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1、探测制导综合实验实验报告姓名：任路遥学号：0904330108指导老师：吴礼实验一 8mm波段主动探测器目标识别(一)一、实验目的1、了解运动目标的探测原理；2、掌握多普勒频率的分析和计算。二、实验设备和装置1、三角架、木制小车及轨道1套；2、直流稳压电源1台；3、示波器1台；4、数字万用表1只；5、面积大小不同的金属目标若干。测试装置连接方块图如图1.7所示。图1.7 测试连接示意图三、实验方法和步骤1、将探测器固定在三角架上，被测目标置于小车杆上，注意目标中心与天线波束中心保持水平；2、将直流稳压电源两输出端口电压分别调至18V和9V（见实样），并数字万用表测量确定，然后关闭电源；3、通过
2、两付电源夹子线接到探测器电源输入端；4、将探测器输出接到示波器，具体见样机；5、打开电源，等待探测器稳定；6、径向匀速拉动放于轨道上的小车，接近探测器装置运动，接近到一定距离时，探测器蜂鸣器叫，观察示波器上显示的多普勒频率，测量目标与探测器的距离；7、加快小车运动速度，观察示波器上显示的多普勒频率，测量目标与探测器的距离；8、更换目标（可预先准备几种不同大小或材料的目标），重复步骤6和7，比较显示频率及蜂鸣器鸣叫时目标和探测器之间的距离；四、实验结果1 表1 8mm波段主动探测器目标识别实验数据记录一目标速度（m/s）多普勒频率(Hz)目标与探测器距离(m)1501100.5121521.53
3、801.53110227022. 实验现象：（1）用手掌慢慢水平挥动，随着挥动速度的变化，示波器上的多普勒频率随之变化。逐渐增大挥动速度，最终达到一定的速度的时候探测器发出报警声，表示出现预定速度的目标。改变挥动手臂的方向，效果逐渐变差，当垂直挥动的时候，不会发生报警信号，示波器上的波形的变化也最微弱。（2）改变挥动位置与探测器之间的水平距离，重复一。发现效果没有近距离明显，当达到大概五米的时候，几乎探测不到了。（3）分别用书本和角反射器重复上述一、二，得到一样的实验结果。其中，角反射器因为反射率比较大而导致实验效果非常明显。可以通过调节探测器的灵敏度（报警门限）而改变报警的临界速度。（4）工
4、作十分钟之后。重复试验，发现效果变差甚至没有现象。这说明实验设备的稳定性不够好。实际工作中以及在投入生产的过程中，设备的稳定性以及工作环境等性能都是要经过严格的测试的。我国国产的器件一些性能指标与国外的器件还有一定的差距。工艺和器件落后，而技术已达到国际先进水平。五、思考题1、从原理上分析同一目标沿探测器不同方向运动时，对多普勒频率及蜂鸣报警距离的影响，并与实际数据相比较，分析误差原因；答：探测器探测的多普勒信号是目标与探测器之间接近的相对速度，当沿探测器不同方向运动的时候，多普勒频率是不同的，其中垂直接近时报警速度（与多普勒频率成正比）是最小的，当沿一定角度运动的时候，报警速度将大于垂直接近
5、时的报警临界速度。而对于报警距离，成角度的会大于垂直的，这是由于天线方向图影响的。2、从原理上分析大小不同目标沿探测器不同方向运动时，对多普勒频率及蜂鸣报警距离的影响，并与实际数据相比较，分析误差原因。答：不同探测器对电磁波的反射率不同，所以结合方向图的影响，反射率最大的且沿垂直方向运动的报警距离最小。3、说明采用毫米波作为探测工作频率的优缺点。答：毫米波探测的优点：（1）毫米波作为工作频率，发射功率较小，可以有效的抗干扰；（2）大带宽：具有高信息速率，容易采用窄脉冲或宽带调频信号获得目标的细节结构特征；（3）高距离分辨力，易得到精确的目标跟踪和识别能力。毫米波探测的缺点：（1）雨、雾和湿雪等
