機(jī)載雷達(dá)偵察設(shè)備試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

季一鈞,王喜鵬,李寶雙,李 游

（船舶重工集團(tuán)公司第723所,揚(yáng)州 225001）

0 引 言

機(jī)載雷達(dá)偵察設(shè)備能對工作頻域和覆蓋空域內(nèi)雷達(dá)輻射源目標(biāo)進(jìn)行到達(dá)角、到達(dá)時(shí)間、脈沖幅度、脈沖寬度、相位差變化率等參數(shù)的測量,結(jié)合飛行平臺(tái)的位置、飛行態(tài)勢和速度等航姿信息,對輻射源進(jìn)行無源定位。對雷達(dá)中頻信號進(jìn)行高速A/D采樣,通過脈內(nèi)信號微特征分析處理,完成對輻射源個(gè)體特征的分析和識別。

機(jī)載雷達(dá)偵察設(shè)備需通過大量飛行試驗(yàn)驗(yàn)證其設(shè)計(jì)性能,指引后續(xù)優(yōu)化修改設(shè)計(jì)。在飛行試驗(yàn)過程中,偵察設(shè)備對復(fù)雜環(huán)境信號的分選和識別問題、數(shù)據(jù)的融合和關(guān)聯(lián)問題、平臺(tái)參數(shù)的精度和實(shí)時(shí)性問題、偵察設(shè)備與平臺(tái)的機(jī)械和電氣接口問題、電磁兼容性問題、數(shù)傳問題,甚至偵察設(shè)備自身的靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍等方面的問題都會(huì)對試驗(yàn)過程中目標(biāo)跟蹤與測量造成影響,進(jìn)而影響到偵察設(shè)備對雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)的精確測量、快速高精度定位和個(gè)體特征分析識別性能的試驗(yàn)驗(yàn)證工作。

機(jī)載雷達(dá)偵察設(shè)備試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過全過程試驗(yàn)數(shù)據(jù)的錄取與分析能對試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行準(zhǔn)確的分析與評判,確認(rèn)試驗(yàn)設(shè)備與飛行平臺(tái)對試驗(yàn)結(jié)果造成的影響。

1 設(shè)計(jì)要求

機(jī)載雷達(dá)偵察設(shè)備試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)錄取與后續(xù)處理分析兩部分,其中試驗(yàn)過程需錄取數(shù)據(jù)包括:

（1）試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù):對輻射源目標(biāo)方位、載頻、重頻、脈寬、脈幅、掃瞄類型及參數(shù)的測量結(jié)果；目標(biāo)位置參數(shù)；目標(biāo)微特征參數(shù)；航姿參數(shù)；相應(yīng)時(shí)間參數(shù)。

（2）試驗(yàn)中內(nèi)部數(shù)據(jù)流:脈沖描述字（PDW）參數(shù)、雷達(dá)中頻采集數(shù)據(jù)、相應(yīng)時(shí)戳參數(shù)。

（3）上下行指令數(shù)據(jù):設(shè)備與飛行平臺(tái)工作模式與設(shè)置參數(shù)、偵收結(jié)果、相應(yīng)時(shí)間參數(shù)。

（4）配試設(shè)備數(shù)據(jù):參試?yán)走_(dá)工作模式與工作參數(shù)、位置參數(shù)、相應(yīng)時(shí)間參數(shù)。

后續(xù)數(shù)據(jù)處理分析包括:測向與參數(shù)測量性能分析處理；定位性能分析處理；個(gè)體識別性能分析處理。

2 組成與工作原理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案見圖1。

圖1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)原理框圖

機(jī)載接收、機(jī)載控制與艦載/地面顯控模塊為試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)錄取源。試驗(yàn)開始前,艦載/地面顯控模塊發(fā)出時(shí)統(tǒng)報(bào)文,由相關(guān)時(shí)統(tǒng)電路完成機(jī)上/機(jī)下設(shè)備的精確對時(shí)。

機(jī)載接收模塊產(chǎn)生PDW參數(shù)、雷達(dá)中頻采集數(shù)據(jù)等試驗(yàn)中內(nèi)部數(shù)據(jù)流；機(jī)載控制模塊產(chǎn)生設(shè)備與飛行平臺(tái)工作模式與設(shè)置參數(shù)、偵收結(jié)果等上下行指令數(shù)據(jù)。以上2種數(shù)據(jù)由機(jī)載數(shù)據(jù)錄取器存儲(chǔ)。艦載/地面顯控模塊產(chǎn)生對輻射源偵收測量結(jié)果、目標(biāo)微特征分析結(jié)果、航姿參數(shù)等,采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)錄取與定時(shí)屏幕打印2種方式存儲(chǔ)。

