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中国电科14所智能感知实验室联合南航成功研制微波光子实时成像系统

时间:05-23 来源:mwrf 点击:

无杂散动态范围(SFDR)和相位噪声电平。该项目于2013年取得重大进展,所研制的单站单通道PHODIR样机成功实现对非合作民航客机的跟踪与测量。

中国电科14所智能感知实验室联合南航成功研制微波光子实时成像系统

图4

二、双波段微波光子雷达

2015年6月,研究小组将PHODIR雷达扩展至两个频段,系统核心是一个双波段射频发射机和一个双波段射频接收机。在意大利SanBenedetto del Tronto港口对双波段雷达进行了外场验证。下图B和C分别是SEAEAGLE雷达和双波段微波光子雷达X频段分系统的PPI图像,两图像符合极好,证明该双波段雷达样机已达到了商用先进雷达的性能。

微波光子雷达的内在相参性能够省去数据融合时复杂的相位校准算法。下图A是目标A的图像,图B和C分别为S、X波段探测到的一维距离像,图D是利用上述融合算法合成的一维距离像,此时图中显示出了更多的细节。根据船体实际结构,可以看到船尾部有更多的散射源(绞盘),上层形状显示桅杆和背部隔板分离。

中国电科14所智能感知实验室联合南航成功研制微波光子实时成像系统

图5:目标船(A)以及采用S波段(B)、X波段(C)探测得到的一维距离像,(D)融合后的结果

2016年5月,实验小组实现了对空中和海上非合作目标的ISAR成像。

中国电科14所智能感知实验室联合南航成功研制微波光子实时成像系统

图6:(A)波音737-800飞机,(B)和(C)是利用S波段和X波段对该飞机的ISAR成像结果;(D)目标油轮,(E)和(F)是S波段和X波段对油轮的ISAR成像结果

三、雷达/通信集成系统

2016年5月,PHODIR小组搭建了一个雷达/通信双用途原型机,该原型机基于同一个天线和光子收发机完成雷达与通信信号的接收和检测,可同时执行监视与通信任务,且两分系统之间不会互生干扰。未来,该原型机可利用同一个光子收发机和天线完成信号的产生、发射、接收和检测,实现真正意义上软硬件共享的的雷达/通信一体化系统。

四、激光雷达/雷达集成系统

激光雷达因具有更好的指向性和空间分辨率,被广泛用于测距仪、测速仪和成像系统。但激光雷达对粗糙目标和大气湍流产生的斑点噪声非常敏感,它会使得多普勒谱线展宽,从而限制速度分辨力。2015年2月,PHODIR小组基于一个MLL将激光雷达系统和微波光子雷达系统集成起来,减小了硬件和功耗负担,提供了多角度环境感知的能力。下文介绍该系统原理以及它在速度测量方面的鲁棒性和灵活性。

五、用于下一代SAR成像系统的光子前端(GAIA

GAIA(2012~2015)项目属于欧盟第七框架计划,旨在开发用于SAR天线系统的光子技术,包括了天线上光信号分布、利用光子集成电路实现收/发天线单元上宽带信号(覆盖Ku波段)的实时延迟控制、适应于大型可移动天线的光缆捆束以及X波段天线阵列模块。最终该项目将设计一套可实现尺寸、重量、复杂度和成本效益的完整的光实时延迟模块化SAR天线系统。

六、多功能光学可重构扩展设备项目

欧洲防务局的"多功能光学可重构扩展设备"(MORSE)项目旨在开发一种具备波束形成功能、同时多种射频功能和阵元动态可重构能力的天线架构,开发或巩固光学域使能技术,搭建样机进行概念实验验证,以用于海洋系统、地基、无人机、机载预警和机载截获系统中,包括雷达监视与跟踪、雷达高分辨率、SAR、电子战、通信和导弹指挥链路等。MORSE由SELEX、BAEsystem和SAAB公司共同承担,总费用约460万欧元。

七、俄罗斯"射频光子相控阵"项目

2014年11月,俄罗斯高级研究基金会联合无线电电子技术公司(KRET)发起了"射频光子相控阵"(ROFAR)项目,该项目为期4.5年,投资6.8亿卢布(约1000万美金),旨在开发基于光子技术的通用技术和元器件,制造射频光子相控阵样机,并用于下一代雷达和电子战系统。为此,KRET成立了专门实验室,目前正处于天线单元研发阶段。未来,这些射频光子相控阵单元有望用于俄罗斯"智能蒙皮"计划中,即将ROFAR单元集成在T-50等先进战机蒙皮上,集无源侦收、有源探测、电子对抗和隐秘通讯多功能于一体,实现360º全覆盖扫描和机上资源的一体化调度;ROFAR也有可能安装在俄罗斯正在研制的飞艇上,利用飞艇大表面优势,将天线阵列分布于蒙皮上,为俄罗斯提供导弹预警。

ROFAR相控阵阵列可用于俄罗斯飞艇、战机的智能蒙皮

图7:ROFAR相控阵阵列可用于俄罗斯飞艇、战机的智能蒙皮

八、美国集成光子创新计划

美国集成光子研究所(AIM-Photonics,原称IP-IMI)于2015年7月正式成立。作为美国制造业创新网络的第六家机构,该研究所旨在开发新型快速的光子集成制造技术和工艺方法,促进光子集成电路的设计、封装、测试与互连,构建从基础研究到产品制造的、全产业链集成光子学生态平台,从而解决高动态范围、超低损耗、宽带光子集成芯片和微波频率电集成芯片的大规模制造难题。AIM-Photonics将获得1.1亿美元的联邦政府资金投入,以及超过5亿美元的由地

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