雷达软件化的技术探讨

李 烽，刘正义

92823部队二中队，海南 三亚 572021

0 引言

随着科技的日益创新，微电子、计算机和通信等领域的新技术不断发展并逐渐成熟运用。这些技术在军事领域的迅速推广和应用使现代战争的作战方式带来了极大改变，使得电子对抗日益成为当前乃至今后相当长一段时期内决定战争胜负的重要因素。这就要求新型雷达具有很强的战场适应性、反应能力和可扩展性，在未来的局部战争中才能立于不败之地。

1）目前雷达装备的主要缺陷

（1） 种类繁多

雷达担负的任务多样，而目前的雷达基本是单一功能的设备，致使雷达装备多种多样，而且结构复杂、更新换代慢、成本高，给雷达装备的研制、生产、使用和维修带来极大的不便。

（2） 功能单一且固定

目前雷达装备功能单一且绝大部分功能都由硬件电路来实现，这大大限制了它的应用范围和战场适应性，更不具备可扩展性，已经难以适应现代战争的需要。

2）未来雷达的重要特征

根据对现役雷达存在的主要问题和目前雷达面临的主要挑战进行分析，未来雷达的重要特征包括：

（1）低截获，以适应隐身目标和反辐射武器的发展；

（2）同时多功能，即一部雷达在同一时刻可以执行多种功能，实现雷达功能的集成；

（3）可重构，利用系统软件的重新定义，即可实现功能的改变，只需更换少量硬件、甚至无需更换硬件；

（4）网络化，通过标准化接口，多部雷达可形成网络节点，以便组网。

1 相关新技术

1）微电子：DSP、FPGA等可编程数字器件性能优异，发展迅速，为雷达系统的软件化提供器件保障。

2）计算机：计算机处理速度不断提高，内存和硬盘容量不断扩大，可满足系统控制和海量信息存储的需要。

3）通信：卫星通信、光纤通信和计算机网络的发展为雷达系统的组网并行奠定了基础。

2 软件化雷达构想

软件化雷达的核心思想是宽带A/D 变换尽可能地将接收到的模拟信号数字化，最大限度地通过软件来实现雷达的各种功能。

2.1 软件化雷达硬件平台构想

根据对软件化雷达的设想与功能要求，软件化雷达的硬件平台必须具有很强的通用性和可扩展性。

为实现射频信号的产生和处理功能，硬件平台中设置有专用超宽带射频组件。根据中心管理计算机的控制指令，雷达工作时组件内部处理机控制组件产生雷达发射信号和对接收信号进行相应的处理。宽带射频组件主要完成雷达探测信号的生成和接收信号的低噪声放大等功能，其工作性能与工作状态主要由中心处理计算机下的微处理器的软件完成。

雷达天线系统完成雷达发射和接收信号的定向功能。中心控制计算机的通过指令控制天线系统工作参数的变化，从而实现雷达对目标的探测或跟踪。

雷达的射频前端发射时主要完成上变频、功率放大等任务，接收时完成低噪声放大、下变频等功能，转换为中频信号，再送到高速A/D变换器转换为数字量后送中心处理计算机进行信号处理。雷达信号的检测和处理都由软件来实现。

2.2 实现雷达软件化的关键技术

雷达的软件化是雷达技术发展的必然趋势，也将是雷达技术领域的一次革命，就目前的技术现状而言，实现雷达软件化的关键技术主要有：

1）天线技术

软件化雷达的一个重要特点就是“可重构”，即通过配置不同的软件在同一硬件平台上来实现不同的功能，而雷达工作频率应从低频到毫米波，是一个宽带系统，这就要求软件化雷达的天线系统必须在一个相当宽的频带范围内能正常工作。这在技术上有相当大的难度，需要研究开发智能收发天线。

2）数据采集与存储技术

通常ADC、DAC及DSP的性能共同决定了软件雷达的实现。由于软件化雷达的功能强大、通用性强以及发射信号形式复杂，因此，要求A/D变换器件在一个很宽的频带范围内直接将中频信号、甚至射频信号数字化，并且要求A/D 器件至少具有几百兆甚至几千兆的采样速率。同时为保证信号处理的精度，要求A/D、D/A要有足够的量化位数。在这么高的采样速率下实现高精度A/D、D/A变化并存储下来，目前在技术上尚有很大难度，但从发展观点看，是可以实现的。

3）信号处理技术

软件化雷达的“可重构”特性决定了其信号处理系统必须满足通用性要求，以适应不同功能定义的需要。信号处理过程中，数字信号产生、调制与解调、信号检测和目标识别等用数字信号处理器和中心处理计算机处理，由软件来实现。为了对A／D转换器输出的数字信号进行实时处理，必须要求数字信号处理系统具有高速处理能力。但就目前的技术条件来说，不管是采用专用数字信号处理器还是采用通用计算机，要实现对雷达采样信号的数字处理在技术上都存在一定的难度。解决此问题的有效途径之一是采用并行处理技术。

4）系统软件技术

软件雷达需构造具有较好通用性和可扩展性的硬件平台，同时把尽可能多的信号处理功能用软件编程实现，另外软件化雷达的多种抗干扰措施也是由相应的抗干扰软件来实现的。因此，要提高软件化雷达的工作性能.必须研究和开发性能先进的数字信号处理方法和丰富的功能软件模块，使软件这个新一代雷达系统的神经中枢反应更快。

3 结论

软件化雷达是基于软件面向通用化，通过软件编程实现雷达功能的设计思想。在单一硬件平台上，通过不同的软件编程实现单部雷达的多功能化。基于软件化的雷达将在抗干扰技术，低截获概率和相控阵技术等方面有得天独厚的优越性。可以预见，软件化雷达必将因其高性能、高灵活性、低成本的特点，成为雷达技术的重要发展方向。但是，软件化雷达目前尚处于起步阶段，有很多问题有待进一步探讨。

[1]杨小牛，楼才义，徐建良.软件无线电原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2002，6.

[2]钮心忻，杨义先.软件无线电技术与应用[M].北京：北京邮电大学出版社，2000，9.

[3]张思敏，方云，许建文.软件无线电在雷达系统中的应用和前景[J].雷达科学与技术，2003，l(3)：l37-142.