淺析現(xiàn)代雷達(dá)信號處理及其發(fā)展趨勢

楊開旭

摘要：雷達(dá)，即無線電定位。它的工作原理是發(fā)射電磁波照射到目標(biāo)后接收并分析目標(biāo)反射回的電磁波，得到目標(biāo)到雷達(dá)的距離、方位、運(yùn)動速度等信息。雷達(dá)系統(tǒng)的探測能力高低、準(zhǔn)確程度等都受到雷達(dá)處理器信號處理能力的影響。本文簡要介紹了現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的主要功能、實(shí)際應(yīng)用情況、雷達(dá)系統(tǒng)在工作過程中幾個(gè)比較重要的環(huán)節(jié)，以及對未來雷達(dá)系統(tǒng)功能發(fā)展方向作簡要分析。

關(guān)鍵詞：信號處理；雷達(dá)系統(tǒng)；目標(biāo)檢測；抗電子干擾

現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)相較于早期雷達(dá)有了很大的進(jìn)步和發(fā)展。雷達(dá)最早出現(xiàn)在一戰(zhàn)期間，當(dāng)時(shí)的雷達(dá)只能簡單識別空中的金屬物體。隨后在二戰(zhàn)期間，新出現(xiàn)的雷達(dá)就可以實(shí)現(xiàn)地對空、空對空、空對地目標(biāo)識別的功能。二戰(zhàn)后，隨著微電子技術(shù)以及其他各領(lǐng)域的發(fā)展，現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)不僅可以對目標(biāo)物體進(jìn)行自動掃描分析并處理信號，還能將目標(biāo)圖像清晰展示并且具有很高的抗干擾、鑒別偽裝的能力，甚至可以將其應(yīng)用于氣象預(yù)測、資源勘探等社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展當(dāng)中。

1 雷達(dá)信號處理主要功能

現(xiàn)代雷達(dá)信號處理，一般是指雷達(dá)數(shù)字信號處理。它通過對目標(biāo)信號進(jìn)行采樣和分類，把模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，從而完成雷達(dá)數(shù)字信號的監(jiān)控、收集以及處理等。雷達(dá)通信在信號處理方面，其本質(zhì)上既要檢測目標(biāo)物體有沒有回波，其頻率幅度相位信息是否遺漏，還要注重信號內(nèi)容本身，并研究信號頻率幅度相位信息是否失真，是否能準(zhǔn)確還原。雷達(dá)在電子對抗方面，是采用專用的設(shè)備和工具對目標(biāo)的基礎(chǔ)設(shè)施和裝備進(jìn)行信息偵查和干擾。此時(shí)的雷達(dá)信號處理應(yīng)該包括，設(shè)法獲得敵人的戰(zhàn)術(shù)情報(bào)，并且采取行動，干擾其陣地設(shè)備的正常運(yùn)行，從而取得戰(zhàn)略優(yōu)勢。

2 雷達(dá)信號處理關(guān)鍵技術(shù)

雷達(dá)信號處理的關(guān)鍵技術(shù)有：目標(biāo)識別與分類技術(shù)、抗電子干擾、信號處理技術(shù)、信號檢測與積累、脈沖壓縮技術(shù)等。

2.1 目標(biāo)識別與分類技術(shù)

目標(biāo)識別就是要將一個(gè)特殊目標(biāo)從其他目標(biāo)中區(qū)分出來。它應(yīng)該涵蓋同種類型相似程度較高的目標(biāo)之間的識別，也應(yīng)該包括不同類型目標(biāo)之間的識別。雷達(dá)目標(biāo)識別是利用雷達(dá)檢測到的回波中的幅度、相位、頻譜等目標(biāo)特征信息，通過數(shù)學(xué)方式來估算目標(biāo)的大小、形狀、重量和表面層的物理特性參數(shù)，最后根據(jù)大量樣本所確定的鑒別函數(shù)，在分類器中進(jìn)行識別判決。

2.2 抗電子干擾技術(shù)

電子干擾是為使敵方電子設(shè)備和系統(tǒng)喪失或降低效能所采取的電波擾亂措施?，F(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)肩負(fù)著重要的使命，但是雷達(dá)采用的是開放的電磁波，其在空中容易被干擾脅迫甚至屏蔽。因此，現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的抗電子干擾能力就變得尤為重要，它是一套雷達(dá)系統(tǒng)能否優(yōu)秀完成任務(wù)所必須的一種能力。現(xiàn)代雷達(dá)的抗電子干擾通常采用無源探測技術(shù)，它可以盡可能抹掉雷達(dá)自身的存在痕跡，大大提高了雷達(dá)系統(tǒng)本身的隱身性能。

