现代雷达信号处理及发展趋势研究

2021-06-10于元强许晓剑

探索科学(学术版) 2021年5期

关键词：信号处理脉冲雷达

熊鑫于元强许晓剑付莹

空军预警学院雷达士官学校电子对抗系电子对抗模拟训练教研室湖北武汉 430000

现代雷达技术,已经全面的渗透在我们的日常生活中,例如：用于汽车、手机等装置的跟踪定位；用于接收信号,如卫星电视等；用于环境监测、天气预报等的天气雷达。

测速雷达指的是达波束较激光光束(射线)的照射面大,能易于捕捉目标,无须精确瞄准。雷达测速设备安装在巡逻车上,在运动中实现检测车速,是“流动电子警察”重要的组成部分。雷达技术这么重要,它是从何而来的呢?

1 雷达的历史

一战期间英国和德国交战时,英国急需一种能探测空中金属物体的技术能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。因此雷达技术应运而生。二战期间,雷达就已经出现了地对空、空对地(搜索)轰炸、空对空(截击)火控、敌我识别功能的雷达技术。

二战以后,雷达发展了单脉冲角度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径和脉冲压缩的高分辨率、结合敌我识别的组合系统、结合计算机的自动火控系统、地形回避和地形跟随、无源或有源的相位阵列、频率捷变、多目标探测与跟踪等新的雷达体制。

雷达作为现代战场上一种全方位的信息传感设备,已成为当今战场诸如侦察监视、目标识别、武器制导以及诸兵种协同作战等方面的核心装备。现代雷达对辐射源信号的搜寻、目标跟踪,可以针对信号发射功率、脉冲宽度等能量数据,以及信号波形、振动幅值、工作频率的变化情况,进行雷达系统工作模式的选择与实施。

2 现代雷达信号处理的主要方面

在雷达的整个系统中,信号处理扮演者重要角色,信号处理的方式随着环境的变化而变化。不同的领域、不同的环境对雷达信号处理的要求不同。雷达信号处理方式主要包括：通信和电子对抗。

通过信号处理和收集可以去掉干扰波段,并捕获目标信息。在雷达通信方面包括以下几个步骤：正交采样、脉冲压缩、MTD和恒虚警检测。正交采样是进行信号处理的第一步,其处理效果的好坏直接影响后续处理工作能否顺利开展,我们要考虑正交采样的速度和精准度,合理利用正交采样的失真度,有利于下一步工作的顺利开展。现阶段,脉冲压缩雷达已发展成为时间、频率、编码混合调制,在不增加整机复杂性的基础上,可有效提升雷达的性能。雷达需要具备抑制杂波的功能,而雷达对动目标和固定目标的区分,主要是通过回波多普勒频移来确定的,通过滤波器的合理设计,可以实现目标信号和杂波信号的分离,通过MTI/MTD、杂波图等,完成对目标任务的检查。

在实现通信的功能中,为了抵抗干扰,提高无线电信号的可行性和随机性,必不可少的就是使用编码和调制这样重要的技术,对信号进行必要的处理,使其能够让信号更准确,错误率更低。这就是电子对抗。实现电子对坑时,配备一个输出脉冲信号的设备,在雷达信号输入之前做辨别、分析信号的工作,如果把这些技术运用在军事领域当中,那么借助雷达,能够很快的对作战情形进行分析和了解,为以后的战略部署做技术支持。

雷达的基本功能从本质上来讲,雷达信号的检测问题就是对某一坐标位置上目标信号“有”或“无”的判断问题。最初,这一任务由雷达操作员根据雷达屏幕上的目标回波信号进行人工判断来完成。

3 现代雷达信号处理的主要技术

3.1 目标的识别和分类在战争中,雷达信号目标的识别指的是有效判断目标的类型,比如区分是战斗机还是轰炸机；区分车辆是轮式还是履带式；确定飞机和军舰的型号；对真目标进行有效的识别等。

3.2 抗电子干扰技术在现代战争中,电子干扰、低空突防、隐身目标对雷达的探测性能会产生巨大影响,甚至威胁到雷达的生存,使得雷达面临着多种挑战和威胁,而在诸多威胁中,电子干扰带来的影响最大,而且也是比较难解决的。

雷达信号不易被敌方侦查系统探测到,能够避免或者减轻电子干扰,具有更强的野外生存能力。这是各国发展抗电子干扰技术的终极目标。

3.3 脉冲压缩技术通过对回波信号进行一定的处理和分析来识别复杂回波中的有用信息,这是雷达工作的原理。波形的合理设计就显得至关重要,不同的波形将会对雷达发射的形式、信号处理的形式、抗截能力、抗干扰能力等产生不同程度的影响。为了提高雷达发射机的平均功率,现代雷达会选择时宽较宽的发射脉冲,甚至有的脉宽可以高达若干毫秒。但是,现在采用的雷达脉冲压缩技术受到适配器的局限,完成信号处理时还是会不可避免的发生一些问题。综上,现在的脉冲压缩技术还需要进一步的提高和完善。这一方面发展空间巨大。

3.4 检测目标技术检测目标是雷达最基本的作用。现代雷达系统检测目标就是根据计算机的计算特点,对目标的特点进行检测和确定。