雷達信號處理國家級重點實驗室的建設與發展

程榮剛， 徐 青， 張林讓

(西安電子科技大學 雷達信號處理國家級重點實驗室，西安 710071)

0 引 言

美國麻省理工學院輻射實驗室[1](林肯實驗室前身)研制的雷達為二戰勝利發揮了關鍵作用，被評價為“雖然是原子彈結束了戰爭，但是贏得戰爭卻是依靠雷達”[2]。我國雷達技術經過幾十年的發展，已處于跟蹤研仿向自主創新過渡的關鍵時期，雷達科技隊伍在加強雷達新體制、新理論、新方法及其應用領域開展了廣泛深入的研究，取得了豐碩的成果，其中雷達信號處理國家重點實驗室就是一個典型的縮影。雷達信號處理國家重點實驗室依托在西安電子科技大學，經過40多年的建設與發展歷程，目前雷達信號處理國家重點實驗室擁有信號與信息處理碩士點、博士點、博士后流動站；擁有信號與信息處理國家“211工程”建設的重點學科；擁有各種信號產生、測試分析和數據采集用的先進儀器設備；擁有注重基礎，面向需求，為共同目標而努力奮斗的基礎扎實、嚴謹務實的中青年學術骨干為主的科研隊伍。現任學術委員會主任為中國科學院院士保錚教授，現任實驗室主任為教育部長江學者特聘教授、國家杰出青年基金獲得者、原總裝備部雷達探測專業組專家劉宏偉教授。

雷達信號處理國家重點實驗室的前身是保錚院士于1974年成立的數字信號處理研究小組。

1 數字信號處理研究小組的成立[3-5]

1973年10月，正在陜西眉縣“五七”干校勞動的保錚，突然接到學校的通知，讓他去南京參加四機部召開的一個重要會議。這個會議與進口雷達有關。原來，當時我國為解決國內航空安全問題，從法國湯姆遜公司(現名泰勒斯公司)進口了5部LP-23航管雷達，但在當時的國際環境下，因為存在技術封鎖，法國人拒絕出口航管雷達的“數字動目標分機”，該分機的功能是從雷達回波中消除固定雜波(如山、大建筑)，只把所需的動目標即飛機顯示出來。由于對華的技術禁運，法國將航管雷達中數字信號處理部分去除。

為了解決這個問題，國內有關方面召開了會議。參加會議的保錚看過法國人的方案，認為該方案不盡完美，①設計過于復雜，②限制持續發展，③欠缺實際通用性。保錚提出，中國雷達向數字信息處理實現與應用的轉變需全面，研制需通用，希望能以數字動目標顯示器的研究、開發與制造為契機進行自主設計與研制。

1974年末，國家將“0.2 μs數字動目標顯示”的研制任務交給了西電，并撥付19萬元的科研經費。學校接到任務后，支持由保錚牽頭，組建一支8人課題小組進行攻關。

當時，課題小組的科研條件相當艱苦，幾乎是從零起步，需要彌補課題所需知識和研究所需設備兩方面的欠缺。為了解決這些實際困難，保錚決定先研制0.5 μs數字動目標顯示器。在研制過程中，小組成員是缺什么就補什么，不懂數字電路，但要設計數字相消電路，就自學布爾代數、與非門等知識；國外對華禁售A/D模數變換器，小組成員就以比較器、運算放大器等元器件為基礎自行研制；對于難以購買的實驗器件，小組成員就自己動手在白紙上粘貼一根根黑色膠帶線來設計電路板、采用磁芯手工繞制存儲器件等。

經過1年多的艱苦攻關，在保錚的帶領下，包括彭學愚在內的8人課題小組終于在1976年秋成功研制出了頗具特色的0.5 μs數字動目標顯示器。該數字化設備跟法國設備相比，實際性能更好更出色，結構簡單、通用性強，能從雷達回波中消除固定雜波(如山、大建筑)，只把所需的動目標即飛行器顯示出來。這項技術將數字技術充分地應用到雷達中，能有效地解決當時國產雷達的動目標顯示問題(見圖1)。不久之后，課題小組又繼續突破了0.2 μs數字動目標顯示的關鍵技術，進而研制出0.2 μs數字動目標顯示器(MTI)，這不但打破了西方國家在雷達領域的技術封鎖，開創了數字技術進入我國雷達研制的先河，也進一步擴大了西電在全國的影響力，1980年獲得電子工業部科技進步一等獎。

