专业认识信检

1、新生专业认识期刊第五期电子系团委新生组制作主持人：很荣幸邀请到周广益学长作我们本期的嘉宾。相信大家对周广益学长并不陌生第二次新生访谈周学长的“广义的学习”给我们留下了深刻的印象。周广益学长曾任电子系团委常务副书记，现在是国防班无61的辅导员。同学们称其为“广导”，以区别于另一位“周导”。下面我们言归正传，请广导介绍一下研究所的情况吧!周广益：我所在的“信检组”，它的全称是“高速信号处理和网络传输研究所”。追溯到建系初期应该是“雷达教研组”，因为雷达方面的研究一直以来是我们系的一项重要工作。说起现在的信检组和现在我们系雷达方面的研究，应该先说一下彭应宁老师。彭老师在雷达信号处理等领域研究工作了几

2、十年，可谓桃李满天下，现在研究所里面的很多老师都是他的学生。例如我们的系主任王希勤老师，现在的信检副所长张旭东老师，我们系年轻一代很知名的张颢老师、张瓅玶老师、孟华东老师，都曾经是彭老师门下的弟子。听说过去的“雷达教研组”实力是很强的，那个时候我们系自己就有能力做出一个完整的雷达系统。后来由于种种原因，有些专业方向没有继续发展，我们信检组在雷达方面主要做的是雷达信号处理方面的工作，那为什么叫“信检”呢，因为雷达很重要的一项工作就是对雷达发射出去的电磁波遇到目标又反射回来的电磁波进行“检测”，判断有没有目标，这就是信号检测的问题，所以就叫做“信检组”了。后来教研组演变为研究所，“信检组”就变为“

3、高速信号处理和网络传输研究所”，就是研究所现在的名字。还是先简单说一下雷达，雷达大家都很了解吧？我们经常在电视里看到雷达。雷达由天线系统、发射装置、接收装置、防干扰设备、显示器、信号处理器、电源等组成。其中信号处理是雷达的核心。雷达以电磁波的形式向外辐射出能量，这些电磁波遇到障碍物之后返回，返回的电磁波被接收装置接收，经过处理可以得到目标的距离、位置、运动速度和其他的一些目标参数信息。雷达信号处理，主要就是对雷达回波进行过滤、提取、检测、分析等一系列操作。研究所里的很多老师以前都是研究雷达的。比如王德生老师在雷达显示方面做出过突出的成就。大二上的数字电路就是由王老师讲授的，这是电子系的第一门专

4、业基础课，也是电子人的看家课。主持人：雷达信号处理是信号处理应用的主要方面，那什么是信号处理呢？信号处理的过程怎样？信号处理过程中会遇到那些问题？周广益：现在的信号处理人们大都关注的是数字信号处理，很少有电子系统完全是模拟的了。数字信号处理的英文缩写是DSP，是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。为什么要用数字信号呢？因为数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器（DSP）等。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、速度快等突出优点，这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行量化。因此在进行数字信号处理之前需要将

5、信号从模拟域转换到数字域，而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域。主持人：那高速信号处理又是怎么回事？为什么称“高速”呢？周广益：所谓高速，原因自然是我们要处理的数据量是很大的，而我们往往又要求我们的处理是“实时”的，就是要处理的足够快，处理的速度不低于接收的速度，就不会出现大量没来得及处理的信号堆积在一旁占用存储空间。还是以雷达为例，雷达发射的电磁波频率很宽，数据量很大，比如在1秒内接收到几十、几百兆的数据，要在1秒钟内把这些数据都处理完，得到处理结果，就要求信号处理要“高速”。主持人： 雷达已经经历了半个多世纪的发展，已经相当成熟了吧？现在还有很多需要解决的问题吗？周广益： 咱们最常见的

6、雷达是在地面上一个“锅盖”，那是最常见的地基雷达，雷达有很多不同的分类方法。例如，按装设地点可分为；地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等。按用途可分为：目标探测雷达、侦察雷达、武器控制雷达、飞行保障雷达、气象雷达、导航雷达等。雷达的原理是比较成熟了，但是应用背景的不同，随着要求的提高，实际的工程中会有很多具体的问题。比如，对于一个探地雷达，装载在飞机上，或者卫星上，从天空往下探测地面。雷达往地面发射电磁波，电磁波遇到地面上的各种障碍物都会返回，有些信号是咱们希望得到的目标信号，多数是我们不需要的信号。怎样精确提取我们需要的信号、抑制那些杂波信号，就是一个较难解决的问题。这时我们要做的就是设

