习斌 陈新
（中国兵器装备集团（成都）火控技术中心 四川成都 611731 ）
摘要：雷达系统的主要作用是对高速运动中的空中目标、地面目标或者海上目标等进行精准的探测、定位以及动态化跟踪等。传统的雷达系统常常因为杂波干扰、多目标探测以及目标的高速运动等因素而难以获得良好的探测和跟踪效果。在新体制雷达系统的设计工作中应该将终端显示、系统控制、信息采集与调制等作为重要的功能分系统，在优化设计中主要是解决多目标探测以及杂波干扰等造成的探测效果下降问题。
关键词：新体制雷达；设计重点；优化策略
引言：
雷达系统的探测效果很容易受到周边环境中的杂波信号干扰，且高速运动的目标以及同一区域内的多目标信号交叉也会在一定程度上降低探测的精度。各种空中目标、地面目标以及海面目标的运动速度持续提升以及集群化行动的特点对传统的雷达系统提出了极大的挑战。因而需要通过一定的技术改进来提高雷达系统的抗干扰能力、多目标探测能力以及对高速目标的探测能力等。
一、系统构成
第一，显控终端。雷达系统在识别并跟踪到相应的目标之后需要利用一定的界面化显示工具将其展示给操作人员，因而在雷达系统设计过程中需要格外重视其用于显示跟踪目标的终端显示设备。通过这种界面化的显示方案可以让雷达系统的操作人员通过直观的视觉观察手段来获取目标信息，实现雷达的功能。雷达系统的数字化、模拟化特点要求其在运行过程中借助一定的参数来实现目标的检测和显示。工程技术人员在分析、测试雷达系统功能的过程中可以接住这些参数来对其进行有效的操作和控制。PPI显示器可以将雷达站所在的位置作为整个搜索空间的中心位置并通过半径、距离等参数来显示目标的位置，其扫描和显示的范围可进行360度全覆盖。在动态化地跟踪和显示目标时可以利用闪动和步进的方式来表示目标的所在位置和运行轨迹[1]。
第二，系统控制。雷达系统在使用过程中需要通过一定的仿真手段来模拟和监控其关键的几个运行过程。比较典型的是雷达系统运行过程中的数据、执行的任务、仿真管理以及使用场景等等。系统控制提供的切换顺序图可让工程技术人员清晰地观察到雷达系统中的各个子系统如何发挥作用。在平面的显示图中可以方便的观察到那些子系统正在运行而哪些子系统处于待命状态。通过系统控制可以对雷达系统的运行过程进行有效地控制。雷达系统在进行仿真模拟的过程中需要通过大规模的数字计算来实现数据中心与仿真成员之间的信息交互，而且在这一过程中产生的大量模拟数据最终都将存储在相应的物理磁盘或者记录在日志中。过大的数据会导致整个雷达系统的数据库运行速度变慢、运行压力增大。因而在系统控制的过程中需要采取妥善的工程技术手段对这些过程中产生的数据进行处理。磁盘存储空间的有限性要求工程技术人员必须定期或者不定期的对那些不需要的模拟数据进行清除，以缓解数据库压力。
第三，控制分系统。该系统的主要作用是通过数字信号处理器（DSP）和现场可编程阵列（FPGA）来高效地缓存各类系统数据。TMS320凭借其强大的处理器、多核导航功能以及片内连接技术在DSP编程过程中得到了非常广泛的应用。而且控制器的内部存储器件和内核之间的信息沟通也可以在TMS320的帮助下变得更加便捷。
第四，信息的采集与调制。在实现这一的功能的过程中主要使用的核心设备就是可编程数字阵列（FGPA），该设备可以对那些经过转换的数字量进行获取、适当的处理以及发送给高速DAC，最后再将数据传输到雷达系统的外部设备上。雷达系统中数字量和模拟量的相互转化都需要使用到高速时钟来提供必要时间精度控制。因而在信息采集与调制的分系统电路板中需要将时钟驱动芯片与其他各种数字器件集合起来应用。高密度的电子器件以及复杂的电路系统使得这种分系统的设计工作变得尤其困难[2]。
