科研动态丨我校联合中电14所成功研制高精度微波光子视频成像雷达

发布时间:2017-05-18浏览次数:3143作者:网宣来源:电子信息工程学院供图:雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室

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光学成像装置(相机、激光雷达等)是自动驾驶汽车、无人机等智能装置的眼睛,但其一般难以在大雾、下雨、雾霾、黑夜等恶劣天气或黑夜工作,也难以辨别阴影中的运动目标(如突然从树丛里窜到路上的人或动物等),造成极大的安全隐患。微波成像虽然可以全天候工作且具有穿透能力,但面临着成像精度差、处理速度慢以及实时性差等关键挑战,难以在民用产品中广泛应用。此外,航天中对空间碎片的防范、反恐中发现遮挡中的目标等国防应用也对高精度实时成像雷达有着迫切需求。


近日,我校雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室与中国电科14所智能感知实验室共同研制出微波光子雷达实时成像系统,成功地突破了微波成像成像精度差、处理速度慢以及实时性差等难题,实现了对小尺寸目标的实时高分辨成像。该系统采用微波光子信号产生技术产生了高线性度的宽带线性调频信号,信号瞬时带宽覆盖整个K波段;同时采用了微波光子信号处理技术对宽带雷达回波信号进行实时信号处理,在不损失信息量的前提下极大的压缩了数据量。因此,研究人员不仅利用低成本信号处理机就成功的提取了回波信号中的图像信息(成像分辨率优于2厘米),还实现了较快的图像帧率,从而让人们可以以视频的方式高精度的观测目标。中国电科14所评价该工作“国际上首次成功实现了对小尺寸目标的实时高分辨成像,成像精度优于2厘米”,“攻克了宽带信号产生、宽带实时成像处理这两大技术难题,拓展了雷达在军民领域的应用前景,更为下一代宽带多功能雷达奠定了坚实的技术基础”。


微波光子雷达作为雷达发展的新形态,具有高频率、大带宽、低损耗、结构小型紧凑、重量轻以及抗电磁干扰能力强等潜在优势,能有效克服传统电子器件的技术瓶颈,改善和提高传统雷达多项技术性能,为雷达等电子装备技术与形态带来变革。我校于2010年底引进刚满28周岁、正在加拿大渥太华大学从事博士后研究的潘时龙博士,直接聘为正教授,开辟微波光子学研究方向。2013年,我校雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室获批立项,成为微波光子雷达研究和人才培养的重要基地。过去六年,我校微波光子学研究团队主持了国家重大仪器研制项目、国防973课题等7项国家级重大项目(课题),在微波光子高精度测量、微波光子成像雷达、微波光子卫星载荷及全光射频航电系统上形成了鲜明的特色,发表学术论文240余篇(其中SCI收录110余篇),申请国家发明专利43项(其中授权23项),获得了日内瓦国际发明展特别金奖(展会最高奖)、中国光学工程学会一等奖、教育部自然科学奖二等奖等重要成果奖励。团队主要成员入选科技部中青年科技创新领军人才、国家优青、中组部青年拔尖人才、江苏省优青等人才计划十余次。


图1 意大利光子网络国家实验室双波段微波光子雷达成像结果(分辨率低)


图2 我校和中电14所联合研制的微波光子雷达实时成像系统


图3 小目标待测物及实时成像结果