标签： CN0566

原作者代码

https://gitee.com/tekdf/Strathclyde-Radar-Challenge-2024

研究团队

• Finlay Rollo – 方法论、软件、演示
• Thomas Wright – 设置、硬件、方法
• Greta Zefi – 软件、理论

SAR简介

合成孔径雷达 (SAR) 利用平台运动来合成更长的天线，从而提高分辨率。

全天候、昼夜成像能力

应用于地球观测、基础设施监测以及国防安全。

简介（续）

微多普勒效应是指雷达目标的某些部分除了整体运动外，还具有随时间变化的速度。
在合成孔径雷达 (SAR) 图像中表现为“成对回波”或幽灵目标。
本项目旨在使用相位器套件从微型合成孔径雷达 (SAR) 系统中提取微多普勒信息。
本项目旨在在实验室环境中便捷且经济地复现合成孔径雷达 (SAR)，从而避免成本高昂的商业任务。

为什么使用【X波段相控阵雷达】？

• 经济高效的解决方案
• 文档完善
• 与 MATLAB 集成
• 可在 X 波段运行

方法

• 运动
  • 2 米直线轴导轨，最高速度 0.45 米/秒
• 波形
  • 1000 个单斜坡脉冲，PRI 为 2 毫秒。带宽 450 MHz
• 微多普勒
  • 距离压缩后跨距离样本的频谱图

演示和管道

结果

结果与节拍器的“地面真实值”吻合良好，记录的节拍器频率为 70 BPM 或 1.16 Hz。

这相当于 0.86 秒的周期。

由于非零速度导致目标振动，相应的方位角偏移。

限制

受每帧样本限制 – 尝试“停走”但失去了连贯性。异相项显著增加了杂波。

室内环境 – 多路径

铁路和雷达采集的同步问题

结论

• 成功利用X波段相控阵雷达套件搭建微型合成孔径雷达 (SAR) 系统。
• 提取微多普勒效应，精度较高。
• 下一步将改进方法，并使用更精确的地面实况数据和更先进的算法。

原作者代码

https://gitee.com/tekdf/2024IEEERadarChallenge

研究团队

• Mateo Lovato
• Nick Leonard
• Varun Dwarakanath

概述

• 接收端采用 FMCW 双基相控阵
• 载波频率：10.0 GHz
• 发射功率：1 mW ( 0 dBm)
  • 手机典型发射功率：1 W (30 dBm)
• 范围：1-10 米
• 发射天线：1×4 Vivaldi 阵列
  • 半功率波束宽度：
    • 方位角 35°
    • 仰角 65°
• 接收天线：4×8 贴片阵列
  • 半功率波束宽度：
    • 方位角 13°
  • 仰角 26°

模拟降雨实验

• 改进的喷头，适用于大直径水滴
  • 更高的反射率和差异反射率
• 水滴距离雷达约 3.3 米
• 减少干扰
  • 大面积开阔区域
  • 宽大的喷头安装座

雷达校准

模拟雨水的反射率

• 垂直极化
• 雨幕距离雷达3.3米
• 喷头开启和关闭间隔12秒
• 平均超过20个脉冲
• 测量反射率：41.8 dBZ
  • 相当于中到大雨
• 比背景噪声高10 dB

电子扫描

• 角反射器位于机械视轴上，距离雷达 9.6 米
  • 反射率：50 dBZ
• 13 个转向角
  • -78° 至 78°，增量为 13°
  • 接收天线的半功率方位角波束宽度
• 扫描速率：1.0°/秒
• 实时 MATLAB 显示/记录
  • 雷达显示（PPI 扫描）
  • 瞬时 A 型示波器
  • 机械视轴 A 型示波器

未来工作：差分反射率

𝑍𝐷𝑅=𝑑𝐵𝑍ℎ− 𝑑𝐵𝑍𝑣 [1]
可对毛毛雨、雨、雪、冰雹等进行分类。
雨的 ZDR 通常为 0 到 5
0 代表小雨，5 代表大雨
当前 ZDR 测量中的误差由以下原因造成：
非对称的 Tx/Rx 扇形波束
极化之间的集合间隔数分钟
单极化天线 – 雷达必须手动旋转
未来实施方案
双极化 Tx，带 X 波段喇叭
Rx，带来自移相器的 4×4 阵列（禁用 4 列）
同时接收 H/V 极化