圖1 1979年12月保錚等人調試設備

數字信號處理小組于1980年發展成為電子工程研究所。

2 電子工程研究所的發展

1978年后，為研制數字動目標顯示而成立的8人科研小組迅速發展，并將推廣數字信號處理在雷達中的應用作為研究方向，先擴充為研究室，繼而又擴大為電子工程研究所(見圖2)。

圖2 電子工程研究所成立大會

在保錚的主持下，雷達信號處理研究一直處于國內領先地位，雷達領域內的尖端技術一項接一項地被攻破。1982年，研制出了我國第一臺動目標檢測器[6]，獲1985年電子部科技進步二等獎。同年，研制出自適應天線旁瓣相消系統[7]，獲國家科技進步三等獎。

1984年，彭學愚與保錚、張守宏一起在電子學報和國際雷達會議發表了“動目標檢測雷達抑制氣象雜波的研究”[8]一文。動目標檢測器和該論文都榮獲了電子部科技進步獎。

1989年，研制了我國第一臺可編程雷達信號處理機[9]，獲電子工業部科技進步一等獎和國家科技進步二等獎。

1991年在電子工程研究所的基礎上建立了雷達信號處理國家重點實驗室(見圖3)。

圖3 雷達信號處理國家重點實驗室成立大會

3 雷達信號處理國家重點實驗室的建設[10-16]

1991年4月23日正式立項，在邊建設邊運行的建設原則指導下，實驗室于1995年9月23日～25日通過了原國防科工委和原電子部組織的驗收，并正式投入運行。2004年，實驗室獲得拓展提高項目支持，總投資人民幣4 710萬元，其中設備費4 448.97萬元。通過二期建設，實驗室擁有的實驗儀器和設備條件得到了進一步的改善，科研場地也由原來的2 949 m2擴展到現在的5 200 m2。

3.1 歷年評估

雷達信號處理國家重點實驗室是國內率先開展數字信號處理研究的單位之一，30多年來結合國防需要，將先進的信號處理技術應用于各類雷達，對推動國內雷達的發展起了重要作用，受到總裝各部領導機關和雷達裝備研制部門的重視。同時，實驗室在信號處理理論和方法研究方面，結合研究生培養做了大量基礎性和前沿性的工作。2000年和2003年重點實驗室評估中成績為優秀；2009年重點實驗室評估位列25個參評實驗室第8名；2013年重點實驗室評估位列23個參評實驗室第5名。

2014年，以重點實驗室為主體的“信息感知技術協同創新中心”通過國家“2011計劃”認定，位列行業產業類第一[17]，進一步奠定了學校在全國高校中突出的雷達國防科研特色優勢地位。

3.2 人才隊伍建設

實驗室倡導團隊精神，注重基礎，面向需求，形成了一支為共同目標而努力奮斗的基礎扎實、嚴謹務實的中青年學術骨干為主的研究隊伍。現有教職工62人，其中中科院院士1人，教育部“長江學者特聘教授”2人，國家杰出青年基金獲得者2人，中國青年女科學家獎獲得者1人，“萬人計劃”青年拔尖人才1人，科技部中青年領軍創新人才1人，教育部“長江學者獎勵計劃”青年學者1人，“長江學者講座教授”1人，“千人計劃”2人，“青年千人”1人，國家自然科學基金優青獲得者3人，國家自然科學基金創新研究群體1個，教育部“創新團隊”1個，教育部跨/新世紀人才12人，陜西省有突出貢獻專家1人，陜西省“三秦學者”特聘教授1人，陜西省青年科技新星5人，享受國務院政府特殊津貼6人。教授27人(博士生導師32人)，副教授、高工30人。教師中具有博士學位57人。

