隨著數(shù)據(jù)采集、處理技術(shù)的迅猛發(fā)展,，在現(xiàn)代雷達(dá)回波系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中,，高速數(shù)據(jù)采集卡已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ),、處理等核心單元,。由于雷達(dá)回波信號(hào)通常為模擬量信號(hào)，所以準(zhǔn)確地將雷達(dá)模擬量回波信號(hào)量化處理,，構(gòu)建穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),，是后續(xù)數(shù)字信號(hào)分析等功能實(shí)現(xiàn)的重要前提。

 

  雷達(dá)回波系統(tǒng)中高速數(shù)據(jù)采集卡的任務(wù)包括將雷達(dá)回波系統(tǒng)輸出的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字量信號(hào),，同時(shí)記錄雷達(dá)輸出的其他同步信號(hào),，按照系統(tǒng)的功能需求獲取采樣結(jié)果。

 

  高速數(shù)據(jù)采集卡的性能提升與計(jì)算機(jī)和微電子等信息技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān),。信息技術(shù)的快速發(fā)展,，為高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)的進(jìn)步奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。雷達(dá)回波系統(tǒng)的信號(hào)處理的任務(wù)在不斷加重,，對(duì)雷達(dá)回波系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集技術(shù)的要求也愈來(lái)愈高,，特別是在雷達(dá)圖像處理,、雷達(dá)目標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、高分辨率雷達(dá)遙感圖像數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域,，更是要求高速度,、高精度、高實(shí)時(shí)性以及高可靠性的高速數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù),。

 

  另一方面,，雷達(dá)回波系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展。近些年來(lái)已廣泛應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)記錄儀器,、氣象探測(cè),、遙感和遙測(cè)等領(lǐng)域中。如基于雷達(dá)采樣數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣污染的研究,；再如,，利用遙感手段獲取海洋表面信息，從中提取相關(guān)特性參數(shù)的方法發(fā)展迅速,，使得衛(wèi)星遙感遙測(cè)等方法成為監(jiān)測(cè)海洋環(huán)境的有效手段,。雷達(dá)回波系統(tǒng)的便攜化和探測(cè)性能的不斷提高，也為各種測(cè)量工程中應(yīng)用小型雷達(dá)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的遙感觀測(cè)提供了有利條件,。

 

技術(shù)革新：

高速采集：

  基于雷達(dá)回波系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理要求,，需要對(duì)目標(biāo)回波和參考信號(hào)進(jìn)行多路同步采集。由于目標(biāo)回波的低信雜比,，需要采集卡具有較高的采樣率和分辨率,。坤馳公司的QT1130由于其優(yōu)良的性能而被選用。QT1230可同步采集四路信號(hào),，具備自適應(yīng)校準(zhǔn)功能,，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(sFDR)為45dB，分辨率為14位,，支持每通道高2.5GHz的采樣頻率,，能滿足大多數(shù)實(shí)際需要，所以很多研究都選擇使用北京坤馳科技的QT1230作為雷達(dá)回波系統(tǒng)的信號(hào)采集部分,。

 

實(shí)時(shí)存儲(chǔ)：

  雷達(dá)回波信號(hào)系統(tǒng)的工作過(guò)程中從搜索探測(cè)到發(fā)現(xiàn)捕捉目標(biāo)轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)的以段時(shí)間內(nèi),，要實(shí)時(shí)記錄存儲(chǔ)目標(biāo)的回波信號(hào)，并能以有效的數(shù)字形式存儲(chǔ)保存下來(lái),，提供給事后進(jìn)行目標(biāo)特征信號(hào)分析處理或作雷達(dá)視頻信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用：北京坤馳科技有限公司結(jié)合高速信號(hào)采集回放電路模塊、高速數(shù)字接口電路模塊等電子部件,，研制出具備每秒數(shù) G字節(jié)的連續(xù)不間斷的存儲(chǔ)或讀取速率的超高速實(shí)時(shí)存儲(chǔ)系統(tǒng),。該系統(tǒng)可以在軍事、科研,、云計(jì)算存儲(chǔ)等領(lǐng)域發(fā)揮廣泛而重要的作用,，其實(shí)時(shí)存儲(chǔ)的容量達(dá)到(2TBMm),，可滿足大多數(shù)雷達(dá)回波系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)工作需要．

 

