自适应雷达信号处理（雷达信号处理概述）

雷达信号处理是指对观测到的信号进行分析、变换、综合等处理，以达到抑制干扰、杂波等非期望信号，增强有用信号，并估计有用信号的特征参数，或是将信号变成某种更符合要求的形式。

随着微电子技术的迅速发展，信号处理的方式也从早期的模拟域发展到几乎都采用数字域。数字信号处理以数字或符号序列表示信号，用数值计算的方法完成对信号的各种处理。

模拟信号转换为数字信号的过程（采样、量化）如下图所示。

数字信号处理的主要方法有数字卷积（时域处理）、频谱分析（频域处理）、数字滤波（包括有限冲激响应滤波器（FIR）和无限冲激响应滤波器（IIR））等。

雷达信号处理的任务就是最大程度地抑制噪声和干扰，提取与目标属性有关的信息。

从狭义上讲，雷达信号处理是指对经接收机处理后的信号进行处理，在多种干扰背景中完成目标检测与信息的提取，主要包括干扰抑制、目标检测、信息提取。

从广义上讲，雷达信号处理涉及各种不同发射波形的选择、检测理论、性能评估以及天线和显示终端或数据处理计算机之间的电路装置（硬件和软件），以完成所要求的信号之间的变换和参数提取。

具体来说，信号处理包括信号产生、信号提取、信号变换三大类，其中信号产生包括调制、上变频、倍频、合成、放大和波束形成等；信号提取包括解调、下变频、分频、滤波、检测和成像等；信号变换包括频率变换、A/D变换、相关、放大及延时等。

根据雷达的任务及其工作环境，对雷达信号处理的要求是：

• 能够处理海量信息，即不仅能够获取目标的位置和数量等常规信息，还能获取目标的属性或图像信息
• 实时性强，使完成一次处理所用的时间与雷达的数据率相匹配
• 鲁棒性好，能够在复杂的电磁环境（特别是强电磁干扰环境）下正常工作

实现上述要求取决于雷达的以下能力：

• 有效抑制杂波和干扰的能力
• 目标回波能量的有效收集能力，主要措施有：

①改善天线的主瓣增益，降低旁瓣；②降低天线转速，增加每个波位的驻留时间；③选择能量利用率高的信号形式；④提高雷达发射信号的峰值功率；⑤距离维匹配滤波（脉冲压缩）；⑥方位维一次扫描周期内对个波位的多个脉冲的相干和非相干积累；⑦扫描周期间的积累（航迹提取）。

• 高效的空间搜索能力
• 良好的空间分辨能力，主要措施有：

①尽可能地增大天线的功率孔径积，提高角分辨能力；②改进测角方式，提高角度测量精度；③使用距离波门（时域滑窗）进行距离跟踪，减小多目标在频域的混叠；④使用大带宽信号和脉冲压缩技术，提髙距离分辨能力；⑤采用频率滤波，提高速度分辨能力；⑥通过合成孔径，提高方位分辨能力；⑦两天线干涉合成，提高俯仰角分辨能力。

• 良好的环境适应能力：

①自适应杂波抑制（自适应滤波、自适应CFAR、杂波图等）；②自适应数字波束形成；③智能化特征抽取和目标识别算法；④多模式协同工作（例如预警机、多模式SAR）。

雷达信号处理的分类方法较多，按处理域分为时域信号处理、空域信号处理、频域信号处理、极化域信号处理和多域联合信号处理。

按实现方式分为基于通用数字信号处理器（DSP）的软件算法编程的信号处理实现方式；基于专用集成电路设计（ASIC）的全硬件的信号处理实现方式；基于 DSP、FPGA 或 ASIC 相结合的并行高速信号处理实现方式。

下表给出了雷达信号处理的常用方法。

本文参考《现代雷达系统分析与设计》。

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