第五，收集调制程序。雷达系统在工作的过程中会不断地从其自身的各种电子器件中接收到大量的电信号，例如，射频检波信号或者中频信号等等。收集控制程序的主要作用是接收和处理各种电信号并将处理所得的结果上传至对应的控制分系统中。该程序的另一个重要作用是调制信号回放过程中传输过来的中频信号并将最终的结构通过DAC进行传递给FPGA的对应模块进行处理。
图1 多扩展性目标CR系统模型
二、系统优化
第一，雷达系统主要依靠自身发射的电磁波对某一空域进行扫描并根据飞行器反射回来的电磁波来识别、定位和跟踪相应的目标。在同一次探测中发现多个目标就可能导致多目标反射过来的雷达波之间形成比较强烈的波形干扰，进而对目标的定位和跟踪等产生一定的困难。因而在新体制雷达的设计工作中需要通过对多目标条件中的波形进行适当的优化来实现更加精准的探测与定位。利用多扩展型CR系统模型（如图1）对多目标情况下的雷达波形进行描述和优化可以有效地解决干扰问题[3]。
第二，雷达系统监测中的一个难点是对高速运动中的飞行目标、地面目标或者水面目标等进行精确的检测和定位。雷达系统中的分布式天线可以借助较大的天线间距对探测目标的RCS信号进行增益处理，这样就可以对高速运动的目标进行相对比较精确的探测、定位以及动态跟踪等。集中式的天线因为间隔非常小、阵列非常密集而不能像分布式天线一样探测高速目标，对集中式天线的雷达系统进行探测优化的过程中可以使用一定的算法来提高雷达波束的自适应能力，从而达到目标。图2反映了一种针对多运动平台而设计的集中式新体制雷达系统的内在逻辑结构。该雷达系统的特点是天线全都为集中式天线而平台全部采用分布式的特点。所以这种新体制雷达系统可以利用集中式天线在波形算法方面的优化设计和分布式系统在分集增益方面的优势，通过这两种优化技术来共同实现良好的多目标探测波形处理效果。图2中的椭圆形结构代表了各个信息收发平台可以检测到的范围和区域的边界，而椭圆形区域的焦点位置就是各个收发平台的在整个检测区域中的设置点。椭圆形范围中的杂波可以对雷达系统的探测目标所反射的引号形成一定程度的干扰作用，其原因在于被探测的目标和雷达系统中的各个分平台都处在运动状态下。为了区分出杂波和被探测目标的信号差异采用椭圆形分布来进行标记[4]。
图2 基于多运动平台的集中式雷达系统
三、仿真设计
子载波的有效性及其数量、雷达信号的时宽以及网络带宽之间的关系是本次新体制雷达系统设计的研究重点，在系统设计和优化的过程中需要对正交性进行一定程度的保护，雷达系统的主周期信号时宽与子载波频率间隔之间互为倒数，可以表示如为，而网络带宽可以通过公式来进行表示，将这两个公式进行一定的推导后可知BT=P。
在仿真过程中一般将网络带宽作为预定参数输入到雷达系统中并将子波数作为变量来进行研究。多载波雷达系统中的有效子载波数量与一次脉压增益之间具备非常紧密的逻辑关联性。
四、结束语
雷达系统的探测效果会因为被探测目标的数量、速度以及探测环境中的杂波干扰而受到比较大的影响。新体制雷达系统的设计重点是控制系统、显示终端以及收集调制等基本的功能构成要素。在系统优化过程中主要是提升新体制雷达的抗干扰能力、多目标探测能力以及高速目标探测能力等。
参考文献
[1]崔原豪[1].新体制雷达,捕捉隐形战机的"鹰眼"[J].环球人物, 2019(3):118-118.
[2]李刚.新体制雷达及其关键技术[J].电子技术与软件工程,2019, 000(015):P.60-62.
[3]张亚婷,黄志忠.新体制雷达-分布式孔径相参合成雷达[J].火控雷达技术, 2014(02):43-47.
[4]嵇振颉.40年坚守开创中国新体制雷达之路[J].思维与智慧,2019(17).
作者简介：
第一作者：习斌（1986.1），男?汉族?
第二作者：陈新（1982.8），男?汉族??