如圖2所示,艦載/地面顯控模塊顯示界面左側(cè)主表區(qū)為偵測雷達(dá)參數(shù)顯示結(jié)果,右側(cè)自上而下依次為:環(huán)境監(jiān)測結(jié)果顯示、定位結(jié)果顯示、飛行姿態(tài)顯示、上/下行報(bào)文顯示、工作狀態(tài)與設(shè)置參數(shù)顯示。定時(shí)屏幕打印保存畫面可用于錄取數(shù)據(jù)正確性核查。

錄取數(shù)據(jù)處理軟件對數(shù)據(jù)錄取器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、艦載/地面顯控模塊屏幕顯示存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和配試?yán)走_(dá)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理,生成包括各項(xiàng)試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)及時(shí)戳參數(shù)在內(nèi)的Excel工作表。

圖2 擬定屏幕打印保存畫面

目標(biāo)測量分析軟件、目標(biāo)定位分析軟件、目標(biāo)識別分析軟件分別抽取Excel工作表中相關(guān)數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后生成目標(biāo)測量試驗(yàn)結(jié)果、目標(biāo)定位試驗(yàn)結(jié)果和目標(biāo)識別試驗(yàn)結(jié)果。

3 數(shù)據(jù)錄取器設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)錄取器主要由錄取控制電路、FLASH存儲(chǔ)陣列、FLASH控制器和接口控制電路等部分組成。

多個(gè)FLASH存儲(chǔ)芯片組成的FLASH存儲(chǔ)陣列按數(shù)據(jù)類型劃分為多個(gè)獨(dú)立存儲(chǔ)區(qū)間,用于存放數(shù)據(jù)。

FLASH控制器用于FLASH存儲(chǔ)陣列的操作控制,錄取控制電路為中心控制部件,負(fù)責(zé)FLASH存儲(chǔ)陣列和非易失性靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（nvSRAM）的數(shù)據(jù)讀/寫控制,將接口控制電路送來的數(shù)據(jù)按約定形式存入存儲(chǔ)陣列,并完成錄取器工作狀態(tài)管理；接口控制電路完成PDW參數(shù)、顯控參數(shù)等外部數(shù)據(jù)源與錄取控制電路的接口匹配,nvSRAM用于存儲(chǔ)FLASH存儲(chǔ)陣列的狀態(tài)信息和時(shí)標(biāo)信息,存儲(chǔ)數(shù)據(jù)通過10/100 M網(wǎng)絡(luò)接口導(dǎo)出。

圖3 數(shù)據(jù)錄取器工作原理框圖

4 工作流程

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)工作流程如圖4所示。

圖4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)工作流程

5 模擬仿真驗(yàn)證

采用模擬仿真方法可對機(jī)載雷達(dá)偵察設(shè)備試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的效能進(jìn)行驗(yàn)證。采用雷達(dá)數(shù)字信號模擬器模擬出試驗(yàn)過程偵收參數(shù),航姿信息發(fā)生器模擬載機(jī)姿態(tài)參數(shù)和航跡設(shè)置。

仿真結(jié)果見圖5～圖13。

圖5 PDW參數(shù)處理（RF、PW、PA）

圖6 角度測量值與方位真位處理

圖7 測向性能驗(yàn)證

圖 8 載機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)處理（航向、縱搖、橫滾）

圖 9 載機(jī)位置數(shù)據(jù)處理（經(jīng)度、緯度、高度）

圖10 定位結(jié)果-時(shí)間仿真處理

圖11 定位相對誤差-收斂時(shí)間仿真處理

圖12 模擬輻射源目標(biāo)1脈沖波形和頻譜識別分析圖

圖13 模擬輻射源目標(biāo)2脈沖波形和頻譜識別分析圖

6 結(jié)束語

機(jī)載雷達(dá)偵察設(shè)備試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的核心是完整的試驗(yàn)中間過程數(shù)據(jù)/試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的自動(dòng)錄取和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析處理軟件。在試驗(yàn)過程中,通過對各飛行航次試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部和試驗(yàn)環(huán)境、配試設(shè)備協(xié)調(diào)中存在的問題,從而采取針對措施予以解決。同時(shí)完備的綜合分析處理軟件也大大減少了人工處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)的工作量,減少了人為誤差的產(chǎn)生。

[1] 侯伯亭,顧新.VHDL硬件描述語言與數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004.

[2] 李勇志.NANDFLASH在電子對抗中的應(yīng)用[J].電子信息對抗技術(shù),2007（5）:28-32.