  實(shí)時(shí)高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)將雷達(dá)回波系統(tǒng)的信號(hào)數(shù)字化保存下來(lái)后，可用于雷達(dá)目標(biāo)的模式識(shí)別,，圖像處理和建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)或診斷系統(tǒng),，還可用于飛機(jī)故障過(guò)程信號(hào)檢測(cè)時(shí)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)記錄，供故障判別處理時(shí)應(yīng)用：在火箭和導(dǎo)彈發(fā)射過(guò)程中多種快速／慢速信號(hào)的大容量存儲(chǔ),，用以判別發(fā)射過(guò)程中的故障分析：醫(yī)療上人體生物電流的實(shí)時(shí)采集存儲(chǔ)處理,，為醫(yī)療診斷和建立診斷提供有效數(shù)據(jù)庫(kù)?？傊?，實(shí)時(shí)的存儲(chǔ)雷達(dá)回波系統(tǒng)具有十分廣泛的應(yīng)用前景。

 

小波變換：

  傳統(tǒng)的雷達(dá)回波信號(hào)的處理方法采用傅立葉變換,，這種變換只能做時(shí)域或頻域的整體分析,，對(duì)目標(biāo)回波數(shù)據(jù)的局部信息卻沒(méi)有反應(yīng)，而小波變換則能夠克服傳統(tǒng)方法的不足之處,，利用信號(hào)與噪聲在時(shí)域和頻域內(nèi)的差別,，實(shí)現(xiàn)更為有效的信噪分離。

 

  對(duì)于非平穩(wěn)信號(hào),，采用小波變換去除噪聲后可以很好地保存有用信號(hào)的尖峰和突變部分,，而采用傅立葉變換去除噪聲時(shí)，卻不能將有用信號(hào)的高頻部分和高頻噪聲干擾加以有效的區(qū)分,。所以可以看到小波變換在去除噪聲方面明顯優(yōu)于傅立葉變換,。小波變換提取出的能量分布矢量可以不考慮瞬態(tài)信號(hào)有時(shí)移的情況，且抗噪聲能力較強(qiáng),。在提取出能量分布特征矢量后,，對(duì)所捕捉到的雷達(dá)目標(biāo)信息進(jìn)行識(shí)別分類，以便檢驗(yàn)?zāi)芰刻卣魇噶繀^(qū)分目標(biāo)的能力,。

 

把小波變換去除噪聲的思想應(yīng)用于雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào),，使其波形質(zhì)量得到了很大的改善，識(shí)別率得到了明顯的提高,。

 

長(zhǎng)時(shí)間積累技術(shù)：

  雷達(dá)回波系統(tǒng)應(yīng)用的長(zhǎng)時(shí)間積累技術(shù)是現(xiàn)代雷達(dá)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),。對(duì)雷達(dá)信號(hào)有效的長(zhǎng)時(shí)間積累可以打打增加雷達(dá)的威力，延長(zhǎng)雷達(dá)的作用距離,。在雷達(dá)回波信號(hào)處理過(guò)程中,，基于脈沖串而非單個(gè)脈沖的方法成為積累，多個(gè)脈沖積累后可以有效地提高雷達(dá)回波系統(tǒng)的信噪比,，從而改善雷達(dá)回波系統(tǒng)的檢測(cè)能力,，所以，一般情況下設(shè)計(jì)的雷達(dá)回波系統(tǒng)總是將多個(gè)脈沖進(jìn)行積累提高信噪比后再進(jìn)行檢測(cè)。

 

  同時(shí),，為了增加雷達(dá)回波系統(tǒng)的實(shí)際利用信號(hào)的能量,，對(duì)信號(hào)進(jìn)行積累，以提高雷達(dá)系統(tǒng)的有效檢測(cè)性能,。在對(duì)低可觀測(cè)性目標(biāo)檢測(cè)時(shí)必須采用長(zhǎng)時(shí)間積累,。

 

