雷達專業課教學的探索與實踐

位寅生 李鴻志 陸波 劉佳

【摘要】“雷達信號分析與處理”是電子信息工程雷達專業的重要課程，本文根據面對本科生開設的“雷達信號分析與處理”課程的情況，分析了課程的現狀和面臨的問題，然后按照理論教學和實驗教學兩方面，分別進行課程教學的改進探討，以此激發學生的科研興趣和對本專業的好奇心，亦可以培養學生良好的科學思維和工程思維。

【關鍵詞】雷達信號分析與處理 ?電子信息工程 ?工程思維

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）09-0239-01

隨著電子信息技術的不斷發展，雷達系統設計、分析及研制逐漸從軍事擴展為民用，包括車載雷達、探地雷達、測繪遙感、氣象雷達、航管雷達等。雷達系統分析與建模是門理論性和實踐性很強的課程，內容豐富而廣泛，是從事雷達工程、雷達信號處理教學和科研人員的必修課程[1]。該課程與本科生課程《無線電定位原理與技術》、研究生課程《雷達系統導論》課程構成從基本探測原理—系統概述——系統分析與建模的課程體系[2]。

講授雷達系統分析與建模的理論知識，教學重點是提高學生對雷達系統分析的實踐能力，使得學生掌握雷達系統建模的基本理論和方法，掌握雷達系統分析的方法和理論。哈爾濱工業大學電子工程系所在研究所的有關新體制雷達研制的科研項目2015年獲國防科技進步特等獎，2017年獲國家進步一等獎，形成了具有哈工大特色的學科方向，在科研活動中總結了雷達系統分析的一系列研究成果，并應用在教學活動中，為國家國防事業輸送了大量的具有創新能力的拔尖人才。目前研究型大學教師肩負著教學與科研的雙重角色。高等教育機構以培養人才為中心，在育人這個目標下教學和科研承擔不同的功能，為我們搭建了教學與科研并舉的平臺：從教書育人上來講，再不是僅僅側重于系統地傳播科學知識的傳統教育理念，而是對知識具有更深入地理解，充分發揮創造性，科學研究和實踐是教學的堅實基礎和知識不斷發展的驅動力。教學與科研相互滲透和融合，在科學研究的同時開展教學活動，以科研成果支持教學改革，教學與科研互動，教學與科研相長，并不斷的提煉科學研究成果以及教學過程經驗，不斷的完善課程的教材，使其適應對高校高端人才的培養。

本專業擬建設《雷達信號分析與處理》課程的教材，編著研究生教材，綜合分析目前有關雷達系統以及雷達系統分析和建模方面的研究生教材，并結合實際科學研究成果，編著適合研究生的雷達系統理論、分析與建模教材。該教材可適用于研究生、科研人員以及高年級本科生使用。

一、課程教學現狀

“雷達信號分析與處理”課程理論性很強，算法深奧抽象，學生不易掌握與理解。教學中重理論輕實裝：雖然雷達信號處理與終端技術課程教學上有數十年的積累，教材也多次更新、修訂，但是教材中公式繁多，推導復雜，學習基礎一般或是較差的學員容易產生畏難情緒，影響學員的學習積極性[3-4]。而即使是學員理論學得很好，如果不結合具體應用背景，在面對實際問題時，仍然會是茫然無措，摸不著頭腦。由于理論教學和實踐應用脫節，學生大多一知半解，課堂教學效果不夠理想[5-7]。

二、擬解決的關鍵問題

1.雷達信號分析與處理與實際工程應用相結合

教材內容結合實際工程案例，對概念、理論進行更加深入和有針對性地介紹，培養學生解決復雜工程問題能力。

2.開發教學軟件系統

設計知識點覆蓋面較全的習題庫，基于SystemVue電子系統仿真軟件進行虛擬仿真實驗系統設計，并基于雷達系統基本原理和實驗室儀器設備，搭建雷達系統分析與建模平臺系統，覆蓋雷達系統性能分析和數學模型建設，內容系統、完整。

三、教材建設方案

本教材建設中的主要工作包括：雷達系統設計基本概念和基本理論，從雷達系統的分析和仿真方法上介紹;編寫工具軟件使用說明;對實際工程應用舉例的選取;課后習題設計等。

建設內容主要包括四部分：

1.雷達系統設計理論的基本概念與基礎理論，包括：由基本雷達方程推導的雙基地雷達方程、搜索雷達方程、干擾下的雷達方程、雜波特性與雷達方程。

2.雷達系統建模與分析，包括主要幾種體制雷達的系統設計及參數選擇：監視雷達系統、雙基地雷達系統、毫米波末制導雷達、穿墻雷達系統、成像雷達系統、相控陣雷達等。

3.雷達系統的實際應用舉例，包括：雷達系統設計的一般流程、某地面制導雷達系統設計、某末制導雷達系統設計、SAR成像雷達系統設計以及經典的Balke圖設計。

4.教學軟件系統開發和習題，包含軟件介紹SystemVue電子系統仿真軟件、雷達系統分析軟件（自主研制開發）等，覆蓋雷達系統性能分析和數學模型建設，內容系統、完整。每章后都附有參考文獻、習題、仿真程序及其說明。

四、結論

雷達探測技術和信息處理的專業知識是比較枯燥的，如何調動學生的學習興趣一直是教學中最頭痛的問題。雖然目前有很多很好的教材可供參考，但在教學過程中我們應該避免只停留在表面上，應將理論與實踐結合起來，在課堂上引入科研工作的實例，如實際的雷達系統，可以用來豐富教學內容，教學活動就會更加生動和充滿活力。同時建設精品教材可以學生更好地理解雷達原理。

參考文獻：

[1]朱信榮.電子技術應用課程設置與教學方法初探[J].中國科教創新導刊，2009（11）：60.

[2]李忠國.研究生課程教學的探討[J].中國科教創新導刊，2009（2）：58.

[3]孫蓓雄.“雙師型”背景下的高職院校青年教師培養機制研究[A].黑龍江高教研究，2012（2）.

[4]楊華庚，顏速亮，符常明，等.研究型實驗的教學實踐與體會[J].科教文匯，2009（23）：95-96.

[5]汪楓，劉潤華，張榮華.雷達收發原理課程教學改革探究 [J].空軍預警學院學報，2013（5）：384-385.

[6]饒翚，王力寶，王黨衛，徐向東.雷達信號處理與終端技術課程實戰化教學的思考[J].空軍預警學院學報，2015（6）：441-446.

[7]劉琴.開放式實驗教學研究現狀與展望[J].實驗科學與技術，2010（4）：81-82.