田道坤 李斌

摘要：微波雷達在位移與距離測量領域占據(jù)重要地位，對提升位移、距離測量精準性、實效性具有重要作用?；诖耍疚膹奈⒉ɡ走_距離測量原理出發(fā)，以具有現(xiàn)階段常用的調頻連續(xù)波雷達、脈沖超寬帶雷達以及步進頻率連續(xù)波雷達的距離測量技術進行了簡要分析，以供參考。

關鍵詞：微波雷達；距離測量；測量技術

引言：

在位移與距離測量中，微波雷達傳感技術具有廣泛應用性，可有效提升位移與距離測量進準確性，實現(xiàn)遠程與進程距離測量，降低外界環(huán)境（雨霧、粉塵等）對距離測量的影響。目前，基于微波雷達的距離測量技術已經在建筑、軍事等民用領域得到有效應用與推廣。為進一步認知基于微波雷達的距離測量技術，促進距離測量技術的創(chuàng)新與優(yōu)化發(fā)展，本文從距離測量原理、特點，就基于微波雷達的距離測量技術進行了如下分析。

1微波雷達傳感技術

微波雷達是雷達系統(tǒng)中的重要組成部分，是一種獨特的電學器具。微波作為無線電波具有較強的方向性與速度傳播性，在遇到阻礙物后可進行放射，而雷達通過接受電波反射信號，可實現(xiàn)對目標物距離的有效測量。隨著微波雷達傳感技術的不斷研究，微波雷達傳感技術呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展趨勢，根據(jù)雷達發(fā)射信號可將其分為單頻雷達與寬帶雷達另種類型，其中單頻雷達主要以單頻微波連續(xù)波信號（continuous wave，簡稱CW）為發(fā)射信號，在高精度位移與速度測量中具有廣泛應用型；而寬帶雷達主要以IRUWB（Impulse Radio Ultra-wideband，脈沖超寬帶）、SFCW（Stepped Frequency Continuous Wave，步進頻率連續(xù)波）、LFMCW（linear Frequency Modulation Continuous Wave，線性調頻連續(xù)波）等具有一定帶寬的信號為發(fā)射信號，可實現(xiàn)多目標測距，并進行目標的空間定位[1]。

2基于微波雷達的距離測量技術

在基于微波雷達的距離測量中，微波雷達發(fā)射信號的不同，其測量原理、位移與距離測量系統(tǒng)組成結構、測量效果也不同?；诖耍饕虲W雷達、IRUWB雷達、SFCW雷達的距離測量技術進行簡要分析。

2.1單頻連續(xù)波（CW）雷達距離測量技術

距離測量原理：基于單頻連續(xù)波（CW）雷達的距離測量技術主要是通過雷達向被測量目標發(fā)射單頻微波信號，通過計量目標回波信號與發(fā)射信號之間存在的相位差，達成距離測量目的。

距離測量特點：基于單頻連續(xù)波（CW）雷達的距離測量技術，其系統(tǒng)結構相對簡單，主要以單頻微波源為載體，進行發(fā)射信號與目標反射信號的解調，獲取相位移動信號實現(xiàn)距離的準確測量。其測量結構的精準性相對較高，例如，Kim-S等人（2004）基于單頻連續(xù)波（CW）雷達距離測量技術原理，采用系統(tǒng)結合法將中頻子系統(tǒng)與毫米波子系統(tǒng)相融合，構建了多功能毫米波傳感器，在有效改善模擬混頻器相位非線性問題的基礎上，進一步提升了系統(tǒng)距離測量的靜準確性。并在試驗研究中發(fā)現(xiàn)，位移測量的分辨率超過10m，距離測量誤差控制在了27m以內。

2.2脈沖超寬帶（IRUWB）雷達距離測量技術

距離測量原理：基于脈沖超寬帶（IRUWB）雷達的距離測量技術，主要是IRUWB雷達系統(tǒng)通過向被測目標發(fā)射脈沖超寬帶信號，通過計量發(fā)射信號與目標回波信號的時間差，達成距離測量目標。

距離測量特點：基于脈沖超寬帶（IRUWB）雷達的距離測量技術，其所發(fā)射的微波脈沖信號，脈沖寬度較窄。IRUWB雷達系統(tǒng)結構相對簡單，在距離測量過程中可依靠單個計時器進行實踐。但是在距離測量過程中，要想提升測量結果的精確度，需加強系統(tǒng)硬件性能，實現(xiàn)計時器、雷達脈沖發(fā)射裝置以及微波接收解調的強化。同時在時間差測量過程中，可依托軟件進行閾值判斷或脈沖互相關運算。通常情況下，基于脈沖超寬帶（IRUWB）雷達的距離測量技術，根據(jù)時間差進行計量可同一時間內多個目標距離測量需求的有效滿足，其測量靜準確相對較高。

2.3步進頻率連續(xù)波（SFCW）雷達距離測量技術

距離測量原理：基于步進頻率連續(xù)波（SFCW）雷達的距離測量技術，其工作原理在一定程度上與LFMCW雷達系統(tǒng)（系統(tǒng)向被測目標發(fā)射頻率可以根據(jù)時間變化的連續(xù)變化微波信號，依據(jù)信號之間混頻得到的差拍信號，實現(xiàn)距離測量）存在相似性，不同之處在于：SFCW雷達所發(fā)神的信號為隨實踐步進變化的正弦信號，利用信號之間的干涉相位，實現(xiàn)距離測量。SFCW雷達適用于高精度結構位移與變形測量，在結構監(jiān)測、目標距離測量等領域具有廣泛應用型。

結論：

微波雷達傳感技術是位移與距離測量系統(tǒng)中的關鍵技術之一，對滿足不同領域位移與距離測量需求，提升距離測量質量與效率具有積極影響作用。隨著微波雷達測距傳感技術理論與實踐研究的不斷深入，在未來發(fā)展過程中，基于微波雷達的距離測量技術將在眾多領域中得到廣泛應用，而距離測量產品的穩(wěn)定性與可靠性、精準性需進一步提升，在無源、有源探測、多目標監(jiān)測、全過程動態(tài)監(jiān)測等方面有待進一步研究。

參考文獻：

[1]鄭大青，胡順仁，李雙，劉偉.大型建筑的有源微波相位雷達位移測量方法[J].儀器儀表學報，2018，39（04）：44-52.

作者簡介：田道坤（1978--），男，河南省濮陽市人，民族：漢，職稱：工程師，學歷：本科，研究方向：雷達測控技術。