超宽带雷达信号多普勒色散分析和补偿方法研究(3)
的有关非正弦电磁波的序列书籍标志着 UWB理论体系的初步建立。
美国 DARPA最先提出 UWB技术的军事应用，并进行了卓有成效的研究。
由于当时对UWB技术没有统一的称呼，比如称为无载波、基带、时域信号或者
非正弦信号等，DARPA 于1989年规定将该技术统一命名为 UWB技术，并规定
相对带宽不低于25%的信号为UWB信号。为了进一步促进 UWB技术的发展及
其标准的规范化，美国 FCC 于2002 年4月颁布了 UWB技术的相关规范，以及
对其定义范围进行了扩充，即除相对带宽的上述规定外，对绝对带宽不低于
500MHz 的信号亦划为 UWB 信号的范畴。从此，UWB 信号的种类从单一的无载频的冲激信号扩充至调制载频信号两大类。相比窄带雷达，UWB 雷达具有诱
人且广阔的军事/民用方面的应用前景，从而激起世界传统科技强国及新兴国家
对该雷达的极大兴趣。开展其在军事上的应用研究已历经数十载，并取得了丰硕
成果。
在国内，国防科技大学构建了空域冲激 UWB雷达模型。并在微波暗室内针
对飞机模型、平板、柱体以及金属球体等各种典型几何形状的目标，对该雷达模
型进行了验证。西安电子科技大学对宽带及 UWB信号处理算法展开了研究，并
取得了较大的进展。而西安交通大学针对 UWB电磁散射机理及特征展开了深入
的研究。此外，除电子科技大学在 LFM UWB 雷达系统的研究中取得了相关成
果外，如北京理工大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学以及南京理工大学
等相关院所也进行了理论研究及工程应用方面的有益探讨。下面分别从这三方面
介绍UWB雷达在应用方面的研究动态及发展现状。
1.2.1 UWB探地雷达
探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)，又称地质雷达或透地雷达。由于
地下存在不同的电磁特性，GPR 的发射电磁信号经过地下不同的介质传播时，
经其反射后表现出不同的振幅强度、回波形式以及时延等特征。GPR 正是利用
这样特性，推断出地下介质种类、分布特征、存在形态及其所处位置。该雷达在
近几十年以来发展迅速，应用广泛，成为一种探测地下目标的有效手段。其应用
主要包括扫雷等国防、地下管道、缆线、矿业开采、地质考察以及考古等方面，
图1.1为在考古及铁路道床评估方面的应用。 1.2.2 UWB合成孔径叶簇穿透雷达
几十年以来，结合具有高方位向分辨的合成孔径技术的 UWB合成孔径雷达(Ultra-Wide Band Synthetic Aperture Radar, UWB-SAR)受到广大相关研究者的青
睐，因为该雷达可穿透丛林中的叶簇并对隐藏目标进行距离和方位的二文高分辨
成像。因此，该雷达在军事及民用方面皆具有极为广阔的应用前景。
1991 年爆发的海湾战争中，即使在对隐蔽十分不利的沙漠地区，且美国动
用了当时最先进的侦察手段，也对伊拉克采用简易的手段进行隐藏的“飞毛腿”
导弹无法察觉。从此，美国更加清醒认识到对叶簇覆盖及地下掩埋的隐蔽目标探
测的重要性，并投了大量资源对其进行研究。于 1996年，美国MIT LL的Toups
等人利用机载 UWB-SAR 进行了大规模的叶簇穿透电磁散射表象学试验研究，
其目的是得出各个频段的雷达波在穿透叶簇时的衰减量和叶簇的后向散射系数，
为波段的选择提供量化参考。图1.2为MIT LL的雷达成像比较。 通过图1.2中所示的穿透效果随频段变化比较图可看出位于VHF/UHF的低
频段具有很强的叶簇穿透性能。因此，位于 VHF/UHF频段的UWB-SAR 为探测
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