淺析現代雷達信號處理及其發展趨勢

楊開旭

摘要：雷達，即無線電定位。它的工作原理是發射電磁波照射到目標后接收并分析目標反射回的電磁波，得到目標到雷達的距離、方位、運動速度等信息。雷達系統的探測能力高低、準確程度等都受到雷達處理器信號處理能力的影響。本文簡要介紹了現代雷達系統的主要功能、實際應用情況、雷達系統在工作過程中幾個比較重要的環節，以及對未來雷達系統功能發展方向作簡要分析。

關鍵詞：信號處理；雷達系統；目標檢測；抗電子干擾

現代雷達系統相較于早期雷達有了很大的進步和發展。雷達最早出現在一戰期間，當時的雷達只能簡單識別空中的金屬物體。隨后在二戰期間，新出現的雷達就可以實現地對空、空對空、空對地目標識別的功能。二戰后，隨著微電子技術以及其他各領域的發展，現代雷達系統不僅可以對目標物體進行自動掃描分析并處理信號，還能將目標圖像清晰展示并且具有很高的抗干擾、鑒別偽裝的能力，甚至可以將其應用于氣象預測、資源勘探等社會經濟發展當中。

1 雷達信號處理主要功能

現代雷達信號處理，一般是指雷達數字信號處理。它通過對目標信號進行采樣和分類，把模擬信號轉化成數字信號，從而完成雷達數字信號的監控、收集以及處理等。雷達通信在信號處理方面，其本質上既要檢測目標物體有沒有回波，其頻率幅度相位信息是否遺漏，還要注重信號內容本身，并研究信號頻率幅度相位信息是否失真，是否能準確還原。雷達在電子對抗方面，是采用專用的設備和工具對目標的基礎設施和裝備進行信息偵查和干擾。此時的雷達信號處理應該包括，設法獲得敵人的戰術情報，并且采取行動，干擾其陣地設備的正常運行，從而取得戰略優勢。

2 雷達信號處理關鍵技術

雷達信號處理的關鍵技術有：目標識別與分類技術、抗電子干擾、信號處理技術、信號檢測與積累、脈沖壓縮技術等。

2.1 目標識別與分類技術

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

2.2 抗電子干擾技術

電子干擾是為使敵方電子設備和系統喪失或降低效能所采取的電波擾亂措施。現代雷達系統肩負著重要的使命，但是雷達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，現代雷達系統的抗電子干擾能力就變得尤為重要，它是一套雷達系統能否優秀完成任務所必須的一種能力。現代雷達的抗電子干擾通常采用無源探測技術，它可以盡可能抹掉雷達自身的存在痕跡，大大提高了雷達系統本身的隱身性能。

2.3 信號處理技術

現代雷達的信號處理都是采用數字信號處理方式。數字信號處理技術是將模擬信息（如聲音、視頻和圖片）轉換為數字信息的技術。DSP通常指的是執行這些功能的芯片或處理器。它們應用于現代雷達系統中可以處理目標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，但是實際上的戰略利益環境還很復雜，在雷達信號檢測和處理技術方面必須走在其他國家的前面，才能在國際競爭中處于優勢地位。現代雷達信號檢測是根據雷達接收到的目標反射信號回波來檢測出其目標狀態數據信息。

2.5 脈沖壓縮技術

在現代雷達系統中，還可以拓寬雷達信號的時寬帶寬，從而可以拓寬雷達的檢測覆蓋范圍，這就是脈沖壓縮技術的主要功能。通過脈沖壓縮技術的應用，現代雷達系統實現了超高速、超高分辨率對目標進行檢測，也實現了對目標信號調制處理從而降低雷達信號網之間的相互干擾。

3 雷達系統的性能提升和發展方向

經過多年的發展，現代雷達系統相比傳統雷達系統有了巨大的進步。由于受當時技術的限制，傳統雷達采用窄帶信號，信號質量低、所能包含的內容少；而現代雷達系統則采用寬帶信號，它有著信號適應能力強、易于進行數據處理、拓展性能強等優點。

現代雷達信號與傳統雷達信號之間的區別導致了兩者之間性能的差異：首先，窄帶信號質量差，寬帶信號質量高，可以實現超高分辨率圖像傳輸；其次，現代雷達相比傳統雷達的檢測精度提高了很多倍；再者，現代雷達系統的信號處理能力、信號抗干擾能力、信息收集速度都有了極大的提升；最后，現代雷達系統可以實現系統化、精確化的信息提取和圖像顯示功能。

根據以上討論可以看出，未來先進雷達信號處理的發展方向大致如下：

（1）雷達信號數字化處理。由于目前計算機技術發展已經相對成熟，雷達系統必須與計算機技術緊密結合，這就必須要讓傳統模擬信號轉變為數字信號處理。這樣，利用數字信號處理方式可以大大加快信號處理的速度、效率和提高其準確度。

（2）雷達信號處理多功能應用。由于雷達的發展技術取自多學科各領域，那么雷達系統同樣可以應用于很多領域，如氣象監測、資源勘測、航空導航等。

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

結語：

綜上所述，經過多年科技發展，現代雷達系統相比傳統雷達在性能上已經有了長足的進步，現代雷達系統在目標檢測識別、信號抗干擾等方面取得了突破性進展。未來的科技發展一定會帶動雷達系統走向更先進的水平，也一定會將雷達的應用范圍更加拓展，使其更好地造福人類。

參考文獻：

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