雷達信號處理和數據處理技術

陳麗芳

【摘 要】雷達技術對人類探索未知領域有著重要的作用，雖然雷達在軍事方面的應用相較與民用和研究用所占比重極大，但是隨著雷達技術的發展和人類社會的進步，最終雷達技術會更多的應用于人們生活。本文結合實際對雷達的信號處理和數據處理的技術進行介紹分析，總結對雷達技術的現實應用。

【關鍵詞】雷達；信號處理；數據處理

隨著現代科技的發展，人類不斷涉及未知領域，對未知領域進行積極的科學探索，雷達作為一種基礎的科研探測裝置而被廣泛應用，無論是海陸空還是離開地球的太空探測，都可以用雷達進行數據的探測與收集。通過雷達獲得信息準確性高，但是怎樣將雷達獲得的信息轉化為我們進行研究的數字或其他數據形式，這便是本文的主題。

一、雷達技術的具體解釋說明

雷達技術實際上是對電磁波的應用，利用不同頻率段的電磁波對物體進行發射，與物體接觸后反射回饋至發射源，通過對時間或得到的其他反饋進行處理得到所需數據。雷達發射的電磁波可因實際需要進行高低頻率的調整。因電磁波傳播的特殊性，使其可在任何介質中進行傳播，并且具有操作簡單、數據準確性精確性高，在各個領域都有廣泛應用，無論是生活、科研還是軍事領域。

二、雷達信號接受及處理的基礎技術

雷達技術得到推廣后，雷達的信號處理技術也在不斷發展，通過信號的處理能夠實現對物體間的距離，物體的角度，形狀以及運動物體的速度等性質進行探測。雷達信號處理技術有波形和干擾抑制技術，脈沖壓縮和信號相參積累技術，陣列信號處理技術，目標檢測技術，目標特征信息提取和識別技術，信號處理系統設計技術等。

（一）雷達信號處理的流程分析

雷達信號的處理的基本流程為：電磁波發射，電磁波信號反饋，現象體現，信號調節，信號成像，信號的自動檢測，信號跟蹤，信號目標的識別。其中信號調節部分可細分為接收機信號變換，電磁信號波的形成，電磁脈沖壓縮，電磁波的雜波清理（信號清晰化），多普勒處理。雷達信號處理時，根據實際情況的不同，會有不同類型的操作和信號提取，主要分為兩類。一類是單脈沖處理技術，就是對單一的電磁脈沖進行信號的處理工作，詳細操作有兩點，為脈沖壓縮和波形匹配。另一類是多脈沖處理技術，由于是針對多條電磁脈沖波進行技術處理，所以耗時較長，采用較多數學函數的計算方法，進行多普勒處理。信號調節和干擾抑制技術主要是針對數據的SIR進行處理，為后續信號數據的轉化，提供基礎。由于雷達接收信號時，會將各種電磁波信號全部接收下來，其中有著各種電磁波信號的干擾，這就需要對接收到的全部信號進行檢測，找到需要的信號段，進行下一步的相關處理，不過檢測技術無法達到完美，總是會有其他信號被檢測入內，對所需的信號產生強干擾。在進行信號處理之后便是數據處理，在信號處理之后，就可以得到目標電磁波信號段，然后就可以將信號數據化，得到所需的數據。

（二）雷達接收的信號組成

雷達接收信號時，由于自然間或者是其他人為的電磁波的干擾，使得接收到的信號是由多個信號疊加在一起的亂碼信號，然后進行上文提到過的信號處理工作。信號組成是很復雜的包含著各種雜波和目標波，我們需要針對目標信號的一些特異的性質進行區分。舉例來說，雷達發射一段窄帶帶寬信號后，調整幅度以增加信號的穩定性，采用相位調制法對信號進行擴展處理，但是接收的時候，由于脈沖回波和相位調制法造成的后續影響導致電磁波發生變化。但是波的變化是有規律可循的，通過對時間延遲的掌控和幅度及函數的計算，可以對目標信號進行估算，當然計算是有誤差的，這也是不可避免的。

三、雷達所得數據的處理技術

雷達在信號處理之后，會進行數據處理，所謂數據處理，就是將目標信息轉化為可以直接利用的信息或者數據，它的實際操作流程包括雷達探測數據的形成、信息的挖掘處理、狀態的控制、多種方式顯示、按需分發等。進行雷達數據處理過程中，會運用到點跡形成和能聚技術，簡單說就是將多個目標點跡匯聚成一個點跡，然后進行相關的數據處理輸出，其主要技術目標是目標的方位等基本信息和幅度、多普勒頻率等物理學信息，按照一定的算法進行技術處理。幀間濾波技術是對雷達反饋的多幀圖像進行處理，其主要利用了目標波與雜波的性質區別，根據目標波的實際運動特征、位移的相對均勻性和目標點跡信息進行排除。機動目標跟蹤技術是在研究了目標的機動性特點后，處理各種機動性問題后，運用算法計算。相控陣雷達的波束調度和跟蹤技術通過對目標區域進行波束的調度進行更全面的掃描，而跟蹤處理是對雷達數據處理緊跟流程，反饋得到點跡數據時及時進行相關處理。多雷達點跡融合技術是通過計算機軟件對雷達點跡集中處理，精確率大大提升，且比人工增加了對點跡進行時間對齊、空間統一等功能。雷達信息顯示與控制一體化技術，通過對原始回波和處理后的回波的顯示，進行目標識別。

四、雷達技術的實際應用及發展

雷達技術大概在上個世紀末開始便在我國進行生活方面的應用，實際上雷達技術的應用幾乎涉及各個領域。雷達在歷史進程中不斷發展，不停進行工藝技術的革新。最早在19世紀中葉，被提出定義概念，進入到科學家的大腦中，漸漸發展，無線電波的產生，音頻的傳輸，直至第一次世界大戰，被作為德國軍事的數據傳輸手段進入軍事領域，并且雷達進入世界舞臺，為雷達技術的產生鑒定了基礎。再到第二次世界大戰，雷達技術得到完善，正式出現在戰場上，被廣泛使用，第一座軍事用雷達站也建立起來，甚至組成了雷達網絡，當時的雷達頻率是30兆赫，體現出雷達技術還是較落后。上世紀雷達技術進入二次發展時期，在學術界已經對雷達技術賦予新的相關學術定義，數學方面研究出了雷達技術計算的詳細體系構成，為雷達技術的發展進一步提速，為使其進入高潮階段鑒定了基調。到80年代，DBF技術得到推行，使雷達技術發展進入高潮期。但是雷達也具有其弊端，那就是能夠被其他信號干擾甚至阻斷，且這方面技術被研發出來后，很快發展，實現低成本制作，并且體型越來越迷你化，這就是干擾雷達。

雷達技術除了在軍事有著極廣泛的應用外，在民間應用也得到充分的發展。像是交通業的雷達測速，移動終端的遙感雷達以及航空航天中的飛行器的雷達信號控制，還有平時家里的電視機，收音機等也一定程度上運用了雷達技術。

五、結束語

雷達技術的發展歷程是很艱難的，從雷達技術的定義被提出到現在社會對雷達技術的廣泛應用，只用了不到200年。一個技術的產生到完善發展花費200年，200年與人類的科學歷史歷程相比較，只是很短的一瞬，在這極短的一瞬時間，就會產生對人類進步如此重要的技術，科學真的是一個非常神奇的領域。

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