一种铁路列车运行安全防控雷达

摘要

本发明提出了一种铁路列车运行安全防控雷达，包括：天馈模块、和差比较器、发射机、接收机、相位检波器、天线旋动及伺服模块、数字处理与信号处理模块、显示模块和报警模块，其中，天馈模块，包括天线、第一馈源和第二馈源，第一馈源和第二馈源均连接天线，天线为连续波收发共用天线，其接收和发射之间采用T/R隔离网络进行隔离；和差比较器，具有1、2、Σ、Δ四个端口；1端和2端分别连接第一馈源和第二馈源，Σ端连接发射机，Δ端连接接收机。本发明提出的一种铁路列车运行安全防控雷达，采用连续波雷达体质，并实现了收发共用一副天线，避免了发射天线与接收天线的波束指向既要呈同一方向，彼此还要隔离的问题。

主权项

一种铁路列车运行安全防控雷达，其特征在于，包括：天馈模块，包括天线、第一馈源和第二馈源，第一馈源和第二馈源均连接天线，天线为连续波收发共用天线，其接收和发射之间采用T/R隔离网络进行隔离；和差比较器，具有1、2、Σ、Δ四个端口，当从Σ端输入信号时,1端和2端输出等幅同相信号,Δ端无输出，当从1端和2端输入同相信号,则Δ端输出两者的差信号,Σ端输出和信号；1端和2端分别连接第一馈源和第二馈源，Σ端连接发射机，Δ端连接接收机；发射机，采用毫米波发射机，用于生成毫米波发射信号，发射信号由和差比较器的Σ端输入，1端和2端输出等幅同相信号分别激励第一馈源和第二馈源通过天线辐射辐射相同功率的电磁波；接收机，内置数字处理与信号处理模块，用于接收和差比较器的Δ端输出的信号，并对信号进行采样、数字化、滤波、分析处理和信号成像，并判断异常；相位检波器，连接和差比较器的Δ端用于检测相位；天线旋动及伺服模块，分别连接接收机、相位检波器和天馈模块，根据接收机的分析结果推断出所跟踪目标偏离瞄准轴的角度从而驱动天线旋动，根据相位检波器对回波信号的相位检测结果判断天线转向，并进行调整使得天线波束始终指向前方铁轨；显示模块，连接接收机，对信号成像结果进行显示；报警模块，连接接收机，根据异常结果进行报警；所述铁路列车运行安全防控雷达内置对应不同环境的回波模型作为安全运行背景，回波模型与雷达时实探测目标回波进行对比并对消，如有信号溢出，即探测到异常回波信号，经数字处理、信号成像处理、与内存数据库比对进行威胁目标识别，并启动报警系统；所述铁路列车运行安全防控雷达采用和波束搜索、差波束跟踪的方法；发射时，从发射机来的信号加到和差比较器的Σ端,故1端、2端输出等幅同相信号,第一馈源和第二馈源被同相激励,并通过天线辐射相同功率的电磁波,两波束在空间各点产生的场强同相相加,形成发射和波束F_Σ(θ)；接收时,两波束的回波脉冲E₁、E₂同时被第一馈源和第二馈源所接收，接收到的信号振幅随着目标偏离天线轴线的程度产生差异,但相位相同，两个回波脉冲信号分别加到和差比较器的1端和2端，Σ端输出和信号E_Σ，Δ端输出差信号E_Δ；E₁、E₂、E_Σ、E_Δ的振幅关系为：E₁＝kF_Σ(θ)F(δ‑θ)E₂＝kF_Σ(θ)F(δ+θ)，F(θ)为波束的方向性函数，θ为目标方向，δ为两个回波脉冲波束相对天线轴线的偏角，k为比例系数；E_Σ＝|E_Σ|＝E₁+E₂|E_Δ|＝|E₁‑E₂|接收机对差信号E_Δ进行处理，根据其幅值推断所跟踪目标偏离瞄准轴的角度，由此指令天线旋动与伺服系统驱动天线旋动，另外，通过对回波信号的相位检波，判别天线的转向，使天线波束始终指向前方铁轨。