浅谈雷达信号处理技术及发展趋势 刘守丰

电子科技大学 格拉斯哥学院2017级 刘守丰

自二战以来，雷达就广泛应用于地对空、空中搜索、空中拦截、敌我识别等领域，而后又发展了脉冲多普勒信号处理、结合计算机的自动火控系统、多目标探测与跟踪等新的雷达体质。随着科技的不断进步，雷达技术也在不断发展，现在雷达已经具备了包括反隐身、反干扰、反辐射、反低空突放在内的许多能力，尤其是在复杂的工作环境中提取目标信息的能力不断得到加强。

由此可以得见，现代雷达在国防、生产及生活中均具有非常重要的作用，而雷达信号处理是现代雷达系统的核心内容之一，其直接影响着雷达系统的适用范围和工作性能等，但雷达的工作方式和工作特点，又决定了雷达信号处理需要面对各种不同的需要和复杂的工作环境。

雷达信号处理是其完成信号检索，信息分析及提取所采用的主要手段，是现代雷达系统的一项重要技术。雷达系统运行后，通过利用信号处理技术对接收的数据信息进行分析、定位、跟踪，既可以有效实现高精度的目标追踪，还能够有效拓展目标识别、目标成像、电子对抗及精确制导等功能，实现雷达技术的综合化、多元化、从而为军事、生产、生活等活动的实施提供有效的支持。

雷达信号处理主要集中在通信和电子对抗两方面。在通信方面，雷达信号处理需要通过调制、编码等技术对通信信号进行处理，以提升无线信号的可靠性，和随机性，降低其被识别的概率，增强其对抗噪声、抗干扰以及抗衰落等性能，保证信号可被准确识别和处理。在电子对抗方面，雷达信号处理需要利用其前端设备输出的脉冲信号流进行信号识别、参数估值以及信源识别，获取雷达系统关注的信号时候为后续其他设备和作战计划的应用提供支持。

雷达信号处理的基本流程为：电磁波发射，电磁波信号反馈，现象体现，信号调节，信号成像，信号的自动检测，信号跟踪，信号目标的识别。其中信号调节部分可细分为接收机信号变换，电磁信号波的形成，电磁脉冲压缩，电磁波的杂波清理（信号清晰化），多普勒处理。雷达信号处理时，根据实际情况的不同，会有不同类型的操作和信号提取，主要分为两类。一类是单脉冲处理技术，就是对单一的电磁脉冲进行信号的处理工作，详细操作有两点，为脉冲压缩和波形匹配。另一类是多脉冲处理技术，由于是针对多条电磁脉冲波进行技术处理，所以耗时较长，较多采用数学函数的计算方法，进行多普勒处理。信号调节和干扰抑制技术主要是针对数据的SIR进行处理，为后续信号数据的转化提供基础。由于雷达接受信号时，会将各种电磁波信号全部接收下来，其中有着各种电磁波信号的干扰，这就需要对接收到的全部信号进行检测，找到需要的信号段，进行下一步的相关处理，不过检测技术无法达到完美，总是会有其他信号被检测入内，对所需的信号产生强干扰。在进行信号处理之后便是数据处理，在信号处理之后，就可以得到目标电磁波信号段，然后就可以将信号数据化，得到所需数据。

雷达接受信号时，由于自然间或是其他人为的电磁波干扰，使得接收到的信号是由多个信号叠加在一起的乱码信号，然后进行上文提到过的信号处理工作。信号组成是很复杂的包含着各种杂波和目标波，我们需要针对目标信号的一些特异的性质进行区分。举例来说，雷达发射一段窄带带宽信号后，调整幅度以增加信号的稳定性，采用相位调制法对信号进行扩展处理，但是接收的时候，由于脉冲回波和相位调制法造成的后续影响导致电磁波发生变化。但是波的变化是有律可循的，通过对时间延迟的掌控和幅度及函数的计算，可以对目标信号进行估算。当然计算的误差也是不可避免的。

雷达信号理论形成于20世纪40~50年代。Wiener1942年建立了最佳线性滤波和预测理论，North1943年提出了匹配滤波器理论，Urkowitz把匹配滤波器理论推广到色噪声场合，建立了“白化滤波器”和“逆滤波器”的概念。从此，人们对雷达信号形式及处理的认识上升到了一个新的高度，极大地推动了雷达技术理论的发展。进入90年代后，随着反辐射武器的发展，在雷达技术的发展和进步的同时，现在雷达所面临的挑战也逐渐严峻起来。现在雷达信号处理的发展趋势主要是以下两个方面。

推广数字化技术:
自从20世纪70年代数字技术进入雷达信号处理领域以来，雷达信号处理呈现出蓬勃发展的趋势。70年代以前，雷达信号处理技术主要采用模拟电路，这严重制约了信号处理的发展。例如，在雷达信号处理理论方面，“匹配滤波理论”，“傅里叶变换算法”早就提出，但在当时来说实现起来非常困难。就是相对简单的“一次对消”和“二次对消”等动目标显示技术在实现上也只能采用水银延迟线和固体延迟线等，既笨重，性能也差。随着数字技术的进展，这些理论和算法迅速在雷达信号处理系统中得到推广应用，数字技术也得到了雷达技术人员的认可。信号处理技术手段的强化，大大促进了信号处理技术的迅速发展，使现代雷达信号处理系统向着数字化、软件化、模块化的方向迅速发展，应用范围也越来越广。

雷达信号处理的多功能运用：
雷达信号处理的领域非常广泛，可以设计气象、导弹制造、空间卫星、航空领域等。自从20世纪40年代初期，人们就已经开始使用雷达进行气象观测和大气物理探测的研究，经过多年的发展，气象雷达成为雷达领域的一个重要组成部分：现代战场上，雷达已经成为各类军事武器装备的重要组成部分。根据雷达应用的技术的不同，可以将雷达分为脉冲多普勒雷达、相控阵雷达和合成孔径雷达等，各种性能的雷达根据其性能被应用到各个领域。

参考文献
【1】 吴顺军 梅晓春 雷达信号处理和数据处理技术
【2】 赵晨光 现在雷达信号处理及其发展趋势探讨
【3】 于文震 雷达信号数据处理平台发展趋势探讨
【4】 刘营营 多功能一体会雷达电子战系统信号处理机的研究及仿真
【5】 贲德 张弓 刘彦东 雷达信号处理专刊前言
【6】 郭甲龙 基于DSP和FPGA的雷达信号处理实验样机的设计与实现
【7】 王栋 基于TI16678的雷达信号处理平台设计研究
【8】 曹流 现在雷达信号处理的技术和发展趋势
【9】 刘贺 线性调频连续波雷达信号处理研究及数据分析

来源：weixin_43879408