現(xiàn)代雷達(dá)信號(hào)處理的技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)探討

劉億

摘要：當(dāng)前國(guó)內(nèi)信息科技、電子技術(shù)水平飛速提高，僅僅強(qiáng)調(diào)對(duì)信息的收集、處理工作具有高精度、高速度的傳統(tǒng)設(shè)備已經(jīng)不再能滿足當(dāng)今用戶的需求，用戶更傾向于擁有高速度、高精度的同時(shí)還要擁有智能化、低成本、體積小、低功耗的性能。為了滿足用戶的需求以及對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改造與創(chuàng)新，可以將ARM引入到雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，滿足嚴(yán)苛的用戶需求的同時(shí)有效提高速度、提高資源與能源的利用效率。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代雷達(dá);信號(hào)處理技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，射頻頻譜擁擠的現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，雷達(dá)通信一體化作為解決頻譜擁擠的辦法而備受關(guān)注。雷達(dá)通信一體化不僅能提高頻譜的利用率，還能減少設(shè)備的體積、成本、能耗等。雷達(dá)通信一體化的實(shí)現(xiàn)方式有很多種，目前主要是通過通信共享雷達(dá)資源來實(shí)現(xiàn)。預(yù)設(shè)計(jì)正交信號(hào)集，每個(gè)脈沖周期發(fā)射其中的1個(gè)，接收機(jī)根據(jù)接收到的正交信號(hào)就可解出相應(yīng)的信息。然而，脈沖之間的信號(hào)不同會(huì)使雷達(dá)的相干處理受到影響，正交波形的設(shè)計(jì)也會(huì)增加，使系統(tǒng)更加復(fù)雜。將雷達(dá)信號(hào)當(dāng)作載波，用通信信號(hào)去調(diào)制雷達(dá)信號(hào)形成發(fā)射信號(hào)也是一種有效的方法。

1數(shù)據(jù)預(yù)處理及數(shù)據(jù)處理主函數(shù)

雖然現(xiàn)代雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，但即使經(jīng)過信號(hào)處理后的觀測(cè)中還是會(huì)摻雜一些干擾，而且一般觀測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)量較大，對(duì)后續(xù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理方面的要求較高。所以，先利用數(shù)據(jù)預(yù)處理，在觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行起始、關(guān)聯(lián)等其他數(shù)據(jù)處理過程之前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步篩選，將那些不在門限內(nèi)的數(shù)據(jù)剔除，只有經(jīng)過所有判決門限的數(shù)據(jù)才被保留下來。觀測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理的好處在于使得后續(xù)數(shù)據(jù)處理過程中數(shù)據(jù)的規(guī)模明顯減小，計(jì)算量大幅下降，在一定程度上能夠減輕計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)，提高數(shù)據(jù)處理的速度和目標(biāo)跟蹤的精度，同時(shí)使虛假航跡形成的可能性降低。數(shù)據(jù)預(yù)處理在仿真中表現(xiàn)為設(shè)定一定的判決門限，包括距離門限、方位角門限、俯仰角門限等，將那些不在門限之內(nèi)的數(shù)據(jù)剔除。

基于此，雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在每個(gè)執(zhí)行周期接收一組輸人數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)為第一批數(shù)據(jù)，一般存儲(chǔ)在暫時(shí)點(diǎn)跡中;若接收到的輸人數(shù)據(jù)不是第一批數(shù)據(jù)，則將其與可靠航跡做點(diǎn)跡航跡關(guān)聯(lián)，若關(guān)聯(lián)上，則用其更新可靠航跡，若關(guān)聯(lián)不上，則將其存在暫時(shí)點(diǎn)跡中。暫時(shí)點(diǎn)跡可用于后續(xù)的航跡起始等，當(dāng)暫時(shí)點(diǎn)跡超過一定門限后將被刪除，具體描述如下：

如果觀測(cè)數(shù)據(jù)為非空：則進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，通過門限的數(shù)據(jù)保存為輸人數(shù)據(jù)。若處理的是第一批數(shù)據(jù)，當(dāng)輸人數(shù)據(jù)為空時(shí)進(jìn)行初始化;當(dāng)輸人數(shù)據(jù)為非空時(shí)，則提取其中的徑向距離和方位角信息，并存于暫時(shí)點(diǎn)跡文件中。若處理的不是第一批數(shù)據(jù)，當(dāng)輸人數(shù)據(jù)為空時(shí)，暫時(shí)點(diǎn)跡若為非空，則點(diǎn)跡未使用次數(shù)加一，達(dá)到門限時(shí)刪除該點(diǎn)跡信息，而可靠航跡若為非空，則進(jìn)行航跡消亡及航跡補(bǔ)點(diǎn);當(dāng)輸人數(shù)據(jù)為非空時(shí)，提取其中的徑向距離和方位角信息并存于待處理數(shù)據(jù)中，此時(shí)，可靠航跡若為非空則進(jìn)行點(diǎn)跡航跡關(guān)聯(lián)、航跡消亡及航跡補(bǔ)點(diǎn)，若暫時(shí)點(diǎn)跡為空，則將待處理數(shù)據(jù)存于暫時(shí)點(diǎn)跡文件中，若暫時(shí)點(diǎn)跡為非空，則進(jìn)行航跡起始。

