吳亮

摘要： 針對常規(guī)生命探測方法所存在的測距分辨力不高、在雜波環(huán)境中難以檢測到微弱生命信號、沒有橫向（方位）探測能力等缺陷，該文提出一種采用MIMO陣列信號空時兩維優(yōu)化的生命探測方法，結(jié)合不同發(fā)射波形的頻率差，進行綜合脈沖處理以獲得高的距離分辨率，解決距離定位問題。同時通過收發(fā)“同時波束形成”，并且結(jié)合超分辨陣列信號處理方法來提高空間定位能力，并且通過自適應(yīng)波束形成技術(shù)來提高系統(tǒng)抗干擾能力，以及通過長時間積累方法提高對目標速度分辨率。新方法具有距離、角度定位精度高，抗干擾能力強，同時具有精細的速度分辨潛力，在災(zāi)害環(huán)境下地雜波中對低頻生命信號檢測能力更強。

關(guān)鍵詞：稀布陣雷達 ；生命探測；災(zāi)害

中圖分類號：TP182 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）08-1843-03

1 概述

雖然對生命探測雷達來說，其生命的呼吸和心跳信號都是準周期信號，檢測難度看似不大，但存在許多問題，如探測時定位精度差，在雜波環(huán)境中檢測低頻弱信號難等。因而需要研究如何把MIMO體制應(yīng)用于生命探測雷達領(lǐng)域，提高系統(tǒng)的測量性能。在設(shè)計中綜合考慮系統(tǒng)的工作頻率、收發(fā)天線的孔徑、重量、機動性能、供電等相關(guān)指標的優(yōu)化設(shè)計。 如何利用陣列信號長時間積累處理能力，提高抗干擾能力以及對低頻目標在雜波中的檢測能力 是需要研究的內(nèi)容。該系統(tǒng)具有抗干擾能力強以及速度分辨能力精細等特點，目前在生命探測領(lǐng)域鮮有相關(guān)研究。

2 生命探測系統(tǒng)方案

進行MIMO體制的生命探測雷達基本信號流程如下，數(shù)字陣列模塊里的多通道激勵發(fā)射多路正交信號，通過功率放大，通過平板陣列天線輻射處理后，接收天線將信號接收。通過空時解碼，對接收信號做發(fā)射陣列信號脈沖綜合處理。生命探測系統(tǒng)性能設(shè)計提升的設(shè)計，需站在陣列信號處理角度，通過計算機仿真，解決系統(tǒng)處理的關(guān)鍵技術(shù)。

在收發(fā)分置雷達中可采用FMCW信號波形，其具有高脈壓比，這樣能夠解決距離分辨率和作用距離之間的矛盾，而且連續(xù)波可以減小雷達的發(fā)射功率， 從而有效減少系統(tǒng)體積、重量、造價。設(shè)信號周期為T ， 調(diào)頻帶寬為[Bu]. 假設(shè)系統(tǒng)有[Ne]個發(fā)射天線， 天線頻率間隔為

生命探測雷達的工作頻率選擇的依據(jù)有兩點： 1） 穿透后衰減不大； 2） 滿足一定的分辨率要求。頻率的選擇需要在分辨力和穿透力之間折衷， 一般可采用GHz 量級的電磁波， 如L、S、C 波段。設(shè)計者需要站在系統(tǒng)設(shè)計角度上，綜合考慮需求，探測能力，重量，功耗等等，初步建立系統(tǒng)方案架構(gòu)。系統(tǒng)設(shè)計方案系統(tǒng)工作見圖2。

常規(guī)雷達波束在空間上掃描搜索的工作方式使得系統(tǒng)駐留時間有限。為了保持一定的角分辨力，而掃描時間又允許改變，解決的方法之一是采取“寬發(fā)窄收”（即接收波束為窄波束，以保持一定的角分辨力，同時將發(fā)射波束加寬）。在寬發(fā)射波束覆蓋的區(qū)域里，有多個接收波束同時接收，顯然接收波束的駐留時間的延長與發(fā)射波束的加寬成正比，但向一定方向的發(fā)射功率與發(fā)射波束的加寬成反比。在駐留時間內(nèi)接收的回波能量是相同的，若能有效的進行相干積累（相當于匹配濾波），兩種方式的作用距離相同。

3 結(jié)束語

MIMO體制的生命探測系統(tǒng)的好處是：發(fā)射寬波束，接收同時形成多波束覆蓋發(fā)射空域技術(shù)。在這種體制下，系統(tǒng)可采用長時間使用“凝視探測”技術(shù)，故系統(tǒng)可具有良好的速度分辨能力，在雜波環(huán)境中對微動多個弱目標的檢測性能大大提升，該設(shè)計方法實踐意義強。

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