DSP技术在雷达信号处理中的应用

发表时间:2020/12/15   来源:《电力设备》2020年第29期   作者:邬聪明
[导读] 摘要:DSP(Digital Signal Processing)技术是数字信号处理技术的简称,是基于计算机及其相关技术发展起来的新型处理技术,其在科研和工业生产等多个层面都有着广泛的应用。
        (陕西长岭电子科技有限责任公司  陕西宝鸡  721006)
        摘要:DSP(Digital Signal Processing)技术是数字信号处理技术的简称,是基于计算机及其相关技术发展起来的新型处理技术,其在科研和工业生产等多个层面都有着广泛的应用。本文在对DSP技术含义和特征简要阐述的基础上,结合雷达信号处理的功能和发展需求,分析其在雷达信号处理中的具体应用,以期为相关从业者提供参考。
        关键词:DSP技术;雷达信号处理;应用
        在数字电路与系统技术及计算机技术不断发展的背景下,数字信号处理系统随之同步发展,应用于军事、社会生产生活的各个层面。尤其是在雷达信号处理、地学信号处理方面,能够发挥较为明显的作用。在目前的发展和应用中,DSP技术的应用还有较大提升空间,本文对这方面的技术应用和发展前景进行简要描述,为推动DSP技术应用水平提升做出应有的贡献。
        1、DSP技术的含义和特征
        1.1 DSP技术的含义
        DSP技术是从20世纪60年代之后,计算机技术高速发展基础上产生,其能够综合多种学科知识体系,通过数字滤波技术、离散变换快速算法及谱分析方法等方面的应用,实时快速的实现数字信号处理[1]。相关学者将其定义为将事物的运动变化转变为一串数字,并用计算的方法从中提取有用的信息,以满足对应应用场景需求的技术。在目前技术条件下,DSP技术主要是被应用于通信领域,同时在地球物理处理和生物医药处理方面具有较为广泛的应用。
        1.2 DSP技术的特征
        相对于模拟技术而言,DSP技术在应用中主要有如下几个方面特征:一是能够通过FFT计算方法和FIR滤波法的应用,实时处理较大的运算量;二是能够通过重复处理技术,有效提升信号处理精度;三是具有功耗低、运行稳定性高等方面特征。将DSP技术应用于雷达信号处理系统中,能够有效提升信号处理的精度,提升系统运行整体稳定性,有效减少雷达运行功耗,从而更好的提升雷达信息处理水平。
        2、雷达信号处理系统的功能和需求
        2.1 雷达信号处理系统的功能
        雷达信号处理系统的基本功能,就是在系统设定条件下,通过雷达接收机的雷达回波,将模拟信号转换为数字信号,并在对杂波进行滤除后,实现噪音环境下信号的稳定输出,技术人员能够借助显示设备有效提取目标的位置和距离等信息。雷达信号处理系统在军事、交通、地质和农业等方面都有着广泛应用,为社会经济发展起到良好的推动作用。
        2.2 雷达信号处理的发展需求
        虽然雷达技术已经有较长时段的应用历史,但是其整体技术依然随着计算机等相关技术发展而不断提升,在目前的技术研究中,雷达处理系统发展的需求主要体现在两个基本层面。一是在现代雷达技术发展中,需要对数据信号进行更加全面的预处理,包括滤波、预失真及补偿等方面,以此能够确保各种功能在保持独立性的基础上有效结合,适应不同应用场景的要求[2]。二是在雷达系统运行中,需要在目标识别、目标成像及探测目标等各个流程实现对数据和信号的灵活性处理。这些功能的实现,必须要在硬件和软件等层面加大投入,确保大量数据能够高速、稳定处理。


        3、DSP技术在雷达信号处理中的应用
        3.1 基于DSP技术构建硬件平台
        基于DSP技术构建硬件平台,需要多方面做好前期准备工作,首先是要明确雷达系统目前的运行状况,分析判断DSP技术应用于雷达信号处理时会出现的新型问题,以此为参考,详细制定操作规范。其次是要选择合理的处理方案,也就是通过ASIC/FPGA、DSP、大容量RAM等技术有效结合,确保硬件系统的构建,能够更加精确的实现雷达系统目标的检测和录取。在平台构建完成后,雷达信号处理系统接收雷达回波并完成信号转换,通过FPGA进行采集和时序控制后,就能够借助DSP技术完成更加精准的目标检测与信息提取,并将信息通过显示设备展现在工作人员面前。相对于单纯的硬件处理模式而言,基于DSP技术的雷达信号处理系统运行灵活性更高,能够通过参数设置等形式调整信号处理过程,并且通过高速运算提升信号处理效率。
        3.2 基于DSP技术进行参数优化
        DSP技术在应用于雷达信号处理系统时,其重要功能之一就是实现对参数的优化,在硬件平台构建完成的基础上,依据信号处理系统运行的函数特征,对雷达信号脉冲、重频等参数的进行合理优化,能够有效简化函数处理的过程。通过对相关参数进行合理优化,能够较好的去除具有干扰性的回波信号,以此更加精准的实现目标检测,获取对应的处理信息。
        3.3 基于DSP技术进行功能模块设计
        基于DSP技术进行功能模块设计主要是通过两种形式实现的,一种是在雷达信号的模拟处理与信号处理转换过程中,通过DSP技术的应用,将雷达系统根据运行要求设计成不同的模块,并以此为基础对信号进行优化处理。另一种则是利用DSP技术提升模块处理中的算法细节,通过对细节的优化,尽量降低信号处理时程序占用的内存比例,以此不仅能够提升信号处理的整体效率,还能够确保信号处理系统其它方面的功能保持优化,确保系统整体稳定运行。
        3.4 基于DSP技术进行多通道雷达信号处理
        随着雷达信号处理系统应用范围的不断拓展,单核DSP系统在运算效率和功耗等方面都无法满足大型应用场景的要求,多核、多颗粒的DSP将会成为未来雷达信号处理的发展方向。国外层面目前已经发布和应用多核DSP处理系统,不仅运算速度大幅提升,同时在成本和能耗需求方面也能够较好的满足实际应用的需求[3]。由于国内对雷达信号处理的需求不断增加,在方面在这方面研究也得以高速发展。目前亟需解决的问题主要集中在与硬件升级带来的兼容问题,设计周期的控制,更加便利的进行信号处理算法移植等问题。随着这方面研究的不断深入,相应的技术问题将会得以有效解决,进而为雷达信号处理系统运行水平提升奠定良好的基础。
        4、结束语
        随着DSP技术自身发展水平的不断提升,其在雷达信号处理中的应用范围还将不断拓展,应用水平也将不断提升。对于相关技术人员而言,应当对应用的实际要求出发,强化对新型技术的学习,在不断提升雷达信号处理性能的同时,为国防、交通、工业生产等各个方面起到高效的支撑作用。
        参考文献
        [1]秦晓未.DSP技术在雷达信号处理中的应用探究[J].信息记录材料,2019,20(10):135-136.
        [2]段军保.试论DSP技术在雷达信号处理的应用[J].数字通信世界,2018(04):157.
        [3]张玲玲,马金辉.DSP技术在雷达信号处理中的运用[J].电子技术与软件工程,2019(12):87.
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