现代雷达信号处理的技术和发展趋势探讨
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摘要：当前国内信息科技、电子技术水平飞速提高，仅仅强调对信息的收集、处理工作具有高精度、高速度的传统设备已经不再能满足当今用户的需求，用户更倾向于拥有高速度、高精度的同时还要拥有智能化、低成本、体积小、低功耗的性能。为了满足用户的需求以及对传统设备进行改造与创新，可以将ARM引入到雷达信号处理系统的设计环节中，满足严苛的用户需求的同时有效提高速度、提高资源与能源的利用效率。
关键词：现代雷达;信号处理技术;发展趋势
随着信息技术的发展，射频频谱拥挤的现象日趋严重，雷达通信一体化作为解决频谱拥挤的办法而备受关注。雷达通信一体化不仅能提高频谱的利用率，还能减少设备的体积、成本、能耗等。雷达通信一体化的实现方式有很多种，目前主要是通过通信共享雷达资源来实现。预设计正交信号集，每个脉冲周期发射其中的1个，接收机根据接收到的正交信号就可解出相应的信息。然而，脉冲之间的信号不同会使雷达的相干处理受到影响，正交波形的设计也会增加，使系统更加复杂。将雷达信号当作载波，用通信信号去调制雷达信号形成发射信号也是一种有效的方法。
1数据预处理及数据处理主函数
虽然现代雷达信号处理技术已经得到了很大的发展，但即使经过信号处理后的观测中还是会掺杂一些干扰，而且一般观测数据数量较大，对后续计算机存储和处理方面的要求较高。所以，先利用数据预处理，在观测数据进行起始、关联等其他数据处理过程之前对数据进行初步筛选，将那些不在门限内的数据剔除，只有经过所有判决门限的数据才被保留下来。观测数据预处理的好处在于使得后续数据处理过程中数据的规模明显减小，计算量大幅下降，在一定程度上能够减轻计算机的负担，提高数据处理的速度和目标跟踪的精度，同时使虚假航迹形成的可能性降低。数据预处理在仿真中表现为设定一定的判决门限，包括距离门限、方位角门限、俯仰角门限等，将那些不在门限之内的数据剔除。
基于此，雷达数据处理系统在每个执行周期接收一组输人数据，若数据为第一批数据，一般存储在暂时点迹中;若接收到的输人数据不是第一批数据，则将其与可靠航迹做点迹航迹关联，若关联上，则用其更新可靠航迹，若关联不上，则将其存在暂时点迹中。暂时点迹可用于后续的航迹起始等，当暂时点迹超过一定门限后将被删除，具体描述如下：
如果观测数据为非空：则进行数据预处理，通过门限的数据保存为输人数据。若处理的是第一批數据，当输人数据为空时进行初始化;当输人数据为非空时，则提取其中的径向距离和方位角信息，并存于暂时点迹文件中。若处理的不是第一批数据，当输人数据为空时，暂时点迹若为非空，则点迹未使用次数加一，达到门限时删除该点迹信息，而可靠航迹若为非空，则进行航迹消亡及航迹补点;当输人数据为非空时，提取其中的径向距离和方位角信息并存于待处理数据中，此时，可靠航迹若为非空则进行点迹航迹关联、航迹消亡及航迹补点，若暂时点迹为空，则将待处理数据存于暂时点迹文件中，若暂时点迹为非空，则进行航迹起始。
如果观测数据为空：若处理的是第一批数据，则进行初始化;若处理的不是第一批数据，暂时点迹若为非空，则点迹未使用次数加一，达到门限时删除该点迹信息，可靠航迹若为非空，则进行航迹消亡及航迹补点。
2基于ARM的雷达信号处理系统研究
2.1系统硬件设计
在进行雷达信号处理系统的设计工作时，系统平台主要由两部分构成：核心板、基本板。（1）核心板的重要作用是集成SamsungS3C2410A-26处理器。同时，还可以集成16M的FLASH以及64M的SDRAM等，这样一来就能对系统进行有效的管理。（2）基本板的重要作用是集成不同类型的外设接口，并且还可以进行数据信息的处理，集成外围电路以及处理器等等。总体而言，基于ARM的雷达信号处理系统，在结构层面主要包含CPU以及FPGA、DSP、电源四个不同的模块。
