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[电子信息技术] 中国首台微波光子雷达诞生,分辨率比国际高一个数量级

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fly2014 发表于 2017-6-13 09:08 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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http://tech.ifeng.com/a/20170613/44637518_0.shtml
中科院电子学研究所网站6月12日披露,该所成功研制出中国第一台微波光子雷达样机,并通过外场非合作目标成像测试,获得国内第一幅微波光子雷达成像图样,在图像分辨率上比国际水平高出一个数量级。
中国第一台微波光子雷达诞生
雷达具有全天时全天候对目标探测、成像的能力,在军事民用上具有广泛应用。传统雷达以电子为载体实现信号的产生和处理,分辨率和处理速度因电子器件的带宽限制而存在提升瓶颈,难以满足未来应用对高性能雷达的需求。而微波光子雷达,以光子为信息载体,利用丰富的光谱资源和灵活的光子技术,能够更好、更快地产生和处理雷达宽带信号,具有快速成像、高分辨率和清晰辨识目标的能力。
微波光子雷达样机的研制负责人李王哲研究员告诉科技日报记者,研究团队对雷达总体光子架构设计、雷达信号光子产生和光子压缩处理,以及成像算法等关键技术进行了攻关;在经过实验平台原理验证、微波暗室转台实验、系统集成联调和外场试验等一系列测试后,成功实现了对空中随机目标——波音737飞机的快速成像。图像成图快、分辨率高,从中可以辨识如发动机、尾翼、襟翼导轨及其数量等飞机细节,充分展示了微波光子雷达的优势。据介绍,在已知报道的微波光子雷达中,该部雷达的外场成像分辨率最高,比国际同类雷达提高了约30倍,并具有将分辨率继续提升一个数量级的潜力。
微波光子雷达对目标精细结构和特征的快速识别,使其不仅能够应用于作战平台对小型化目标的实时辨识,也能为无人智能设备提供准确的环境信息,在军民两栖领域具有重要意义。

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东方流水 发表于 2017-6-13 09:11 | 只看该作者
希望是真的成果,尽早实用化
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liyue1997b 发表于 2017-6-13 15:24 | 只看该作者
激光雷达?可见光?不知道在说啥
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poweru235 发表于 2017-6-13 22:06 | 只看该作者
应该是能反隐身吧
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红水兵 发表于 2017-6-14 03:06 | 只看该作者
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
http://newsweb.nuaa.edu.cn/2017/0518/c743a41868/page.htm

发布时间:2017-05-18浏览次数:1474 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


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
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红水兵 发表于 2017-6-14 03:09 | 只看该作者
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。


右二讲解者为潘时龙教授
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红水兵 发表于 2017-6-14 03:14 | 只看该作者
liyue1997b 发表于 2017-6-13 15:24
激光雷达?可见光?不知道在说啥

电子所成功研制国内首部微波光子雷达
时间:2017-06-12

 中科院电子所成功研制出国内第一台基于微波光子技术的雷达样机,并进行了外场非合作目标的逆合成孔径成像测试,获得了国内第一幅微波光子雷达成像图样,推动了新技术新体制雷达研究的发展。首部微波光子雷达采用双站雷达体制和光子架构,在发射机和接收机的射频前端分别引入雷达信号微波光子产生和去调频接收技术,能够支持宽带工作,具有提升距离向分辨率的潜力。外场获得的图像分辨率比已知报道的国际同类微波光子雷达提高一个数量级,图像清晰度也有明显提升。



 微波光子雷达研究是结合了微波光子技术和雷达技术的一个多学科交叉领域,是电子所面向新技术新体制雷达研究的重点培育方向之一。微波光子雷达的研究,依托于电子所一室,得到了中科院科技创新重点部署项目、中科院率先行动计划、微波光子成像雷达技术验证测试平台修购项目的支持;同时一室引进具有微波光子学背景的海外青年千人李王哲研究员和李若明博士入所开展工作,结合一室在雷达技术方面的专业力量和研究经验,通过不同学科间的碰撞融合、不同专业技术人员间的交流协作,有力推动了微波光子雷达研究在一室的发展。从2015年下半年开始,相关专业团队团结一致,克服困难,协同创新,先后完成了微波光子成像雷达系统设计论证,宽带雷达信号的光子产生和光子去调频接收等关键技术攻关,以及相关成像算法研发。在经过实验室原理验证、暗室点目标成像实验和系统集成联调后,最终实现了在外场对非合作目标的成像测试,成功验证了该部微波光子雷达的可行性。研究成果已经被国际期刊《Optics Express》(《光学快讯》)接收,即将发表。

  在此次外场测试中,对包含波音737飞机在内的不同机型、不同距离、不同视角下进行了成像测试。得益于微波光子雷达架构,以及光子技术在宽带信号产生、处理以及系统杂散抑制等方面的独特优势,微波光子雷达成像图像能够清晰的识别目标的结构细节,比如飞机发动机、尾翼以及襟翼导轨等结构,展示了微波光子雷达对目标结构特征的辨识能力,对比发表在《自然》杂志上的国外微波光子雷达系统所进行的外场成像结果,如图2所示,电子所的微波光子雷达系统成像结果具有明显的改善。接下来该方向的研究工作将进一步提升微波光子雷达成像性能,并继续探索微波光子技术在不同体制雷达中的应用价值。



