南航微波光子学实验室发布认知微波光子雷达原型验证系统

2018年11月16日，首届“雷达在哪里”高峰论坛在北京召开，参会者将近1200人。在这次中国雷达史上规模最大、规格最高的盛会上，实验室潘时龙教授受邀作题为“光子学照亮雷达的未来”的大会报告。在报告中，实验室发布了认知微波光子雷达原型验证系统及演示视频。这是国际上认知微波光子雷达的首次公开报道。

图1. 潘时龙教授在“雷达在哪里”高峰论坛上做报告

认知雷达通过先验知识以及对环境的交互学习来感知环境，在此基础上，通过动态反馈控制系统实时地调整发射机和接收机来适应环境的变化，从而有效地、可靠地、稳健地探测目标。随着雷达工作的电磁环境越来越复杂，“认知”成为未来雷达必须具有的能力。基于传统电子技术构建的认知雷达系统面临着如下挑战：（1）超宽带电磁频谱的实时感知，（2）宽带可重构雷达波形产生，和（3）宽带雷达信号的实时处理。

图2. 认知微波光子雷达原理框图

针对上述挑战，实验室潘时龙教授和朱丹副教授带领团队开展了长期深入的研究，采用微波光子技术成功应对了这些难题，研制出认知微波光子雷达原型验证系统。该系统采用全光傅里叶变换技术实现对宽带复杂频谱环境的实时侦测；所侦测的频谱信息反馈控制一个基于多频光本振的可重构光子波形产生模块，产生能够适应工作环境的宽带雷达波形；在接收端，采用微波光子信号处理技术对宽带雷达回波信号进行实时处理，实现对目标的高分辨率ISAR成像。实验中，微波光子频谱感知模块成功侦测出外界存在22-26GHz的干扰信号，于是驱动捷变频微波光子雷达产生17.5-21.5GHz的雷达波形，实现对转动风扇的高分辨率成像。当外界干扰切换到17.5-21.5GHz，微波光子雷达受到干扰无法成像。此时微波光子频谱感知模块又成功侦测出干扰信号，从而驱动捷变频微波光子雷达产生22-26GHz的波形，再次实现高分辨率成像。该工作表明微波光子技术是实现宽带认知雷达的有效途径。

图3. 认知微波光子雷达实验照片

图4. 认知微波光子雷达实验结果