雷达信号处理和数据处理技术

陈丽芳

【摘 要】雷达技术对人类探索未知领域有着重要的作用，虽然雷达在军事方面的应用相较与民用和研究用所占比重极大，但是随着雷达技术的发展和人类社会的进步，最终雷达技术会更多的应用于人们生活。本文结合实际对雷达的信号处理和数据处理的技术进行介绍分析，总结对雷达技术的现实应用。

【关键词】雷达；信号处理；数据处理

随着现代科技的发展，人类不断涉及未知领域，对未知领域进行积极的科学探索，雷达作为一种基础的科研探测装置而被广泛应用，无论是海陆空还是离开地球的太空探测，都可以用雷达进行数据的探测与收集。通过雷达获得信息准确性高，但是怎样将雷达获得的信息转化为我们进行研究的数字或其他数据形式，这便是本文的主题。

一、雷达技术的具体解释说明

雷达技术实际上是对电磁波的应用，利用不同频率段的电磁波对物体进行发射，与物体接触后反射回馈至发射源，通过对时间或得到的其他反馈进行处理得到所需数据。雷达发射的电磁波可因实际需要进行高低频率的调整。因电磁波传播的特殊性，使其可在任何介质中进行传播，并且具有操作简单、数据准确性精确性高，在各个领域都有广泛应用，无论是生活、科研还是军事领域。

二、雷达信号接受及处理的基础技术

雷达技术得到推广后，雷达的信号处理技术也在不断发展，通过信号的处理能够实现对物体间的距离，物体的角度，形状以及运动物体的速度等性质进行探测。雷达信号处理技术有波形和干扰抑制技术，脉冲压缩和信号相参积累技术，阵列信号处理技术，目标检测技术，目标特征信息提取和识别技术，信号处理系统设计技术等。

（一）雷达信号处理的流程分析

雷达信号的处理的基本流程为：电磁波发射，电磁波信号反馈，现象体现，信号调节，信号成像，信号的自动检测，信号跟踪，信号目标的识别。其中信号调节部分可细分为接收机信号变换，电磁信号波的形成，电磁脉冲压缩，电磁波的杂波清理（信号清晰化），多普勒处理。雷达信号处理时，根据实际情况的不同，会有不同类型的操作和信号提取，主要分为两类。一类是单脉冲处理技术，就是对单一的电磁脉冲进行信号的处理工作，详细操作有两点，为脉冲压缩和波形匹配。另一类是多脉冲处理技术，由于是针对多条电磁脉冲波进行技术处理，所以耗时较长，采用较多数学函数的计算方法，进行多普勒处理。信号调节和干扰抑制技术主要是针对数据的SIR进行处理，为后续信号数据的转化，提供基础。由于雷达接收信号时，会将各种电磁波信号全部接收下来，其中有着各种电磁波信号的干扰，这就需要对接收到的全部信号进行检测，找到需要的信号段，进行下一步的相关处理，不过检测技术无法达到完美，总是会有其他信号被检测入内，对所需的信号产生强干扰。在进行信号处理之后便是数据处理，在信号处理之后，就可以得到目标电磁波信号段，然后就可以将信号数据化，得到所需的数据。

（二）雷达接收的信号组成

雷达接收信号时，由于自然间或者是其他人为的电磁波的干扰，使得接收到的信号是由多个信号叠加在一起的乱码信号，然后进行上文提到过的信号处理工作。信号组成是很复杂的包含着各种杂波和目标波，我们需要针对目标信号的一些特异的性质进行区分。举例来说，雷达发射一段窄带带宽信号后，调整幅度以增加信号的稳定性，采用相位调制法对信号进行扩展处理，但是接收的时候，由于脉冲回波和相位调制法造成的后续影响导致电磁波发生变化。但是波的变化是有规律可循的，通过对时间延迟的掌控和幅度及函数的计算，可以对目标信号进行估算，当然计算是有误差的，这也是不可避免的。

三、雷达所得数据的处理技术

雷达在信号处理之后，会进行数据处理，所谓数据处理，就是将目标信息转化为可以直接利用的信息或者数据，它的实际操作流程包括雷达探测数据的形成、信息的挖掘处理、状态的控制、多种方式显示、按需分发等。进行雷达数据处理过程中，会运用到点迹形成和能聚技术，简单说就是将多个目标点迹汇聚成一个点迹，然后进行相关的数据处理输出，其主要技術目标是目标的方位等基本信息和幅度、多普勒频率等物理学信息，按照一定的算法进行技术处理。帧间滤波技术是对雷达反馈的多帧图像进行处理，其主要利用了目标波与杂波的性质区别，根据目标波的实际运动特征、位移的相对均匀性和目标点迹信息进行排除。机动目标跟踪技术是在研究了目标的机动性特点后，处理各种机动性问题后，运用算法计算。相控阵雷达的波束调度和跟踪技术通过对目标区域进行波束的调度进行更全面的扫描，而跟踪处理是对雷达数据处理紧跟流程，反馈得到点迹数据时及时进行相关处理。多雷达点迹融合技术是通过计算机软件对雷达点迹集中处理，精确率大大提升，且比人工增加了对点迹进行时间对齐、空间统一等功能。雷达信息显示与控制一体化技术，通过对原始回波和处理后的回波的显示，进行目标识别。

四、雷达技术的实际应用及发展

雷达技术大概在上个世纪末开始便在我国进行生活方面的应用，实际上雷达技术的应用几乎涉及各个领域。雷达在历史进程中不断发展，不停进行工艺技术的革新。最早在19世纪中叶，被提出定义概念，进入到科学家的大脑中，渐渐发展，无线电波的产生，音频的传输，直至第一次世界大战，被作为德国军事的数据传输手段进入军事领域，并且雷达进入世界舞台，为雷达技术的产生鉴定了基础。再到第二次世界大战，雷达技术得到完善，正式出现在战场上，被广泛使用，第一座军事用雷达站也建立起来，甚至组成了雷达网络，当时的雷达频率是30兆赫，体现出雷达技术还是较落后。上世纪雷达技术进入二次发展时期，在学术界已经对雷达技术赋予新的相关学术定义，数学方面研究出了雷达技术计算的详细体系构成，为雷达技术的发展进一步提速，为使其进入高潮阶段鉴定了基调。到80年代，DBF技术得到推行，使雷达技术发展进入高潮期。但是雷达也具有其弊端，那就是能够被其他信号干扰甚至阻断，且这方面技术被研发出来后，很快发展，实现低成本制作，并且体型越来越迷你化，这就是干扰雷达。

雷达技术除了在军事有着极广泛的应用外，在民间应用也得到充分的发展。像是交通业的雷达测速，移动终端的遥感雷达以及航空航天中的飞行器的雷达信号控制，还有平时家里的电视机，收音机等也一定程度上运用了雷达技术。

五、结束语

雷达技术的发展历程是很艰难的，从雷达技术的定义被提出到现在社会对雷达技术的广泛应用，只用了不到200年。一个技术的产生到完善发展花费200年，200年与人类的科学历史历程相比较，只是很短的一瞬，在这极短的一瞬时间，就会产生对人类进步如此重要的技术，科学真的是一个非常神奇的领域。

【参考文献】

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