前湖论坛本季第三期开讲，探究穿墙雷达目标成像

学生通讯社讯 记者王葳 见习记者谢峰萍、饶歌报道：墙的另一边是什么？灾难救援中，如何探测废墟中的生命迹象？让我们在对穿墙雷达的研究中一起寻找答案！11月21日晚，前湖论坛第四季第三期于研究生院108室开讲，我校12级无线电物理研二学生刘志明就雷达的研究背景及意义、国内外研究动态、超宽带雷达研究情况和对此研究方向的展望作了一场名为“基于穿墙雷达对目标成像的研究——让世界更透明”的演讲。

雷达的发展现状

    演讲一开始，刘志明通过展示中国海军火控雷达照视、俄罗斯研制的穿墙透视雷达以及雷达主机、控制器的图片，显示了雷达在军事、反恐和救援中的应用。除此之外，雷达在交通运输上可以用来为飞机、船只导航，在天文学上可以用来研究星体，在气象上可以用来探测台风，雷雨，乌云。
    接着刘就国内外对雷达的研究动态做了介绍：美国国防部高级研究计划局研发的穿墙雷达“雷达示波器”，它可以穿透约0.3米厚的混凝土墙，穿透后的作用距离约为15米，并且在几秒钟内就可以判断出隔壁是否有人；中国目前已装备使用的最先进的雷达应该是有源相控阵雷达，但中国由于发动机技术比较落后，在雷达方面中国起步相当晚，飞机上目前没有有源相控阵雷达的应用。
    刘表示目前穿墙雷达探测技术可以穿透塑料、木板，但穿透混凝土的作用较弱，这也是其局限性的所在，此外，探测效果的好坏还与所处环境的温度、湿度、噪声有关。

超宽带雷达

    在介绍完一般的雷达后，刘就超宽带雷达向我们做了详细的介绍。雷达发射信号的分数带宽大于0.25的雷达叫做超宽带雷达，它的特点是带宽很大，它由波形组成器、发射机、接收机、收发天线和信号处理器等部件系统组成。
    那么这种超宽带雷达较之普通雷达有什么优点呢？其一，超宽带雷达具有较强的穿透力，能够穿透金属；其二，它的信号抗干扰能力强，具有较好的隐蔽性；其三，它具有极高的距离分辨力；其四，它具有对目标的感知能力；最后，它具有超近程探测能力。
    刘志明还列举了超宽带雷达的三中成像算法，分别是基于合成孔径技术的成像算法、超分辨率成像算法和基于电磁场道的成像算法，其中第二种算法中又包含基于时间反转的成像算法和基于最小方差无失真响应成像算法。刘志明表示他并不经常用第一种算法，但是对基于时间反转的成像算法很擅长，并做了具体讲解。
    为了增强听众的理解，刘志明用具体的公式进行推算，涉及了一阶Born相似、鞍点算法的近似解、格林函数图像等。他还介绍了穿墙雷达模型的参数统计和数据分析，提到了杂波抑制算法、滤波算法和FK偏移算法等。
    演讲最后刘对雷达进行了研究方向的展望，一是主要研究二维成像，未实现二维成像，二是仿真数据与实际数据差异。
    一位观众向刘提问：“用雷达在实际探测操作时会不会有偏差，导致偏差的原因是什么？”刘回答道：“用雷达探测难免出现误差，这也是没有办法避免的。”
    论坛结束，物理系研一的学生莫仲念和陈荣超是刘志明的师弟。莫仲念说道:“今天晚上讲得很好，涉及的编程很复杂，思想很前沿。”陈荣超提到:“今天晚上的推导过程很复杂。我们是一个实验室的，平时做实验很枯燥，有时为了一个就结果要等两天！”

（摄影：李贺 见习摄影：刘昱）

附主讲人信息：
    刘志明，男，江西抚州人，专业物理学，2012年考入无线电物理研究生。主要研究方向：利用穿墙雷达对隐藏目标成像。在研究过程中主要利用GPRmax软件对穿墙雷达模拟仿真，并利用matlab对数据处理分析，得出仿真结果。穿墙雷达是利用电磁波的穿透性，发射电磁波并接收分析天线收到的回波信号，对墙后或封闭环境中的隐藏目标进行成像。