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发表于:2016-07-01 12:01
楼主
 雷达主要是指用无线电方法发现目标并测定它们在空间的准确位置,因此雷达也称为“无线电定位"。随着雷达技术的不断发展,雷达所要实现的任务不仅是准确测量目标的距离、方位和俯仰角,而且还包括准确测量目标的速度,以及从目标回波中获取的更多有关目标的信息。所谓的雷达回波系统需要从接收到回波信号中提取、分析测量目标的相关信息。

  随着数据采集、处理技术的迅猛发展,在现代雷达回波系统的应用过程中,高速数据采集卡已经成为实现各种数据采集、存储、处理等核心单元。由于雷达回波信号通常为模拟量信号,所以准确地将雷达模拟量回波信号量化处理,构建稳定可靠的数据采集系统,是后续数字信号分析等功能实现的重要前提。
 
  雷达回波系统中高速数据采集卡的任务包括将雷达回波系统输出的模拟量信号转换成计算机能够识别的数字量信号,同时记录雷达输出的其他同步信号,按照系统的功能需求获取采样结果。
 
  高速数据采集卡的性能提升与计算机和微电子等信息技术的发展密切相关。信息技术的快速发展,为高速数据采集技术的进步奠定了坚实的基础。雷达回波系统的信号处理的任务在不断加重,对雷达回波系统中数据采集技术的要求也愈来愈高,特别是在雷达图像处理、雷达目标动态监测、高分辨率雷达遥感图像数据分析等领域,更是要求高速度、高精度、高实时性以及高可靠性的高速数据采集与处理技术。
 
  另一方面,雷达回波系统的应用领域也在不断扩展。近些年来已广泛应用于各种数据记录仪器、气象探测、遥感和遥测等领域中。如基于雷达采样数据可以实现对大气污染的研究;再如,利用遥感手段获取海洋表面信息,从中提取相关特性参数的方法发展迅速,使得卫星遥感遥测等方法成为监测海洋环境的有效手段。雷达回波系统的便携化和探测性能的不断提高,也为各种测量工程中应用小型雷达进行远距离的遥感观测提供了有利条件。
 
技术革新:
高速采集:
  基于雷达回波系统的数据处理要求,需要对目标回波和参考信号进行多路同步采集。由于目标回波的低信杂比,需要采集卡具有较高的采样率和分辨率。坤驰公司的QT1130由于其优良的性能而被选用。QT1230可同步采集四路信号,具备自适应校准功能,无杂散动态范围(sFDR)为45dB,分辨率为14位,支持每通道最高2.5GHz的采样频率,能满足大多数实际需要,所以很多研究都选择使用北京坤驰科技的QT1230作为雷达回波系统的信号采集部分。
 
实时存储:
  雷达回波信号系统的工作过程中从搜索探测到发现捕捉目标转入跟踪状态的以段时间内,要实时记录存储目标的回波信号,并能以有效的数字形式存储保存下来,提供给事后进行目标特征信号分析处理或作雷达视频信号数据库应用:北京坤驰科技有限公司结合高速信号采集回放电路模块、高速数字接口电路模块等电子部件,研制出具备每秒数 G字节的连续不间断的存储或读取速率的超高速实时存储系统。该系统可以在军事、科研、云计算存储等领域发挥广泛而重要的作用,其实时存储的容量达到(2TBMm),可满足大多数雷达回波系统的现场工作需要.
 
  实时高速数据存储系统将雷达回波系统的信号数字化保存下来后,可用于雷达目标的模式识别,图像处理和建立相应的数据库或专家诊断系统,还可用于飞机故障过程信号检测时的实时存储记录,供故障判别处理时应用:在火箭和导弹发射过程中多种快速/慢速信号的大容量存储,用以判别发射过程中的故障分析:医疗上人体生物电流的实时采集存储处理,为医疗诊断和建立专家诊断提供有效数据库。总之,实时的存储雷达回波系统具有十分广泛的应用前景。
 
小波变换:
  传统的雷达回波信号的处理方法采用傅立叶变换,这种变换只能做时域或频域的整体分析,对目标回波数据的局部信息却没有反应,而小波变换则能够克服传统方法的不足之处,利用信号与噪声在时域和频域内的差别,实现更为有效的信噪分离。
 
