运动
数据的 精度就更高。
通常，解决平台位置数据的最佳方法是在平台上安装一台全球定位系统。
当发射 一个脉冲时，可以采用该系统给定的平台状态来确定平台的位置。
在时域上可采用一种过滤背景放映技术，补充合成孔径雷达数据处理。这
种技 术以相干方法处理每个脉冲的能量。从单个脉冲中仅能获得距离信息，并
且这个 信号能够由距平台一定距离处的地面上任何点产生。对下一个脉冲来
说，平台已 有少量移动，因此，这“一定”的距离也稍微变化了，当这个脉冲
被加上去时 ，出现了图形。在合成孔径内的所有脉冲都加起来也就产生了最终
的图像。
在时域中的处理可以直接采用运动补偿算法，该算法能减少射频频率干
扰。
塑料地雷和金属地雷在图像上呈现出不同的时域特征，塑料地雷产生一个
光亮的 信号，比镜面反射大，它在图像上呈现两个圆点，而金属雷则不同，据
此可以 分辨出塑料地雷和金属地雷。
 
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         ------没有比人更高的山，
                   没有比脚更长的路。

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