引用本文：
卿国能，朱正元，朱康奇，等. 基于微波光子的多目标测距和测速技术[J]. 光通信技术，2025，49（1）：74-80.
卿国能1，朱正元2，朱康奇2，华 楠2，张振荣1*，郑小平2*
（1.广西大学 计算机与电子信息学院，南宁 530004；2. 清华大学 电子工程系，北京 100084）
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要：为了解决多啁啾线性调频波（LFMW）在多目标环境中测距和测速时出现的虚假目标问题，提出了一种基于微波光子学的多目标测距和测速方法。该方法通过使用三频率段LFMW来测量目标的距离和速度，并利用这些频段观测的不变性特征有效地排除错误目标。此外，还设计并建立了一个基于微波光子学的多目标测距和测速验证系统。该系统不仅能够实现上述功能，还在其架构中集成了一个基于现场可编程门阵列（FPGA）的信号处理平台。实验结果表明：对于模拟产生的最高速度达到6 800 m/s的10个测试目标的回波信号，该系统能够实现实时的运动参数测量，其中最大的测距与测速误差分别为0.58 m与24 m/s。
关键词：多目标；距离和速度测量；微波光子；线性调频波
中图分类号：TN929.1 文献标志码：A 文章编号：1002-5561（2025）02-0074-07
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2025.01.014
技术背景与问题提出
线性调频波（LFMW）因其出色的距离分辨率和多普勒耐受性，成为估计运动目标参数的首选方法。
传统探测技术受电子瓶颈限制，难以处理高频大带宽信号，导致测量精度降低。
微波光子技术因其大带宽信号生成和处理能力，被视为解决该问题的有效途径。
多目标测距测速技术原理
使用三个不同频率段的LFMW（一个上啁啾和两个下啁啾）测量目标距离和速度。
通过去啁啾处理和分析回波信号，结合三频段的观测不变性原理，有效排除错误目标。
多目标测距测速验证系统
系统架构：包括LFMW生成器、发射链路、接收链路和回波信号处理器四大模块。
LFMW生成器：基于存储器思想，使用FPGA结合DAC生成三频段LFMW中频信号。
发射链路：将LFMW中频信号与本振信号耦合，通过MZM调制到光上，再通过PD转换为电信号发射。
接收链路：接收高频回波信号，使用DPMZM与PD进行光学下变频得到中频回波信号。
回波信号处理器：在FPGA上实现数字下变频、匹配滤波、CFAR检测、峰值搜索、距离速度计算及真实目标搜索等功能。
实验验证与结果分析
单目标检测：实验表明，在单目标场景下，系统测距平均误差为43.27 cm，测速平均误差为12 m/s。
多目标检测：在模拟的包含10个运动目标的复杂场景中，系统成功检测出所有目标，最大测距误差为58 cm，最大测速误差为24 m/s。
错误目标剔除：利用三频段观测不变性，通过对比不同频段组合下的测距测速结果，有效剔除错误目标。