實驗室現有近400多名碩士生、100多名博士生和近10名博士后在實驗室學習和工作。實驗室的教學活動與科研緊密結合，已培養的博士和碩士研究生理論基礎扎實，科研能力強，受到各界普遍好評。培養的博士生中有4人獲全國百篇優秀博士論文，5人獲全國百篇優秀博士論文提名，10人獲陜西省優秀博士學位論文。

3.3 學科建設

實驗室是承擔雷達信號處理領域基礎性研究任務的國家級實驗室，同時也是“信號與信息處理”國家級重點學科的科研、教學基地和依托單位，設有碩士點、博士點和博士后流動站。該學科在2002年和2007年的教育部國家重點學科評估中兩次均名列全國“第一”，其所在的一級學科“信息與通信工程”在2012年全國第三輪一級學科評估中名列全國“第二”。

3.4 科研平臺構建

實驗室擁有各種信號產生、測試分析和數據采集用的先進儀器設備以及電子系統自動化設計手段，開發定制了系列實驗雷達，具有自主開展試驗的能力，實驗條件和工作環境好。實驗室建立了供國內外學術交流與合作平臺，為科研人員和學生提供了良好的學術氛圍和環境。各研究組定期學術討論，為學生研究視野的拓展和研究能力的提升奠定了良好的基礎。

3.5 取得成果

實驗室根據國防建設需要，結合學科發展，開展科學研究活動，承擔并完成了一批國家重點科研項目。包括國家科技預先研究項目、國家自然科學基金項目、國家/國防“973”和“863”高技術項目等課題；積極與有關廠、所合作，眾多科技成果已在雷達中得到應用，比如1983年研制的雷達信號模擬器；1991年研制的獲機械電子部科技進步二等獎的數字旁瓣相消器；1995年研制的獲電子部科技進步三等獎的時空二維自適應信號處理系統。科技成果獲省部級以上獎勵有45項，其中全國科學大會獎1項，國家科技進步一等獎1項，國家技術發明一等獎1項，國家技術發明二等獎1項，國家科技進步二、三等獎5項，國防技術發明特、一、二等獎各1項。

4 結 語

長期以來，實驗室按照“基礎研究為本，密切聯系實際，發揚團隊智慧”的工作指導思想，在我國著名雷達專家保錚院士的帶領下，重視源頭創新，面向國際學術前沿，面向國防重大需求，開展雷達系統及信號處理領域的基礎理論研究及關鍵技術攻關等研究工作，為我國雷達系統理論發展和研制水平提升做出了突出貢獻，已成為我國雷達技術領域重要的理論創新、科學研究、技術輻射和人才培養基地。

參考文獻(References)：

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[6] 西電故事—85歲彭學愚：1982年參與研制出中國第一臺動目標檢測器[EB/OL].西安電子科技大學搜狐公眾平臺,2017-05-09.

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[8] 保 錚,彭學愚,張守宏.動目標檢測雷達抑制氣象雜波的研究[J].電子學報,1984(1)：30-36.

[9] 吳順君.一種高性能的可編程雷達信號處理機[J].西安電子科技大學學報,1987(1)：16-25.

[10] 李 春.雷達信號處理國家重點實驗室[J].技術與創新管理,1999(1)：28.

[11] 西安電子科技大學雷達信號處理重點實驗室介紹[J].學位與研究生教育,1993(6)：16.

[12] 林曉雪.記西安電子科技大學國家雷達信號處理國防科技重點實驗室[N].陜西日報,2009-10-22.

[13] 西安電子科技大學雷達信號處理國家重點實驗室[J].實驗室研究與探索,2017(4)：I0003-I0004Ⅰ-Ⅱ.

[14] 實驗室簡介[EB/OL].西安電子科技大學電子工程研究所雷達信號處理國家重點實驗室,2008-11-07.

[15] 西安電子科技大學雷達信號處理國家級重點實驗室簡介[J].雷達學報,2012(3)：214.

[16] 雷達信號處理重點實驗室主要儀器設備[J].西安電子科技大學學報,1997(S1):121.

[17] 信息感知技術協同創新中心通過“2011計劃”認定[EB/OL].西安電子科技大學電子工程學院,2014-10-23.