第一部国内微波光子雷达样机的研制成功填补了国内在该研究领域的空白,推动了光子技术同传统的微波系统尤其是雷达系统的融合,标志着未来的雷达技术和系统的新的发展阶段,为未来新体制雷达系统的诞生奠定基础。(一室 李王哲)
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红水兵 发表于 2017-6-14 21:02 | 只看该作者
liyue1997b 发表于 2017-6-13 15:24
激光雷达?可见光?不知道在说啥

雷达,毫米波波段,先进逆合成孔径雷达技术。
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红水兵 发表于 2017-6-14 21:03 | 只看该作者
poweru235 发表于 2017-6-13 22:06
应该是能反隐身吧

反隐身是用途之一,实际更广泛。高精度雷达成像技术,所有目标识别用途都可以用上。
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chencn@ustc.edu 发表于 2017-6-15 00:02 | 只看该作者
红水兵 发表于 2017-6-14 21:03
反隐身是用途之一,实际更广泛。高精度雷达成像技术,所有目标识别用途都可以用上。

看内容应该与反隐身没有一毛钱关系,还是用雷达扫描,不过是后处理用光子取代电子。本身并没有增强雷达本身截获较小雷达截面积的功能。好处是实时全天候穿过大雾、下雨、雾霾、黑夜等恶劣天气或黑夜等情况下成像。。。应该是更适合侦查目标,比如让敌方的烟雾干扰等手段失效。。。
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红水兵 发表于 2017-6-15 03:32 | 只看该作者
chencn@ustc.edu 发表于 2017-6-15 00:02
看内容应该与反隐身没有一毛钱关系,还是用雷达扫描,不过是后处理用光子取代电子。本身并没有增强雷达本 ...

这种武断的结论是哪里来的?光子取代电子又是什么民科论点?雷达截面积一说更加无从谈起了。什么云雾恶劣天气,你这些信息都是从哪里蹦出来的?
莫名其妙
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chencn@ustc.edu 发表于 2017-6-15 07:51 | 只看该作者
红水兵 发表于 2017-6-15 03:32
这种武断的结论是哪里来的?光子取代电子又是什么民科论点?雷达截面积一说更加无从谈起了。什么云雾恶劣 ...



我的看法错误在哪里?麻烦告之
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顺理成章 发表于 2017-6-15 09:15 | 只看该作者
中科院电子学研究所成功研制出中国第一台微波光子雷达样机,在图像分辨率上比国际水平高出一个数量级。这‘中科院电子学研究所’真是厉害了!
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liyue1997b 发表于 2017-6-15 10:06 | 只看该作者
红水兵 发表于 2017-6-14 21:02
雷达,毫米波波段,先进逆合成孔径雷达技术。

毫米波雷达 很好理解
微波光子雷达 是什么鬼
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红水兵 发表于 2017-6-15 10:08 | 只看该作者
chencn@ustc.edu 发表于 2017-6-15 07:51
我的看法错误在哪里?麻烦告之
看内容应该与反隐身没有一毛钱关系,还是用雷达扫描,不过是后处理用光子取代电子。本身并没有增强雷达本身截获较小雷达截面积的功能。好处是实时全天候穿过大雾、下雨、雾霾、黑夜等恶劣天气或黑夜等情况下成像。。。应该是更适合侦查目标,比如让敌方的烟雾干扰等手段失效。。。


错误太多了。把你说大话的本事拿出一半来查阅资料也不至于此。
青年科学家沙龙解析微波光子技术

2015-10-28 来源:江苏公众科技网作者:陈威 南航科协

9月3日,中国举行了令世界瞩目的纪念抗战胜利70周年阅兵仪式。其中参加阅兵的预警雷达方队以空军雷达某旅为主抽组。方队中受阅的305A雷达和305B雷达,由中国自主研发,具有高机动、高性能和独立作战能力,是中国雷达兵铸就电磁“天网”、保卫国家空天安全的中坚。10月14日,由省科协主办,省科技工作者活动中心、省高校科协、南京航空航天大学承办的第32期青年科学家沙龙在宁举行。本期沙龙以“面向宽带雷达的微波光子技术”为主题,来自南京大学、东南大学等10所高校和科研院所的30位青年专家参加了交流。