2.3 信號處理技術(shù)

現(xiàn)代雷達(dá)的信號處理都是采用數(shù)字信號處理方式。數(shù)字信號處理技術(shù)是將模擬信息（如聲音、視頻和圖片）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息的技術(shù)。DSP通常指的是執(zhí)行這些功能的芯片或處理器。它們應(yīng)用于現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中可以處理目標(biāo)信息然后將它作為模擬信息輸出。

2.4 信號檢測與積累

雖然我國目前處于和平年代，但是實(shí)際上的戰(zhàn)略利益環(huán)境還很復(fù)雜，在雷達(dá)信號檢測和處理技術(shù)方面必須走在其他國家的前面，才能在國際競爭中處于優(yōu)勢地位?，F(xiàn)代雷達(dá)信號檢測是根據(jù)雷達(dá)接收到的目標(biāo)反射信號回波來檢測出其目標(biāo)狀態(tài)數(shù)據(jù)信息。

2.5 脈沖壓縮技術(shù)

在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中，還可以拓寬雷達(dá)信號的時(shí)寬帶寬，從而可以拓寬雷達(dá)的檢測覆蓋范圍，這就是脈沖壓縮技術(shù)的主要功能。通過脈沖壓縮技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超高速、超高分辨率對目標(biāo)進(jìn)行檢測，也實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)信號調(diào)制處理從而降低雷達(dá)信號網(wǎng)之間的相互干擾。

3 雷達(dá)系統(tǒng)的性能提升和發(fā)展方向

經(jīng)過多年的發(fā)展，現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)相比傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)有了巨大的進(jìn)步。由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)的限制，傳統(tǒng)雷達(dá)采用窄帶信號，信號質(zhì)量低、所能包含的內(nèi)容少；而現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)則采用寬帶信號，它有著信號適應(yīng)能力強(qiáng)、易于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、拓展性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)代雷達(dá)信號與傳統(tǒng)雷達(dá)信號之間的區(qū)別導(dǎo)致了兩者之間性能的差異：首先，窄帶信號質(zhì)量差，寬帶信號質(zhì)量高，可以實(shí)現(xiàn)超高分辨率圖像傳輸；其次，現(xiàn)代雷達(dá)相比傳統(tǒng)雷達(dá)的檢測精度提高了很多倍；再者，現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的信號處理能力、信號抗干擾能力、信息收集速度都有了極大的提升；最后，現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化、精確化的信息提取和圖像顯示功能。

根據(jù)以上討論可以看出，未來先進(jìn)雷達(dá)信號處理的發(fā)展方向大致如下：

（1）雷達(dá)信號數(shù)字化處理。由于目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相對成熟，雷達(dá)系統(tǒng)必須與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，這就必須要讓傳統(tǒng)模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號處理。這樣，利用數(shù)字信號處理方式可以大大加快信號處理的速度、效率和提高其準(zhǔn)確度。

（2）雷達(dá)信號處理多功能應(yīng)用。由于雷達(dá)的發(fā)展技術(shù)取自多學(xué)科各領(lǐng)域，那么雷達(dá)系統(tǒng)同樣可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域，如氣象監(jiān)測、資源勘測、航空導(dǎo)航等。

（3）雷達(dá)信號新型處理算法。雷達(dá)系統(tǒng)的核心是信號處理，而信號處理的核心其實(shí)是信號處理算法。一套雷達(dá)系統(tǒng)的檢測能力、識別能力和反應(yīng)速度，都取決于其信號處理核心算法的合理程度。

結(jié)語：

綜上所述，經(jīng)過多年科技發(fā)展，現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)相比傳統(tǒng)雷達(dá)在性能上已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)在目標(biāo)檢測識別、信號抗干擾等方面取得了突破性進(jìn)展。未來的科技發(fā)展一定會帶動雷達(dá)系統(tǒng)走向更先進(jìn)的水平，也一定會將雷達(dá)的應(yīng)用范圍更加拓展，使其更好地造福人類。

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