现代雷达信号处理及其发展趋势

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  摘要:目前的雷达系统中,雷达的核心功能就是对信号的处理。信号处理功能的优劣对于雷达系统的性能以及辐射范围意义重大。作者在文中对现代雷达信号处理进行了全面分析,并对雷达系统中的核心技术(比如抗电子干扰技术,信号处理技术,对目标的检测与判定技术等等)进行深入性探讨与研究,并对雷达信号处理的发展趋势进行相应的总结,以供大家在今后的工作与学习中进行参考。
  关键词:信号处理;雷达系统;目标检测;抗电子干扰
  引言:现代的雷达系统通常要具备反隐身以及抗干扰、反低空突防与抗辐射等功能,这些功能也是现代化军备中的主要力量之一。通过雷达系统中先进的信号处理技术对发射出的信号进行回收处理,可以得到精确的目标定位与追踪,同时也具备对打击目标进行识别判定与电子成像、电子对抗和精确制导等军事技术上进行有效扩展,从而确保国防安全的有效进行。
  1雷达信号处理的主要内容
  雷达信号处理机制主要是依靠通信以及电子对抗这两个方面。雷达处理在通信方面必须要经过调制、设制编码等复杂的技术对通信信号进行加密处理,以确保通信信号的真实性与可靠性,减少被干扰与识别的机率,并强化对抗干扰与噪音以及信号衰减的能力,保障雷达信号可以被精准识别与及时处理。在进行电子对抗的时候雷达信号处理必须要通过前端设施发射的脉冲信号并进入信号判断与识别,参数值与信号源的判定。在得到雷达系统关注的信号时可以给后续的设备与作战计划的制定提供帮助与支持。
  2雷达信号处理关键技术
  雷达信号处理技术主要内容包括:(1)目标的判定与区分,(2)抗电子干扰,(3)将雷达信号发生与接收轉成为信号处理,(4)信号检测与信号积累,(5)脉冲压缩等等。
  2.1目标识别与分类技术
  雷达可以依据一定规则和方法构建起雷达网络体系。通过网络内的不同雷达性能来对观察区域内的目标具体位置以及目标的动态参数规律来进行计算与预测目标下一步的行为。对于目标的识别与分类是运用目标的特点以及目标相关数据(比如说目标的运动速度以及所在位置等等),来对目标种类进行识别与判定,并收集目标的真实数据与具体信息。这个过程可以通过雷达系统向特定目标发射信号并将目标反射的回波串特性进行全面分析来完成,也可以运用高分辨率的图形成像技术来得到目标表面特征与性质来完成。
  2.2抗电子干扰技术
  雷达系统的信号是由无线电磁波构成。由于电磁波信号抗干扰性质较差,特别是在空旷地域或是大范围的区域里容易受到多种信号的破坏与干扰,比如说‘四防’,以及空间电磁环境等等因素。这些外界干扰严重地影响了雷达的探测性能与目标追踪,造成雷达的使用效果变差。所以雷达系统要通过新颖的信号处理技术来解决目前种类繁多的电子干扰问题,从而提高雷达的隐弊性。具有代表性的抗电子干扰技术是无源雷达探测技术。通过这种技术可以有效地降低甚至清除雷达系统本身所带有的电磁辐射性质,从而有效地提高雷达系统的生存能力与隐藏能力。
  2.3信号处理技术
  伴随着军事科技的发展趋势下,现代雷达系统运用大规模或者是超大规模的电子集成电路技术、模拟数字信号处理技术以及通信技术来做为基础条件,进行即时处理更加庞大,更加复杂化的数字信号与数据信息,也可以把目标的反射回波在混叠的信号群里进行完整分离、提取,从而全面地减少干扰以及噪音信号对于雷达系统所造成的影响。而信号处理技术可以分为信号产生,信号内容提取,信号转化等三个类型。第一个类型是由雷达信号的调制,变频,合成以及放大,波束形成等方面;第二类主要包括信号的解调以及信号分频,信号的滤波,信号监测和成像系统等组成;第三类包含了信号跳频以及延时,相关等内容。
