2018年11月16日，首屆“雷達(dá)在哪里”高峰論壇在北京召開，參會(huì)者將近1200人。在這次中國雷達(dá)史上規(guī)模最大、規(guī)格最高的盛會(huì)上，實(shí)驗(yàn)室潘時(shí)龍教授受邀作題為“光子學(xué)照亮雷達(dá)的未來”的大會(huì)報(bào)告。在報(bào)告中，實(shí)驗(yàn)室發(fā)布了認(rèn)知微波光子雷達(dá)原型驗(yàn)證系統(tǒng)及演示視頻。這是國際上認(rèn)知微波光子雷達(dá)的首次公開報(bào)道。

圖1. 潘時(shí)龍教授在“雷達(dá)在哪里”高峰論壇上做報(bào)告

認(rèn)知雷達(dá)通過先驗(yàn)知識(shí)以及對(duì)環(huán)境的交互學(xué)習(xí)來感知環(huán)境，在此基礎(chǔ)上，通過動(dòng)態(tài)反饋控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)地調(diào)整發(fā)射機(jī)和接收機(jī)來適應(yīng)環(huán)境的變化，從而有效地、可靠地、穩(wěn)健地探測(cè)目標(biāo)。隨著雷達(dá)工作的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，“認(rèn)知”成為未來雷達(dá)必須具有的能力。基于傳統(tǒng)電子技術(shù)構(gòu)建的認(rèn)知雷達(dá)系統(tǒng)面臨著如下挑戰(zhàn)：（1）超寬帶電磁頻譜的實(shí)時(shí)感知，（2）寬帶可重構(gòu)雷達(dá)波形產(chǎn)生，和（3）寬帶雷達(dá)信號(hào)的實(shí)時(shí)處理。

圖2. 認(rèn)知微波光子雷達(dá)原理框圖

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，實(shí)驗(yàn)室潘時(shí)龍教授和朱丹副教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展了長(zhǎng)期深入的研究，采用微波光子技術(shù)成功應(yīng)對(duì)了這些難題，研制出認(rèn)知微波光子雷達(dá)原型驗(yàn)證系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用全光傅里葉變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)寬帶復(fù)雜頻譜環(huán)境的實(shí)時(shí)偵測(cè)；所偵測(cè)的頻譜信息反饋控制一個(gè)基于多頻光本振的可重構(gòu)光子波形產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生能夠適應(yīng)工作環(huán)境的寬帶雷達(dá)波形；在接收端，采用微波光子信號(hào)處理技術(shù)對(duì)寬帶雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的高分辨率ISAR成像。實(shí)驗(yàn)中，微波光子頻譜感知模塊成功偵測(cè)出外界存在22-26GHz的干擾信號(hào)，于是驅(qū)動(dòng)捷變頻微波光子雷達(dá)產(chǎn)生17.5-21.5GHz的雷達(dá)波形，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)扇的高分辨率成像。當(dāng)外界干擾切換到17.5-21.5GHz，微波光子雷達(dá)受到干擾無法成像。此時(shí)微波光子頻譜感知模塊又成功偵測(cè)出干擾信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)捷變頻微波光子雷達(dá)產(chǎn)生22-26GHz的波形，再次實(shí)現(xiàn)高分辨率成像。該工作表明微波光子技術(shù)是實(shí)現(xiàn)寬帶認(rèn)知雷達(dá)的有效途徑。

圖3. 認(rèn)知微波光子雷達(dá)實(shí)驗(yàn)照片

圖4. 認(rèn)知微波光子雷達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果