線性調(diào)頻連續(xù)波處理技術(shù)：

  線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)是一種通過(guò)對(duì)連續(xù)波進(jìn)行頻率調(diào)制來(lái)獲得距離與速度信息的雷達(dá)體制。這項(xiàng)技術(shù)有著悠久的歷史,，但是在過(guò)去很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)其應(yīng)用限制在很小的范圍內(nèi),，直到八十年代中期，才有人用線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了氣象觀測(cè)的實(shí)驗(yàn),，才對(duì)線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的理論問(wèn)題進(jìn)行了分析,，對(duì)線性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的模糊函數(shù)、分辨力,、接收機(jī)靈敏度以及線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的特點(diǎn)進(jìn)行了初步分析,。進(jìn)入九十年代，固態(tài)微波毫米波器件和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展,，與此同時(shí),，調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的發(fā)展顯示出的顯著特點(diǎn)就是將調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)與毫米波技術(shù)相結(jié)合，并采用毫米波集成技術(shù),，使得毫米波線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的成本和體積大幅度下降而可靠性提高,。線性調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)得到了重新的認(rèn)識(shí)，除了在雷達(dá)精度高度表方面繼續(xù)應(yīng)用外,，線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)還以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在導(dǎo)彈精密末制導(dǎo),、雷達(dá)截面積測(cè)量和目標(biāo)特性研究、工業(yè)控制,、環(huán)境遙感,、機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備、交通管制和氣象觀測(cè)等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,。

 

線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)信號(hào)處理的根本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)回波信號(hào)的檢測(cè)與目標(biāo)參數(shù)的估計(jì)?，F(xiàn)代的線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)采用數(shù)字信號(hào)處理手段獲得目標(biāo)回波的整個(gè)功率一頻率曲線，即采用“差拍一傅里葉變換”結(jié)構(gòu)從頻域上獲取目標(biāo)參數(shù),，使得線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的應(yīng)用推廣到多目標(biāo),、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的場(chǎng)合。

 

實(shí)時(shí)軟件仿真：

  通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),，以往實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)仿真多著眼于對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻譜特征分析,，采用硬件方法產(chǎn)生模擬信號(hào)，這樣獲得的回波信號(hào)比較貼近雷達(dá)工作原理．不過(guò)需要增加一定的硬件設(shè)備．其實(shí)現(xiàn)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜,，不便于工程應(yīng)用中靈活擴(kuò)展,。而很多應(yīng)用背景對(duì)雷達(dá)視頻回波信號(hào)模擬的逼真度和復(fù)雜度需求逐步提高．雷達(dá)視頻回波要能體現(xiàn)現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境,，能夠靈活提供所需的信號(hào)背景,。一種利用軟件實(shí)現(xiàn)雷達(dá)視頻回波信號(hào)實(shí)時(shí)仿真的設(shè)計(jì)方案應(yīng)運(yùn)而生,。能夠模擬包括目標(biāo)回波、地物雜波,、氣象雜波,、干擾和噪聲等復(fù)雜的信號(hào)環(huán)境，可根據(jù)不同應(yīng)用目的和任務(wù)提供相應(yīng)的視頻回波背景,。利用純軟件實(shí)現(xiàn)雷達(dá)回波信號(hào)仿真比較靈活便捷．易于移植應(yīng)用到不同實(shí)際背景和環(huán)境中,。利用軟件實(shí)現(xiàn)的靈活性增加了與外部交互的接口，通過(guò)實(shí)時(shí)響應(yīng)雷達(dá)操作命令或背景變化產(chǎn)生不同的回波倍號(hào),，提供符合雷達(dá)實(shí)際工作邏輯的仿真結(jié)果,。這樣的仿真方案在一定程度上實(shí)現(xiàn)了從單一仿真背景向復(fù)雜背景擴(kuò)展，從信號(hào)靜態(tài)仿真向?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)仿真轉(zhuǎn)化．從設(shè)定仿真內(nèi)容到可交互仿真深入,。仿真結(jié)果表明這種利用軟件實(shí)現(xiàn)的雷達(dá)回波仿真在顯示的逼真性和實(shí)時(shí)性方面均接近實(shí)際雷達(dá)操作過(guò)程,。

 

總結(jié)：

  盡管隨著各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)回波信號(hào)系統(tǒng)及高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集,、處理,、存儲(chǔ)等各個(gè)設(shè)計(jì)方面取得了非常大的進(jìn)步，由于要求越高,，應(yīng)用的環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜,，要得到一個(gè)相對(duì)完善的雷達(dá)回波信號(hào)系統(tǒng)，涉及到的內(nèi)容十分廣泛和復(fù)雜,，還有很多方面需要進(jìn)一步改善和提高,。