2.2系统软件设计
在进行系统软件设计工作时，需要在特定的硬件平台上完成软件的开发与研究工作。这一过程中，首先要搭建相应的交叉编译环境。嵌入式系统的软件开发主要包含以下几个方面：引导加载程序、Linux内核以及文件系统、应用程序等的开发，其中引导加载程序是重点。对于交叉编译环境而言，它是一个特定的开发环境，在这一环境下能够进行嵌入式程序的编写、连接，同时还能完成程序的调试。一般来说，开发环境通常利用的是宿主机、目标机模式。当交叉编译开发环境搭建工作结束之后，要移植Bootloader。移植环节可分为两种不同的方式：一种是对现有的Boot.10ader进行移植;另一种主要是对代码进行重新的编写。由于后者的周期相对较长，因而移植环节中大多采用第一种Boodoader移植方法。相比于第二种方法，前者有着诸多的优势：实施过程相对简单、方便，并且能够显著缩短开发周期。不管是哪一类型的系统，要想提高运行环节的稳定性、可靠性，不仅要提高硬件平台的可靠度，同时还要创设一个稳定的软件环境。
2.3系统调试
2.3.1系统硬件调试
在进行硬件调试工作时，因为PCB板上分布着大量的元器件，因而在进行实际的焊接工作之前，设计人员要严格对照电路图，对于电路板进行全面的测试，这一环节需要用到万用表的二极管档位。调试过程中，一旦发现短路、断路等问题，要采取针对性措施予以解决。当确保电气连接状况不存在问题之后，才能进行后续的焊接工作。具体焊接工作中，要采取分模块的方法进行焊接。焊接过程中要先对电路电源部分完成焊接，之后在对电源电压进行测试，以确保输出电压的稳定性达到要求。此后，才能按步骤进行其他模块的焊接工作。模块全部焊接完成之后，工作人员还要利用万用表进行电源状况的检查，确保不存在短路、断路以及虚焊等问题。
2.3.2软件调试
软件调试的重点是CPU模块的调试，具体调试环节中要做好LCD显示装置以及PS/2调试。（1）在进行LCD显示装置的调试工作时，要在系统中植入程序，进而对LCD的工作状态进行测试。这一过程中，要确保屏幕上能够显示文字以及坐标等信息。需要注意的是，要应用画点函数进行显示装置的调试。（2）软件调试工作中还要对PS/2调试引起重视，对设备地址的匹配状况进行判断，之后再调用函数指针将数据分配给相应的驱动程序，并对数据处理状况进行检查。
总之，基于ARM的雷达信号处理系统，不仅有着相对较快的响应速度，同时能够节约大量的资源与能源，在当今社会大力提倡的高效率、节能、智能化的口号下，该系统在未来将有着广泛的发展与应用前景，因而要加强对该系统软件与硬件的设计研究，提高系统的整体设计水平。本文先从嵌入式系统的特点与结构体系着手，并进一步研究了系统的软件、硬件设计以及系统调试等内容，以求为后续的研究人员提供帮助。
参考文献
[1]王星，呙鹏程，田元荣，等.基于BDS-GD的低截获概率雷达信号识别[J].北京航空航天大学学报，2018，44（3）：583-592.
[2]沈家煌，黄建冲，朱永成.基于折叠法和灰关联分析的威胁雷达信号识别[J].探测与控制学报，2018，40（2）：115-121.
[3]曲志昱，毛校洁，候长波.基于奇异值熵和分形维数的雷达信号识别[J].系统工程与电子技术，2018，40（2）：303-307.
[4]李振春，刁瑞，韩文功，等.线性时频分析方法综述[J].勘探地球物理进展，2010，33（4）：239-246.
[5]陈卫，吕贵洲，梁四洋，等.参数化时频分析综述[J].现代雷达，2008，30（2）：61-64.
（作者单位：贵州航天电子科技有限公司）
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