  对于非平稳信号,采用小波变换去除噪声后可以很好地保存有用信号的尖峰和突变部分,而采用傅立叶变换去除噪声时,却不能将有用信号的高频部分和高频噪声干扰加以有效的区分。所以可以看到小波变换在去除噪声方面明显优于傅立叶变换。小波变换提取出的能量分布矢量可以不考虑瞬态信号有时移的情况,且抗噪声能力较强。在提取出能量分布特征矢量后,对所捕捉到的雷达目标信息进行识别分类,以便检验能量特征矢量区分目标的能力。
 
把小波变换去除噪声的思想应用于雷达目标回波信号,使其波形质量得到了很大的改善,识别率得到了明显的提高。
 
长时间积累技术:
  雷达回波系统应用的长时间积累技术是现代雷达的一项关键技术。对雷达信号有效的长时间积累可以打打增加雷达的威力,延长雷达的作用距离。在雷达回波信号处理过程中,基于脉冲串而非单个脉冲的方法成为积累,多个脉冲积累后可以有效地提高雷达回波系统的信噪比,从而改善雷达回波系统的检测能力,所以,一般情况下设计的雷达回波系统总是将多个脉冲进行积累提高信噪比后再进行检测。
 
  同时,为了增加雷达回波系统的实际利用信号的能量,对信号进行积累,以提高雷达系统的有效检测性能。在对低可观测性目标检测时必须采用长时间积累。
 
线性调频连续波处理技术:
  线性调频连续波雷达是一种通过对连续波进行频率调制来获得距离与速度信息的雷达体制。这项技术有着悠久的历史,但是在过去很长的一段时间内其应用限制在很小的范围内,直到八十年代中期,才有人用线性调频连续波雷达实现了气象观测的实验,才对线性调频连续波雷达的理论问题进行了分析,对线性调频连续波信号的模糊函数、分辨力、接收机灵敏度以及线性调频连续波雷达的特点进行了初步分析。进入九十年代,固态微波毫米波器件和数字信号处理技术有了长足的发展,与此同时,调频连续波雷达的发展显示出的显著特点就是将调频连续波雷达的独特优点与毫米波技术相结合,并采用毫米波集成技术,使得毫米波线性调频连续波雷达的成本和体积大幅度下降而可靠性提高。线性调频连续波技术得到了重新的认识,除了在雷达精度高度表方面继续应用外,线性调频连续波雷达还以其独特的优点在导弹精密末制导、雷达截面积测量和目标特性研究、工业控制、环境遥感、机载导航设备、交通管制和气象观测等方面发挥着越来越重要的作用。
 
线性调频连续波雷达信号处理的根本任务是实现目标回波信号的检测与目标参数的估计。现代的线性调频连续波雷达采用数字信号处理手段获得目标回波的整个功率一频率曲线,即采用“差拍一傅里叶变换”结构从频域上获取目标参数,使得线性调频连续波雷达的应用推广到多目标、运动目标的场合。
 
实时软件仿真:
  通过研究发现,以往实现雷达信号仿真多着眼于对雷达信号的频谱特征分析,采用硬件方法产生模拟信号,这样获得的回波信号比较贴近雷达工作原理.不过需要增加一定的硬件设备.其实现过程相对复杂,不便于工程应用中灵活扩展。而很多应用背景对雷达视频回波信号模拟的逼真度和复杂度需求逐步提高.雷达视频回波要能体现现代战场复杂环境,能够灵活提供所需的信号背景。一种利用软件实现雷达视频回波信号实时仿真的设计方案应运而生。能够模拟包括目标回波、地物杂波、气象杂波、干扰和噪声等复杂的信号环境,可根据不同应用目的和任务提供相应的视频回波背景。利用纯软件实现雷达回波信号仿真比较灵活便捷.易于移植应用到不同实际背景和环境中。利用软件实现的灵活性增加了与外部交互的接口,通过实时响应雷达操作命令或背景变化产生不同的回波倍号,提供符合雷达实际工作逻辑的仿真结果。这样的仿真方案在一定程度上实现了从单一仿真背景向复杂背景扩展,从信号静态仿真向实时动态仿真转化.从设定仿真内容到可交互仿真深入。仿真结果表明这种利用软件实现的雷达回波仿真在显示的逼真性和实时性方面均接近实际雷达操作过程。
 
总结:
  尽管随着各项技术的发展,雷达回波信号系统及高速数据采集系统的采集、处理、存储等各个设计方面取得了非常大的进步,由于要求越高,应用的环境越来越复杂,要得到一个相对完善的雷达回波信号系统,涉及到的内容十分广泛和复杂,还有很多方面需要进一步改善和提高。 


 
       
     
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