雷達軟件化的技術探討

李 烽，劉正義

92823部隊二中隊，海南 三亞 572021

0 引言

隨著科技的日益創(chuàng)新，微電子、計算機和通信等領域的新技術不斷發(fā)展并逐漸成熟運用。這些技術在軍事領域的迅速推廣和應用使現(xiàn)代戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)方式帶來了極大改變，使得電子對抗日益成為當前乃至今后相當長一段時期內決定戰(zhàn)爭勝負的重要因素。這就要求新型雷達具有很強的戰(zhàn)場適應性、反應能力和可擴展性，在未來的局部戰(zhàn)爭中才能立于不敗之地。

1）目前雷達裝備的主要缺陷

（1） 種類繁多

雷達擔負的任務多樣，而目前的雷達基本是單一功能的設備，致使雷達裝備多種多樣，而且結構復雜、更新?lián)Q代慢、成本高，給雷達裝備的研制、生產、使用和維修帶來極大的不便。

（2） 功能單一且固定

目前雷達裝備功能單一且絕大部分功能都由硬件電路來實現(xiàn)，這大大限制了它的應用范圍和戰(zhàn)場適應性，更不具備可擴展性，已經難以適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要。

2）未來雷達的重要特征

根據對現(xiàn)役雷達存在的主要問題和目前雷達面臨的主要挑戰(zhàn)進行分析，未來雷達的重要特征包括：

（1）低截獲，以適應隱身目標和反輻射武器的發(fā)展；

（2）同時多功能，即一部雷達在同一時刻可以執(zhí)行多種功能，實現(xiàn)雷達功能的集成；

（3）可重構，利用系統(tǒng)軟件的重新定義，即可實現(xiàn)功能的改變，只需更換少量硬件、甚至無需更換硬件；

（4）網絡化，通過標準化接口，多部雷達可形成網絡節(jié)點，以便組網。

1 相關新技術

1）微電子：DSP、FPGA等可編程數(shù)字器件性能優(yōu)異，發(fā)展迅速，為雷達系統(tǒng)的軟件化提供器件保障。

2）計算機：計算機處理速度不斷提高，內存和硬盤容量不斷擴大，可滿足系統(tǒng)控制和海量信息存儲的需要。

3）通信：衛(wèi)星通信、光纖通信和計算機網絡的發(fā)展為雷達系統(tǒng)的組網并行奠定了基礎。

2 軟件化雷達構想

軟件化雷達的核心思想是寬帶A/D 變換盡可能地將接收到的模擬信號數(shù)字化，最大限度地通過軟件來實現(xiàn)雷達的各種功能。

2.1 軟件化雷達硬件平臺構想

根據對軟件化雷達的設想與功能要求，軟件化雷達的硬件平臺必須具有很強的通用性和可擴展性。

為實現(xiàn)射頻信號的產生和處理功能，硬件平臺中設置有專用超寬帶射頻組件。根據中心管理計算機的控制指令，雷達工作時組件內部處理機控制組件產生雷達發(fā)射信號和對接收信號進行相應的處理。寬帶射頻組件主要完成雷達探測信號的生成和接收信號的低噪聲放大等功能，其工作性能與工作狀態(tài)主要由中心處理計算機下的微處理器的軟件完成。

雷達天線系統(tǒng)完成雷達發(fā)射和接收信號的定向功能。中心控制計算機的通過指令控制天線系統(tǒng)工作參數(shù)的變化，從而實現(xiàn)雷達對目標的探測或跟蹤。

雷達的射頻前端發(fā)射時主要完成上變頻、功率放大等任務，接收時完成低噪聲放大、下變頻等功能，轉換為中頻信號，再送到高速A/D變換器轉換為數(shù)字量后送中心處理計算機進行信號處理。雷達信號的檢測和處理都由軟件來實現(xiàn)。

2.2 實現(xiàn)雷達軟件化的關鍵技術

雷達的軟件化是雷達技術發(fā)展的必然趨勢，也將是雷達技術領域的一次革命，就目前的技術現(xiàn)狀而言，實現(xiàn)雷達軟件化的關鍵技術主要有：

1）天線技術

軟件化雷達的一個重要特點就是“可重構”，即通過配置不同的軟件在同一硬件平臺上來實現(xiàn)不同的功能，而雷達工作頻率應從低頻到毫米波，是一個寬帶系統(tǒng)，這就要求軟件化雷達的天線系統(tǒng)必須在一個相當寬的頻帶范圍內能正常工作。這在技術上有相當大的難度，需要研究開發(fā)智能收發(fā)天線。

2）數(shù)據采集與存儲技術

通常ADC、DAC及DSP的性能共同決定了軟件雷達的實現(xiàn)。由于軟件化雷達的功能強大、通用性強以及發(fā)射信號形式復雜，因此，要求A/D變換器件在一個很寬的頻帶范圍內直接將中頻信號、甚至射頻信號數(shù)字化，并且要求A/D 器件至少具有幾百兆甚至幾千兆的采樣速率。同時為保證信號處理的精度，要求A/D、D/A要有足夠的量化位數(shù)。在這么高的采樣速率下實現(xiàn)高精度A/D、D/A變化并存儲下來，目前在技術上尚有很大難度，但從發(fā)展觀點看，是可以實現(xiàn)的。

3）信號處理技術

軟件化雷達的“可重構”特性決定了其信號處理系統(tǒng)必須滿足通用性要求，以適應不同功能定義的需要。信號處理過程中，數(shù)字信號產生、調制與解調、信號檢測和目標識別等用數(shù)字信號處理器和中心處理計算機處理，由軟件來實現(xiàn)。為了對A／D轉換器輸出的數(shù)字信號進行實時處理，必須要求數(shù)字信號處理系統(tǒng)具有高速處理能力。但就目前的技術條件來說，不管是采用專用數(shù)字信號處理器還是采用通用計算機，要實現(xiàn)對雷達采樣信號的數(shù)字處理在技術上都存在一定的難度。解決此問題的有效途徑之一是采用并行處理技術。

4）系統(tǒng)軟件技術

軟件雷達需構造具有較好通用性和可擴展性的硬件平臺，同時把盡可能多的信號處理功能用軟件編程實現(xiàn)，另外軟件化雷達的多種抗干擾措施也是由相應的抗干擾軟件來實現(xiàn)的。因此，要提高軟件化雷達的工作性能.必須研究和開發(fā)性能先進的數(shù)字信號處理方法和豐富的功能軟件模塊，使軟件這個新一代雷達系統(tǒng)的神經中樞反應更快。

3 結論

軟件化雷達是基于軟件面向通用化，通過軟件編程實現(xiàn)雷達功能的設計思想。在單一硬件平臺上，通過不同的軟件編程實現(xiàn)單部雷達的多功能化?；谲浖睦走_將在抗干擾技術，低截獲概率和相控陣技術等方面有得天獨厚的優(yōu)越性?？梢灶A見，軟件化雷達必將因其高性能、高靈活性、低成本的特點，成為雷達技術的重要發(fā)展方向。但是，軟件化雷達目前尚處于起步階段，有很多問題有待進一步探討。

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