如果觀測(cè)數(shù)據(jù)為空：若處理的是第一批數(shù)據(jù)，則進(jìn)行初始化;若處理的不是第一批數(shù)據(jù)，暫時(shí)點(diǎn)跡若為非空，則點(diǎn)跡未使用次數(shù)加一，達(dá)到門限時(shí)刪除該點(diǎn)跡信息，可靠航跡若為非空，則進(jìn)行航跡消亡及航跡補(bǔ)點(diǎn)。

2基于ARM的雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)研究

2.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，系統(tǒng)平臺(tái)主要由兩部分構(gòu)成：核心板、基本板。（1）核心板的重要作用是集成SamsungS3C2410A-26處理器。同時(shí)，還可以集成16M的FLASH以及64M的SDRAM等，這樣一來就能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效的管理。（2）基本板的重要作用是集成不同類型的外設(shè)接口，并且還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的處理，集成外圍電路以及處理器等等。總體而言，基于ARM的雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)層面主要包含CPU以及FPGA、DSP、電源四個(gè)不同的模塊。

2.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要在特定的硬件平臺(tái)上完成軟件的開發(fā)與研究工作。這一過程中，首先要搭建相應(yīng)的交叉編譯環(huán)境。嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)主要包含以下幾個(gè)方面：引導(dǎo)加載程序、Linux內(nèi)核以及文件系統(tǒng)、應(yīng)用程序等的開發(fā)，其中引導(dǎo)加載程序是重點(diǎn)。對(duì)于交叉編譯環(huán)境而言，它是一個(gè)特定的開發(fā)環(huán)境，在這一環(huán)境下能夠進(jìn)行嵌入式程序的編寫、連接，同時(shí)還能完成程序的調(diào)試。一般來說，開發(fā)環(huán)境通常利用的是宿主機(jī)、目標(biāo)機(jī)模式。當(dāng)交叉編譯開發(fā)環(huán)境搭建工作結(jié)束之后，要移植Bootloader。移植環(huán)節(jié)可分為兩種不同的方式：一種是對(duì)現(xiàn)有的Boot.10ader進(jìn)行移植;另一種主要是對(duì)代碼進(jìn)行重新的編寫。由于后者的周期相對(duì)較長(zhǎng)，因而移植環(huán)節(jié)中大多采用第一種Boodoader移植方法。相比于第二種方法，前者有著諸多的優(yōu)勢(shì)：實(shí)施過程相對(duì)簡(jiǎn)單、方便，并且能夠顯著縮短開發(fā)周期。不管是哪一類型的系統(tǒng)，要想提高運(yùn)行環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性、可靠性，不僅要提高硬件平臺(tái)的可靠度，同時(shí)還要?jiǎng)?chuàng)設(shè)一個(gè)穩(wěn)定的軟件環(huán)境。

2.3系統(tǒng)調(diào)試

2.3.1系統(tǒng)硬件調(diào)試

在進(jìn)行硬件調(diào)試工作時(shí)，因?yàn)镻CB板上分布著大量的元器件，因而在進(jìn)行實(shí)際的焊接工作之前，設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格對(duì)照電路圖，對(duì)于電路板進(jìn)行全面的測(cè)試，這一環(huán)節(jié)需要用到萬用表的二極管檔位。調(diào)試過程中，一旦發(fā)現(xiàn)短路、斷路等問題，要采取針對(duì)性措施予以解決。當(dāng)確保電氣連接狀況不存在問題之后，才能進(jìn)行后續(xù)的焊接工作。具體焊接工作中，要采取分模塊的方法進(jìn)行焊接。焊接過程中要先對(duì)電路電源部分完成焊接，之后在對(duì)電源電壓進(jìn)行測(cè)試，以確保輸出電壓的穩(wěn)定性達(dá)到要求。此后，才能按步驟進(jìn)行其他模塊的焊接工作。模塊全部焊接完成之后，工作人員還要利用萬用表進(jìn)行電源狀況的檢查，確保不存在短路、斷路以及虛焊等問題。

2.3.2軟件調(diào)試

軟件調(diào)試的重點(diǎn)是CPU模塊的調(diào)試，具體調(diào)試環(huán)節(jié)中要做好LCD顯示裝置以及PS/2調(diào)試。（1）在進(jìn)行LCD顯示裝置的調(diào)試工作時(shí)，要在系統(tǒng)中植入程序，進(jìn)而對(duì)LCD的工作狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試。這一過程中，要確保屏幕上能夠顯示文字以及坐標(biāo)等信息。需要注意的是，要應(yīng)用畫點(diǎn)函數(shù)進(jìn)行顯示裝置的調(diào)試。（2）軟件調(diào)試工作中還要對(duì)PS/2調(diào)試引起重視，對(duì)設(shè)備地址的匹配狀況進(jìn)行判斷，之后再調(diào)用函數(shù)指針將數(shù)據(jù)分配給相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，并對(duì)數(shù)據(jù)處理狀況進(jìn)行檢查。

總之，基于ARM的雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)，不僅有著相對(duì)較快的響應(yīng)速度，同時(shí)能夠節(jié)約大量的資源與能源，在當(dāng)今社會(huì)大力提倡的高效率、節(jié)能、智能化的口號(hào)下，該系統(tǒng)在未來將有著廣泛的發(fā)展與應(yīng)用前景，因而要加強(qiáng)對(duì)該系統(tǒng)軟件與硬件的設(shè)計(jì)研究，提高系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)水平。本文先從嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)體系著手，并進(jìn)一步研究了系統(tǒng)的軟件、硬件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)調(diào)試等內(nèi)容，以求為后續(xù)的研究人員提供幫助。

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（作者單位：貴州航天電子科技有限公司）