認知雷達技術研究進展

錢增波

南京長江電子信息產業集團有限公司 江蘇 南京 210038

1 認知雷達概念

據資料顯示，國際著名信號處理專家在2006年對認知雷達技術進行了詳細的分析與討論，其主要來源于對蝙蝠回聲定位系統、認知的研究與討論，于此對關于認知雷達技術的相關概念與含義進行論述，并對人和蝙蝠的認知過程進行分析[1]。

通過研究可以發現，無論是人類還是蝙蝠都能夠根據反饋出來的信息產生感知，并以此為標準對自身的行為進行有效的控制。同時，利用先驗知識來調整自己的行為和活動，從而實現對外部環境的良好控制。據了解，蝙蝠具有回聲定位能力，能夠對外界環境進行準確的感知，另外，蝙蝠還能夠通過自身所具備的回聲定位能力確定獵物的最終位置。蝙蝠在捕獵時，會利用回聲定位系統為獵物的位置、狀態進行具體的確定，主要的確定方式是通過不同頻率波形的發出對目標進行搜索與跟蹤。無論是獵物的尋找階段，還是獵物鎖定，蝙蝠會對聲波進行具體的改變。比如：在獵物的尋找階段，聲波為低頻、長波；獵物出現以后，聲波就會改變為高頻、短周期；蝙蝠在鎖定獵物后，聲波的頻率、波形會再次出現改變，從而適應獵物的變化，對其發出攻擊。在這一階段，蝙蝠不再關注獵物特征，而是將關注點放置到獵物的飛行高度以及飛行軌跡上。

受蝙蝠回聲定位的啟發，提出了關于認知雷達的概念。然后，雷達專家利用現代科學技術將接收和產生的電磁波組合成一個系統設備，利用其他區域感知環境并相互傳遞信息。同時，將先驗知識應用到實際的系統中，調整系統參數，最終實現對所需研究目標的自適應檢測。

2 認知雷達關鍵技術的研究進展

2.1 波形最優化

波形優化技術主要包括兩個方面，第一是波形的選擇，第二是波形的優化。波形選擇主要指的是雷達在停止工作時，對實際的波形進行相應的設計，并對波形的參數值、波形庫等進行具體的設計與選擇；當雷達正處于工作狀態時，波形的選擇就是根據當前實際情況選擇出最為合適的波形與參數；所謂波形的設計優化指的是根據當前環境設計自適應波形或設置波形參數；雷達工作時，波形選擇實際上是必需的，波形優化是在有限的系統中使系統性能最大化。系統性能用不同性能標準的代價函數表示。在優化過程中，以目標函數為基礎，形成一定的性能指標。在雷達工作過程中，參考函數可分為：目標檢測階段、識別階段、跟蹤階段以及成像階段。其中目標的檢測階段包括了對概率、時間、信號的檢測，另外，對于雜波的相關性、多普勒頻率的平均偏差系數等都需要進行十分詳細的檢測。

2.2 自適應波形技術

到目前為止，波形優化技術已有近50年的發展歷史，并逐漸形成了一套成熟的理論技術、方法。認知雷達的自適應性能為波形技術的發展奠定基礎[2]。筆者在對自適應性波形技術進行相關參考文獻研究后，對自適應波形技術創新進行詳細分析討論，主要包括以下幾個方面：

（1）貝葉斯法：該方法常常作用于對目標檢測、跟蹤和識別的自適應波形設計；

（2）濾波理論：國外專家在針對海雜波環境的目標檢測問題上，以此時的回波信號為參考，采用期望極大值法估計散斑的協方差矩陣，從而抑制和檢測下一次輻射的雜波。

2.3 自制操作與管理

在對遠程情況進行收集感知信息中，雷達是其中重要手段之一。在實現認知功能獨立工作系統技術中，自治操作與管理技術是其中的重點部分。

（1）自適應技術和智能算法將被引入到認知雷達的大部分模塊中。然而，這些算法在獨立工作時并不能達到預期的性能。為了提高其性能，實現工作效率的優化，必須將各種獨立的功能結合起來，相互滲透；

（2）人與雷達組成的工作系統中，人能夠參與的部分越來越少，甚至是整個工作系統都不需要人為參與，由雷達本身建立閉環系統，最終實現目標。前提在于保證雷達具備推理、判斷、思考和決策的能力[3]。

3 認知雷達的未來發展趨勢

隨著我國科學技術的不斷發展、進步，在關于認知雷達技術的發展與研究上已經取得了相應的成果。但是，關于真正的認知雷達系統還沒有研發出來，僅僅是處于理論的研究階段。對于認知雷達系統的實際功能等還處于較為模糊的階段。無論是認知雷達系統的出現形式，還是出現時間都需要進行進一步的研究與討論。根據當前的技術水平以及認知雷達的相關性能，在未來的發展方向上大多是以智能信息網絡化與多功能化為主。

目前，關于相控陣天線技術已經得到了非常明顯且迅速的發展與進步。通過計算機優勢的利用，能夠對波束捷變進行迅速、快捷的完成，最終實現認知雷達的多目標檢測、跟蹤與定位。隨著社會環境的不斷變化，多功能相控陣雷達通過自身認知能力的使用，對資源的管理優化提供幫助，從而推動科學技術的進一步發展與進步[4]。

4 結束語

綜上，認知雷達技術屬于先進技術之一，當前的發展已經逐步進入到目標狀態。在未來的認知雷達技術發展趨勢上，信息網絡化勢必會成為主要的發展趨勢之一。因此，在未來的認知雷達技術發展上應當根據實際情況對認知雷達中相關技術進行不斷完善與優化，實現進一步的完善、優化。