7、计一种算法，提取目标，提高雷达的性能。而算法的设计离不开最基础的数学知识。再举个例子，对于隐形飞机，它们接收到雷达发射的电磁波之后，就把电磁波反射到另一个方向了或者吸收了，能按原方向反射回来的电磁波就很少，所以飞机“隐形”了。那怎样看到这些隐形飞机呢？我们可以假设两个雷达，在一个地方发射电磁信号，在另外一个地方接收隐形飞机反射的信号，就可以看到它们了。如果我不知架设两个雷达，架设多个雷达呢？成为一个雷达组网，这些雷达怎样协同工作，发挥更大的效能，这又是一个值得研究的重要问题。主持人：说了这么多雷达，那你所研究的领域呢？周广益：我跟杨健老师研究极化合成孔径雷达的信号处理。对于最传统的普通雷达，经

8、过信号处理之后，我们能够看到的是有一个个目标点，显示在屏幕上，我们最多知道哪里有目标，至于这个目标是什么形状，传统的雷达是不能得知的。而合成孔径雷达是一种成像雷达，采用算法对接收的信号进行处理，处理之后把目标以图像方式显示出来，我们再对这些雷达图进行分析处理，得到目标的信息，这是目前我们组主要的研究方向。主持人：为什么用雷达获取图像呢，难道我们经常在天气预报上看到卫星云图也是雷达拍设下来的吗？周广益：天气预报中的卫星云图是光学图片，例如今年年初，南方大部分地区遭遇了雨雪天气，我们可以从卫星云图上看到南方地区都被云层覆盖，这样就看不到地面的情况，这就是光学遥感的缺点之一，如果在夜间，光学图片就更

9、拍不到任何东西了。如果我们使用雷达成像的方法，就能穿过云层看到地面的情况，这就是雷达的全天候特性，不管什么天气都能工作，雷达自己发射接收电磁波，不论白天黑夜，这又是雷达的全天时特性。这两点正是雷达遥感的巨大优势。主持人：哦，原来雷达方面还有那么多知识啊？那除了雷达，我们信检组还有哪些方面的研究呢？周广益：那就说说我们系主任王希勤老师的实验室吧。智能交通是王老师的智能交通信息系统实验室现在主要研究的方向之一。王老师曾在伯克利加州大学做访问学者，智能交通的研究处于世界领先水平，在国内外享有很高的声誉。我国的交通状况存在很多问题，所以智能交通的研究就很迫切。主持人：智能交通我听说过多次了，但到底什么

10、是智能交通，交通是怎样实现智能化的呢？周广益：举个很简单的例子，北京目前车辆很多，交通堵塞现象严重，要改善交通状况，首先要对交通信息进行统计，比如统计某一路口不同时段车流量大小、不同类型的车辆分布、行人过马路对交通的影响等等。研究的第一步是数据的采集，怎样得到在某个路口上车流量的信息，派某个人守在城市的各个路口一辆一辆的去数，耗费人力，效率低下。我们可以用摄像头架设在路口，把一天路口的路况信息全拍摄下来。拍下来之后，怎样处理这些信息？自然不是让人守在屏幕前去数车辆，而是想设计一个设备自动地把拍摄到的车辆数出来，这样一个最基础的车流量统计工作，就有很多工作要做。统计出这些初步的数据之后，还要通过

11、复杂的数学建模计算，得到需要的结果，进而指导相应的手段来改善交通状况。例如，规划立交桥的建设，自动的控制红绿灯时间的长短等等。主持人：其他的研究方向呢？周广益：还有我们的副系主任冯振明老师的实验室在做卫星定位相关的课题，为我国“北斗”卫星定位系统的研制做出着重大的贡献；我们研究所所长山秀明老师在复杂工程系统、信息网络理论与技术及复杂系统理论在网络、通信以及信号处理领域中的应用等领域的研究都有着很高的水平；研究所副所长张旭东老师研究多媒体信号处理领域的相关问题等等，这里就不一一列举了。主持人：那么多方向，我听起来就有点乱了，如果我想将来在这个实验室读研究生。不知道现在应该准备些什么。现在要学的课程那么多，也不知道哪几门是与这个领域相关的，哪些知识比较重要啊？周广益：我们信检组的工作、学习对数学、软件、硬件等各方面的能力都是有较高要求的。所以电路、信号与系统、数字信号处理、随机过程这些课程都是十分重要的。简而言之，对于一个电磁信号，我要对它进行处理，离不开电路，所以要打好电路原理、数字电路、模拟电路的基础；让电路或者我们的电脑按照我们想的算法去工作，需要编程，C语言的学习是基础；算法怎样设计呢，当然要从数学模型抽象而来，高等数学是很基础的，如果把信号离散化，信号就变成了一个个向量，对向量、矩阵的加加减减自然就是线性代数的知识了。所以大一的课程都是基础，是十分重