6、高潮湿环境的衰减，以及大功率器件和插损的影响降低了毫米波探测器的探测距离；（2）树丛穿透能力差，相比微波，对密树丛穿透力（3）元器件成本高，加工精度相对要求高，单片收发集成电路的开发相对迟缓。六、改进意见 由于角反射器在不同入射角度情况下的雷达反射截面存在很大差异，而实验条件所限，毫米波雷达波束较窄，很难保证在运动情况下始终使得主瓣沿最佳角度入射。设想在近距离的情况下，改用金属平板会在一定程度上提高实验效果。实验二 8mm波段被动探测器目标识别一、实验目的1、了解毫米波段目标辐射特性以及被动体制探测器的辐射模型； 2、利用毫米波被动探测器对不同目标源进行探测识别。二、实验仪器及设备1、直流稳压
7、电源1台；2、数字万用表1只3、示波器1台；4、三角架1台；5、8mm辐射计1台；6、毫米波吸波材料1块；7、金属目标1块；8、支撑杆若干。说明：直流稳压电源用于给辐射计工作供电；通过示波器可观察探测目标时的波形变化；三角架用于支撑固定辐射计；金属目标为一金属平板或角反射体。三、实验方法和步骤（一）以地面（草地或泥土地）为背景，探测识别金属目标。1、将探测器固定在三角架上。2、打开直流稳压电源，两输出端口电压分别调至18V和9V（见实样），并用数字万用表测量确定。然后关闭。3、通过两付电源夹子线将18V和9V连接到探测器电源输入端。4、将探测器输出接到示波器。6、在离探测器天线前面一定距离的地
8、面上放置一平面金属目标板。7、打开直流稳压电源，给探测器预热，等待稳定后准备测试实验。8、将探测器对着地面匀速扫描，寻找扫描范围内的金属目标，观察示波器并记录数据；重复多次测量。9、在金属目标上覆盖吸波材料，重复步骤4，观察示波器并记录数据；10、观察比较以上几种情况下示波器显示的波形特征并分析实验数据；11、下附实验数据记录表格：表1 地面金属目标探测实验数据探测器距离目标距离（m）有无隐身材料波形峰峰值（mV）波形脉宽（ms）1无36880无368801无552240有00（二）以天空为背景，探测识别不同目标1、将探测器固定在三角架上。2、打开直流稳压电源，两输出端口电压分别调至18V和9
9、V（见实样），并用数字万用表测量确定。然后关闭。3、通过两付电源夹子线将18V和9V连接到探测器电源输入端。4、将探测器输出接到示波器。5、打开直流稳压电源，给探测器预热，等待稳定后准备测试实验。6、将探测器天线对着空中扫描，观察并记录示波器输出。7、选择平面金属目标，用支撑杆把目标放置在探测器前一定距离的位置，观察并记录示波器输出；重复多次测量。8、选择覆有吸波材料（即黑体）的平面金属目标，用支撑杆把目标放置在探测器前和7相同距离的位置，观察并记录示波器输出；重复多次测量。9、下附实验数据记录表格：表2 空中金属目标探测实验数据探测器距离目标距离（m）有无隐身材料波形峰峰值（mV）波形脉宽（
10、ms）无368160无460240无404240有368280（三）实验现象1.由于实验场地限制，实验在阳台上进行。首先连接好线路，打开探测器进行“预热”，用手挥动测试是否已经“进入状态”。当探测器正常工作之后，将辐射计天线对准天空，用手以及书本垂直挥动，发现示波器上出现正脉冲，因为手以及书本的温度相对于天空是比较低的。2.将可加热的金属被测物体放置在地上，周围的地面用吸波材料覆盖（用来模拟草地），调整金属材料的角度以使之能反射天空。此时用辐射计周期扫测金属被测目标以及其周围的吸波材料，发现在扫到金属材料的时候出现负脉冲。3.模拟反隐身目标探测。将一层薄的吸波材料覆盖在金属被测物体之上（相当于