  2.4信号检测与积累
  现阶段的空间环境随着军事科技的飞速进步也变得越来越复杂,目标的反识别以及反侦察的手段是层出不穷,间接导致视频信号成为雷达系统信号处理的主要内容之一,因此就必须要去复杂多变的环境中去进行信号检测以及视频信号积累技术进行全面性了解与探索。具有代表性的信号检测与信号积累技术称为视频信号积累和恒虚警检技术。这种先进的技术可以全面增加信号的积累量与采集速度,并加强回波信号噪比与低信号噪比的环境下对既定目标进行检测与追踪的能力,并能够有效减少虚警情况的出现几率。
  2.5脉冲压缩技术
  脉冲压缩技术也是最近几年广泛运用的技术之一,脉冲压缩技术可以有效地扩展雷达系统信号的时宽与带宽,不仅提高了雷达信号的覆盖范围,也对既定目标进行高速高分辨率地进行检测与跟进。除此之外,脉冲压缩技术也可以将雷达信号的波形进行调节、变化,运用接收端的互不兼容技术把雷达网的信号互相干扰问题进行弱化与减少,保障了雷达系统的正常运作。
  3雷达系统的性能提升与发展发向
  传统的雷达系统的使用信号是窄带信号,因此运用的范围与途径相对较少。但是现代的雷达系统所使用的是宽带信号,空时频自适应处理,以及数据融合处理等先进技术,这些技术的运用可以全面扩宽雷达系统的目标探测距离和精确度,从而有效地将监测目标进行区分和高清成像。
  依据目前雷达系统的现状,雷达系统的性能升关键主要体现在以下的几个部分:(1)通过宽频信号的优势来将高辨率远距离成像技术进行实现。(2)运用TBD等新型技术来展示信号微弱目标的检测跟踪。(3)运用多种不同的信号处理方式与信号检测技术进行信号干扰的管理与控制,以及目标提取与目标的识别。(4)将系统化、一体化的雷达信号数据处理平台将目标进行成像。
  我们结合以上所说的内容,可以总结出现代雷在信号处理的发展趋势将会从三个方面进行展示。
  第一,数字化处理。
  经过数字化技术处理后的信号在算法的运用上也更加多样化,同时模块的集成水平也上升到一个新的水平,在雷达信号的处理时效上也进一步提升。比如说高速串行通信技术可以有效地把单向波特率提高到10Gb/s;串行的总线交换技术可以全面实现单点到单点,以及单点到多点的技术联动,将数据的传输质量提升到一个新的层面中。FPGA技术可以帮助雷达信号处理算法营造一个集灵活性与科学性、自然性强的作业环境中,从而让雷达系统的处理能力达到最大化。
  第二,多功能应用。
  在雷达信号处理中,除了运用于军事上之外通常也用于制导以及气象,还有航空等方面,通过不同的制式与功能,还有频段的雷达进行组合,成为一个整体化的大规模监测系统平台,把雷达系统的优点运用到不同方面。
  第三,信号处理算法。
  信号处理算法做为所有雷达系统中的核心部分,它对于现代雷达系统的功能实现具有决定性的战略意义。其中以自适应杂波对清技术,自适应干扰抑制技术,自适应频率控制技术,自适应波形捷变系统,多维信号处理与融合技术等多种高新技术早已被运用到现代雷达系统中,并得到各个部门的认可。新型信号处理算法以及理论内容也随着技术的进步被应用于雷达信号的处理过程中,比如说模糊理论,神经网络,遗传算法还有SAR的图形处理算法等等。
  4结语
  综上所述,雷达系统对于现代社会的稳定平和起到了重要作用,在信号处理技术的发展趋势下,雷达系统不只是运用在军事工程中,对于社会的其他领域也有不同的贡献。因此在今后的发展过程中我们有理由相信,雷达信号处理技术会有更合适的发展与应用平台,有效保障社会的进步与发展。
  (作者单位:南京长江电子信息产业集团有限公司)
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