第32期青年科学家沙龙在宁举行

潘时龙教授首先从光子技术与微波技术的不同特点出发,讲述了微波光波融合给射频系统带来的附加增益,包括带宽提升、损耗降低、并行处理能力、抗电磁干扰等。然后介绍了国内外利用微波光子学构建多功能雷达的技术努力与进展,着重点评了由欧盟立项完成的光子雷达。接着,潘教授从雷达的基本结构出发,探讨了微波光子学实现雷达本振、波形产生、混频、滤波、模数转换、波束形成、传输组网等的主要原理、优势、具体实现方法、主要参数指标和面临的问题。在单元技术的基础上,潘教授播放了由其课题组搭建的微波光子雷达样机的演示验证视频,并介绍了他们在分布式雷达系统的多项工作。在总结部分,潘教授指出微波光子技术在超低相噪本振产生、宽带雷达波形生成、低损耗信号传输、大动态范围混频、高速模数变化、波束形成方面具有传统技术无法取代的优势,这些优势将给雷达带来以下正面影响:宽带(多功能、综合化、高精度、反隐身)、大阵列(远程、抗截获、反隐身)、分布式(抗电子干扰/反辐射导弹/隐身目标/低空目标)、低噪声(高探测灵敏度)。随着微波光子技术的逐步成熟,最终量变引发质变,使得雷达的工作模式发生重要变化(如:软件定义雷达、综合电子系统、自组织雷达等)。潘教授最后指出了本领域值得努力的几大方向。


潘时龙教授主讲微波光子技术

与会专家们进行了热烈的讨论交流,探讨了微波光子技术的种种心得,重点讨论了微波光子面向宽带雷达的应用,希望这项技术的发展可以为我国国防建设提供更有力的支撑。

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红水兵 发表于 2017-6-15 10:14 | 只看该作者


李王哲  男  博导  中国科学院电子学研究所
电子邮件: w.z.li@ieee.org ; 1256108749@qq.com (常用);
通信地址: 中关村北一条9号
邮政编码: 100190
http://people.ucas.ac.cn/~liwangzhe

研究领域
1. 基于光子技术的合成孔径雷达(SAR)

未来各类先进电子雷达,包括SAR,在带宽、处理速度、体积功耗等各方面因受到传统电子技术的限制而存在发展瓶颈;而利用在借助光通信领域发展而日渐成熟的光子技术,可以突破上述瓶颈,实现更高性能的SAR系统,甚至可以发展为除了成像外,融合其他诸如侦查、通信、干扰等多种功能于一体的先进雷达系统。研究内容主要包括:可调谐宽带光电振荡器;高线性、高动态、宽带微波光子射频前端;基于光子色散的傅里叶变换\反变换系统;光子辅助模数转换系统;微波信号的光子处理技术;基于光载超宽带的分布式雷达等。



2. 基于微波成像的微波光子传感器

​借鉴微波成像技术的优良环境适应性,结合微波光子在硬件系统能力上的提升和处理办法上的优化,利用传统微波成像技术和理论,构建微波光子传感器,实现对特定空间域、特定目标的高精度、快速识别。研究内容主要包括:二维\三维微波成像理论;分布式成像;高精度、快速、区域成像算法等。



3. 微波光子模块芯片集成

将传统的基于光纤的微波光子系统,通过成熟的硅基、三五族集成光学技术,小型化、芯片化、低功耗化;是支撑未来先进电子系统的重要支柱。研究主要内容包括:芯片设计;集成微波光子单一功能处理芯片;微波光子接收通道芯片等。


教育背景
2007-11--2013-04   渥太华大学   博士学位
2004-09--2007-06   清华大学   硕士学位
2000-09--2004-06   西安交通大学   本科学士

科研活动
   科研项目
( 1 ) 基于微波光子XXXX关键技术研究, 主持, 部委级, 2015-06--2018-06
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红水兵 发表于 2017-6-15 10:22 | 只看该作者
liyue1997b 发表于 2017-6-15 10:06
毫米波雷达 很好理解
微波光子雷达 是什么鬼

从原来的微波到电信号改成了微波到光信号,从电处理改进成了光处理,带来的好处是运算能力极大提高,进一步使得雷达的分辨能力和实时成像能力上获得飞跃性进步。
所谓微波光子就是指射频端构成直接联系的两个物理量是光子和微波。
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红水兵 发表于 2017-6-15 10:40 | 只看该作者

中电科14所研发雷达电子盾技术 可防微波武器攻击


这是微波光子雷达技术一个最初级水平的应用实例。
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liyue1997b 发表于 2017-6-15 11:47 | 只看该作者
红水兵 发表于 2017-6-15 10:22
从原来的微波到电信号改成了微波到光信号,从电处理改进成了光处理,带来的好处是运算能力极大提高,进一 ...

谢谢,这么一说就完全理解了

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chencn@ustc.edu 发表于 2017-6-15 14:12 | 只看该作者
红水兵 发表于 2017-6-15 10:08
错误太多了。把你说大话的本事拿出一半来查阅资料也不至于此。

该雷达在探测隐身飞机的能力方面跟已经存在的超宽带雷达的区别难道不是对信号处理上面吗?

分布式,大阵列看上去是有一定优势,但是目前都在毫米波范围内作用距离能有多远?能起到多大反隐身作用?感觉值得怀疑。。
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