11、模拟在隐身军事目标表面涂上隐身材料），打开加热设备，使金属被测物体的温度逐渐升高。此时再重复二，发现在扫到目标的时候出现正脉冲。四、思考题1、比较以地面为背景时，探测金属目标及隐身金属目标回波波形的特点,并从原理上分析其原因。答：以地面为实验背景时，金属目标反射的是天空的温度，它本身辐射率为零，反射率最大，此时示波器出现负脉冲；当用金属目标上覆盖吸波材料以后，成为隐身目标，探测不到，于是示波器上没有脉冲出现，而当金属目标加热（即工作之后），此时金属目标被看成是一个辐射体，示波器上显示正脉冲。2、比较以天空为背景时，探测到金属目标及隐身金属目标回波波形的特点，并从原理上分析其原因。答：以天空为背
12、景时，用探测器扫描地上的金属目标，观察示波器，发现有正脉冲出现，此时金属目标反射了地面的温度；当用金属目标上覆盖吸波材料以后，用探测器扫描地上的金属目标，观察示波器，发现没有脉冲出现，不能探测到金属目标即隐身。3、比较探测相同目标在不同距离是的输出波形，并进行分析。答：脉冲的强度随着距离增大而减小。因为在被动探测器信噪比一定的情况下，接受灵敏度与距离平方成反比。4、分别说明再下小雨、中雨和大雨的情况下能否进行目标探测。答：下雨的时候可以进行探测，但是效果很差，因为下雨天气时，天空温度很高。5、请说明采用毫米波波段进行测量的优缺点。答：毫米波探测的优点：（1）毫米波作为工作频率，发射功率较小，可
13、以有效的抗干扰；（2）大带宽：具有高信息速率，容易采用窄脉冲或宽带调频信号获得目标的细节结构特征；（3）高距离分辨力，易得到精确的目标跟踪和识别能力。毫米波探测的缺点：（1）雨、雾和湿雪等高潮湿环境的衰减，以及大功率器件和插损的影响降低了毫米波探测器的探测距离；（2）树丛穿透能力差，相比微波，对密树丛穿透力（3）元器件成本高，加工精度相对要求高，单片收发集成电路的开发相对迟缓。6、在打开直流电源后探测器预热期间，探测器的输出波形是怎样变化的？答：没有明显的脉冲出现，只会有简单的噪声波形出现，基本是一条直线。五、改进意见 设想毫米波雷达按固定速度固定轨迹对一定立体角进行扫描，理论上可获得一定范围
14、内的毫米波谱，通过处理波谱获得这个区域的毫米波影像，进而通过形状识别如汽车等物体。实验三 8mm波段主动探测器目标识别(二)一、实验目的1、了解8mm波段主动调频体制探测器的工作原理及其特点；2、掌握用调频探测器探测目标时，距离、差频信号、调制周期之间关系。二、实验要求本实验为演示性实验，在外场进行。实验场地要求：居一定高度平台或楼层窗口（10m50m），地面以草地、泥土地为佳。也可根据具体实验情况，选择一空旷草地或泥土地，周围少建筑物和高大树木，避免对测试效果产生影响。由于调频探测器制作成本较高，实验设备数量有限，实验将分组分批进行。先由老师或老师指导下连接系统设备，并进行实验操作演示，学生须仔细观察并作记录，然后学生再分组分批进行操作验证。学生在实验前需系统复习相关专业课程知识，仔细阅读本实验指导书，了解实验目的和方法，在实验中仔细观察，认真记录，实验后完成思考题和实验报告。三、实验设备和装置1、直流稳压电源1台；2、示波器1台；3、数字万用表1只；4、三角架个；5、金属目标若干。6、皮尺1个；说明：直流稳压电源用于给探测器工作供电；通过示波器可观察探测目标时的波形变化；三角架用于支撑固定探测器；金属目标为一金属平板或角反射体；皮尺用于测量距离。四、实验步骤（一）目标测距在确定的情况下，通过测量距离。1、将探测器固定在三角架上；2、将直流稳
