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毫米波雷达在搜索和警告应用
2020-12-24
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跟踪雷达

图4 跟踪雷达

雷达的搜索和警告功能是大多数人认识到的功能。它是对物体的检测(例如,地面雷达在雷达屏幕上查看正在飞行中的飞机,或者舰载或机载雷达查看陆地上的地面)。由于雷达天线的多次扫描(旋转),此类“目标”通常会被信号击中多次。您会注意到这种雷达系统的典型区域是在机场。它们的天线在较小的机场尤为明显,在那里它们更明显并且可以看到旋转。在较大的机场,许多天线都受到圆顶保护,它们位于较偏远的地区。可见这种雷达系统的另一个区域是在航运港口和码头。货轮,油轮,游轮和休闲游艇上都装有雷达系统,带有旋转天线,用于导航和天气监测。

跟踪和测量应用

通过搜索功能(扫描)检测到目标后,在某些情况下,最好停止扫描并使雷达波束聚焦在目标上。这称为跟踪。跟踪和测量雷达“锁定”或停留在目标上,并在一定距离或特定时间段内对其进行跟踪。当锁定到目标时,可以测量许多参数,例如目标大小,范围,速度,加速度和其他可用于识别和表征的特征。这些雷达系统的典型军事应用是枪支控制和导弹制导。图4显示了典型的跟踪雷达系统。

影像应用

成像雷达形成的图像通常是二维或三维图像,通常是方位角和范围坐标(请参见图5)。典型的机载应用是对地面特征进行成像。当雷达在地面上移动时,将处理多个雷达回波以形成图像。这种类型的系统还可以用于分析应力断裂的机械系统,以及用于某些医疗应用的(非常低功率的发射器)分析,并且可以提供肿瘤的三维图像以帮助癌症诊断。

 成像雷达无人机吊舱(a)和成像雷达显示屏(b)

图5 成像雷达无人机吊舱(a)和成像雷达显示屏(b)。

多普勒雷达

多普勒雷达最初被设想用于难以检测运动目标的山区地形。在多普勒雷达问世之前,飞机很容易滑入山区并几乎未被发现进入目标。传统的雷达不会指示移动目标,而只是指示目标,它可能是一架实际的飞机或一座山。

多普勒效应最初是由克里斯蒂安·多普勒(Christian Doppler)在1842年描述的,通常是在进站的火车吹口哨时站在一个交叉路口来证明的。人们注意到火车接近然后通过时声音的音高发生了变化。根据音高的变化,可以确定火车的速度。这是使用非常精确的多普勒雷达系统的警察“速度陷阱”的基础(参见图6)。这样的系统难以及时检测以使驾驶员减速。通常在雷达检测器检测到雷达的发射信号时,为时已晚。雷达系统已经记录了您的速度。

 警察多普勒雷达

图6 警察多普勒雷达。

多普勒系统检测并跟踪移动目标。从雷达发射机以一定频率发送信号。当信号撞击目标时,它将信号反射回接收器。返回接收器的频率决定了目标的速度。如果目标正在向接收器移动,则接收频率比发射频率高与其相对速度成比例的量。类似地,如果目标远离接收器,则接收频率会降低。

除了军事和警察雷达应用之外,例如,可以在制造中找到系统,其中必须确定产品在装配线上的位置和速度,以便在特定时间和特定位置执行某些操作。天气雷达可以极大地影响我们现代文明世界的应用,它可以预测龙卷风和飓风等恶劣天气的路径。多普勒天气雷达系统可以发现并跟踪风暴。这使气象局可以在暴风雨来临之前警告并疏散人员。其他应用包括用于汽车防撞系统和备用辅助设备的雷达,以及超市和购物中心常见的自动开门器。