雷達專業(yè)課教學的探索與實踐

位寅生 李鴻志 陸波 劉佳

【摘要】“雷達信號分析與處理”是電子信息工程雷達專業(yè)的重要課程，本文根據面對本科生開設的“雷達信號分析與處理”課程的情況，分析了課程的現(xiàn)狀和面臨的問題，然后按照理論教學和實驗教學兩方面，分別進行課程教學的改進探討，以此激發(fā)學生的科研興趣和對本專業(yè)的好奇心，亦可以培養(yǎng)學生良好的科學思維和工程思維。

【關鍵詞】雷達信號分析與處理 ?電子信息工程 ?工程思維

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）09-0239-01

隨著電子信息技術的不斷發(fā)展，雷達系統(tǒng)設計、分析及研制逐漸從軍事擴展為民用，包括車載雷達、探地雷達、測繪遙感、氣象雷達、航管雷達等。雷達系統(tǒng)分析與建模是門理論性和實踐性很強的課程，內容豐富而廣泛，是從事雷達工程、雷達信號處理教學和科研人員的必修課程[1]。該課程與本科生課程《無線電定位原理與技術》、研究生課程《雷達系統(tǒng)導論》課程構成從基本探測原理—系統(tǒng)概述——系統(tǒng)分析與建模的課程體系[2]。

講授雷達系統(tǒng)分析與建模的理論知識，教學重點是提高學生對雷達系統(tǒng)分析的實踐能力，使得學生掌握雷達系統(tǒng)建模的基本理論和方法，掌握雷達系統(tǒng)分析的方法和理論。哈爾濱工業(yè)大學電子工程系所在研究所的有關新體制雷達研制的科研項目2015年獲國防科技進步特等獎，2017年獲國家進步一等獎，形成了具有哈工大特色的學科方向，在科研活動中總結了雷達系統(tǒng)分析的一系列研究成果，并應用在教學活動中，為國家國防事業(yè)輸送了大量的具有創(chuàng)新能力的拔尖人才。目前研究型大學教師肩負著教學與科研的雙重角色。高等教育機構以培養(yǎng)人才為中心，在育人這個目標下教學和科研承擔不同的功能，為我們搭建了教學與科研并舉的平臺：從教書育人上來講，再不是僅僅側重于系統(tǒng)地傳播科學知識的傳統(tǒng)教育理念，而是對知識具有更深入地理解，充分發(fā)揮創(chuàng)造性，科學研究和實踐是教學的堅實基礎和知識不斷發(fā)展的驅動力。教學與科研相互滲透和融合，在科學研究的同時開展教學活動，以科研成果支持教學改革，教學與科研互動，教學與科研相長，并不斷的提煉科學研究成果以及教學過程經驗，不斷的完善課程的教材，使其適應對高校高端人才的培養(yǎng)。

本專業(yè)擬建設《雷達信號分析與處理》課程的教材，編著研究生教材，綜合分析目前有關雷達系統(tǒng)以及雷達系統(tǒng)分析和建模方面的研究生教材，并結合實際科學研究成果，編著適合研究生的雷達系統(tǒng)理論、分析與建模教材。該教材可適用于研究生、科研人員以及高年級本科生使用。

一、課程教學現(xiàn)狀

“雷達信號分析與處理”課程理論性很強，算法深奧抽象，學生不易掌握與理解。教學中重理論輕實裝：雖然雷達信號處理與終端技術課程教學上有數(shù)十年的積累，教材也多次更新、修訂，但是教材中公式繁多，推導復雜，學習基礎一般或是較差的學員容易產生畏難情緒，影響學員的學習積極性[3-4]。而即使是學員理論學得很好，如果不結合具體應用背景，在面對實際問題時，仍然會是茫然無措，摸不著頭腦。由于理論教學和實踐應用脫節(jié)，學生大多一知半解，課堂教學效果不夠理想[5-7]。

二、擬解決的關鍵問題

1.雷達信號分析與處理與實際工程應用相結合

教材內容結合實際工程案例，對概念、理論進行更加深入和有針對性地介紹，培養(yǎng)學生解決復雜工程問題能力。

2.開發(fā)教學軟件系統(tǒng)

設計知識點覆蓋面較全的習題庫，基于SystemVue電子系統(tǒng)仿真軟件進行虛擬仿真實驗系統(tǒng)設計，并基于雷達系統(tǒng)基本原理和實驗室儀器設備，搭建雷達系統(tǒng)分析與建模平臺系統(tǒng)，覆蓋雷達系統(tǒng)性能分析和數(shù)學模型建設，內容系統(tǒng)、完整。

三、教材建設方案

本教材建設中的主要工作包括：雷達系統(tǒng)設計基本概念和基本理論，從雷達系統(tǒng)的分析和仿真方法上介紹;編寫工具軟件使用說明;對實際工程應用舉例的選取;課后習題設計等。

建設內容主要包括四部分：

1.雷達系統(tǒng)設計理論的基本概念與基礎理論，包括：由基本雷達方程推導的雙基地雷達方程、搜索雷達方程、干擾下的雷達方程、雜波特性與雷達方程。

2.雷達系統(tǒng)建模與分析，包括主要幾種體制雷達的系統(tǒng)設計及參數(shù)選擇：監(jiān)視雷達系統(tǒng)、雙基地雷達系統(tǒng)、毫米波末制導雷達、穿墻雷達系統(tǒng)、成像雷達系統(tǒng)、相控陣雷達等。

3.雷達系統(tǒng)的實際應用舉例，包括：雷達系統(tǒng)設計的一般流程、某地面制導雷達系統(tǒng)設計、某末制導雷達系統(tǒng)設計、SAR成像雷達系統(tǒng)設計以及經典的Balke圖設計。

4.教學軟件系統(tǒng)開發(fā)和習題，包含軟件介紹SystemVue電子系統(tǒng)仿真軟件、雷達系統(tǒng)分析軟件（自主研制開發(fā)）等，覆蓋雷達系統(tǒng)性能分析和數(shù)學模型建設，內容系統(tǒng)、完整。每章后都附有參考文獻、習題、仿真程序及其說明。

四、結論

雷達探測技術和信息處理的專業(yè)知識是比較枯燥的，如何調動學生的學習興趣一直是教學中最頭痛的問題。雖然目前有很多很好的教材可供參考，但在教學過程中我們應該避免只停留在表面上，應將理論與實踐結合起來，在課堂上引入科研工作的實例，如實際的雷達系統(tǒng)，可以用來豐富教學內容，教學活動就會更加生動和充滿活力。同時建設精品教材可以學生更好地理解雷達原理。

參考文獻：

[1]朱信榮.電子技術應用課程設置與教學方法初探[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2009（11）：60.

[2]李忠國.研究生課程教學的探討[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2009（2）：58.

[3]孫蓓雄.“雙師型”背景下的高職院校青年教師培養(yǎng)機制研究[A].黑龍江高教研究，2012（2）.

[4]楊華庚，顏速亮，符常明，等.研究型實驗的教學實踐與體會[J].科教文匯，2009（23）：95-96.

[5]汪楓，劉潤華，張榮華.雷達收發(fā)原理課程教學改革探究 [J].空軍預警學院學報，2013（5）：384-385.

[6]饒翚，王力寶，王黨衛(wèi)，徐向東.雷達信號處理與終端技術課程實戰(zhàn)化教學的思考[J].空軍預警學院學報，2015（6）：441-446.

[7]劉琴.開放式實驗教學研究現(xiàn)狀與展望[J].實驗科學與技術，2010（4）：81-82.