基于Matlab GUI的雙/多基地雷達空間同步界面設(shè)計

商妮

【摘要】 基于雙基前視SAR雷達制導(dǎo)系統(tǒng)的空間同步過程，借助Matlab GUI編輯功能，設(shè)計了用于此類實驗系統(tǒng)的窗口界面，能夠完成參數(shù)的設(shè)置、彈道信息的選擇、輸出系統(tǒng)的選擇、數(shù)據(jù)分析和呈現(xiàn)等。

【關(guān)鍵詞】 Matlab GUI 雙基地雷達 窗口設(shè)計 數(shù)據(jù)分析

一、引言

雙基地雷達以其良好的抗“四大威脅”的特性，在軍事舞臺上得到了高度重視并獲得迅猛發(fā)展，雙/多基地雷達空間同步問題則是系統(tǒng)中首要的技術(shù)難題，其解決、測試和實驗都具有較高的難度。

雷達空間同步系統(tǒng)測試、仿真、實驗涉及到雷達各個組件，是一個較復(fù)雜的過程，在這個過程中需要能夠發(fā)現(xiàn)并解決問題、通過不斷調(diào)整參數(shù)驗證系統(tǒng)的可行性并改進，并直觀簡潔的顯示出系統(tǒng)的性能分析結(jié)果。

雷達系統(tǒng)常采用VB、VC等語言進行編譯，對于測試和實驗過程而言，這種編譯語言復(fù)雜程度高，要求專業(yè)的知識儲備和對所編譯系統(tǒng)的高度熟悉，不利于實時測試和實驗。

Matlab語言編譯較簡便，在基于雷達系統(tǒng)程序編譯的基礎(chǔ)上，借助其特有的GUI 功能，可將雙基地雷達空間同步系統(tǒng)中的各模塊整合，系統(tǒng)設(shè)置、計算、數(shù)據(jù)處理、繪圖等功能在用戶界面上同時顯示，極大的簡化了測試過程，并直觀的展示出系統(tǒng)運行過程，方便實驗的進行。

二、雙基雷達空間同步原理

該界面基于雙基前視雷達制導(dǎo)系統(tǒng)，系統(tǒng)由三個重要模塊構(gòu)成：輸入模塊、空間同步實現(xiàn)模塊和跟蹤濾波模塊，其中波束的空間同步實現(xiàn)模塊以誤差模型為核心，需要計算出接收波束指向，并以此結(jié)果控制收發(fā)波束瞄準目標(biāo)區(qū)域，主要受發(fā)射波束指向誤差、平臺定位誤差等輸入?yún)⒘康挠绊?。系統(tǒng)計算流程如圖1所示。

雷達系統(tǒng)功能復(fù)雜、實現(xiàn)難度大，在對于調(diào)試和實驗過程需要極高的專業(yè)編譯知識，因此以系統(tǒng)為核心，設(shè)計界面本文所實現(xiàn)的軟件基于以上原理和Matlab語言的雙基地雷達空間同步系統(tǒng)，將參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)計算、結(jié)果呈現(xiàn)等核心模塊整合為一。

三、同步界面設(shè)計

3.1界面需求分析

界面程序是將系統(tǒng)的核心模塊整合的過程，通過分析雷達系統(tǒng)工作過程發(fā)現(xiàn)，它需要滿足以下幾個需求：（1）通過分析各組成模塊的數(shù)據(jù)，能夠有排查故障的能力。（2）在系統(tǒng)計算的過程中可能會有故障出現(xiàn)，界面需具有實時掌控計算過程的能力（3）雷達系統(tǒng)在實際應(yīng)用中對速度有較高的要求，因此需要該界面不影響系統(tǒng)的整體速度。

根據(jù)需要實現(xiàn)的功能將界面的工作流程設(shè)計如圖2所示。

如圖2為雙/多基地雷達空間同步界面分析的工作流程圖，由圖可以看出，操作者需要依次輸入雷達的基本參數(shù)以及當(dāng)前實驗設(shè)置的約束條件、選取當(dāng)前需要實驗的彈道信息文件（該界面基于雙基前視SAR雷達制導(dǎo)系統(tǒng)，收發(fā)平臺均位于高速運動的子母彈上，需根據(jù)模擬或現(xiàn)實的彈道軌跡進行實驗），通過進一步讀取和分析數(shù)據(jù)文件，最終得到相關(guān)的顯示結(jié)果。

3.2同步界面的實現(xiàn)

首先設(shè)計界面控件及布局，根據(jù)功能分區(qū)，將整個界面劃分為三個部分：（1）參數(shù)設(shè)置區(qū)。工作人員可在此處對雷達系統(tǒng)參數(shù)進行設(shè)置，并預(yù)設(shè)系統(tǒng)的誤差等量；（2）功能選擇區(qū)。包括輸出參量的選擇、導(dǎo)彈彈道的選擇、界面開關(guān)的選擇等；（3）坐標(biāo)軸區(qū)。通過Axes坐標(biāo)軸調(diào)用，顯示不同數(shù)據(jù)曲線的變化。

根據(jù)上文的劃分，選擇Matlab Guide中的功能模塊，搭建基本的雷達空間同步分析界面。采用若干個text和edit控件，分別用于顯示數(shù)據(jù)信息和改變輸入?yún)?shù)，并對edit控件設(shè)置缺省值，在不輸入任何數(shù)值時使用（如雷達收發(fā)平臺照射波束寬度一般采用6°）。其次采用popu-menu或radiobutton控件，前者為彈出式菜單，可在下拉菜單中設(shè)置波束覆蓋率、增益損失、波束指向誤差、目標(biāo)回波信噪比、波束投影圖等多個輸出選項，值得注意的是每個選項在設(shè)置時務(wù)必保持相同的格式；有時需要多個選項同時輸出可采用checkbox復(fù)選框控件來實現(xiàn)。最后采用pushbutton控件控制彈出彈道文件選擇窗口，并控制整個界面的start、restart、exit等操作。

至此界面的搭建工作完成，需要通過后臺函數(shù)的編寫實現(xiàn)各控件的控制和聯(lián)系。每一個數(shù)據(jù)輸入控件都需要通過Callback回調(diào)函數(shù)編譯語句來控制該控件的每一個動作，包括數(shù)據(jù)的讀寫、顯示、選擇及鼠標(biāo)的點擊等，以實現(xiàn)各控件和控件聯(lián)合的功能。

例如彈道文件選擇：

[filename， pathname] = uigetfile（‘*.mat，F(xiàn)ile Selector）；

fullpath = fullfile（pathname， filename）；%獲取文件路徑

load （fullpath）；% 讀取彈道文件

save mydata.mat；

以上函數(shù)當(dāng)單擊選擇文件開關(guān)時會觸發(fā)自動尋找彈道信息所在路徑，在操作者選擇相應(yīng)的文件后讀取并將其保存為主函數(shù)調(diào)用的文件名以備調(diào)用。

例如popu-menu的部分控制句柄，設(shè)置所需計算的性能指標(biāo)，通過選擇語句，由畫圖函數(shù)顯示出來：

switch str{val}

case {‘波束覆蓋率}

huatu_boshu（hObject，eventdata，handles，rm，bcc，dlt_ stt1_1，kp）；%畫圖函數(shù)整體調(diào)用

例如坐標(biāo)系中接收波束指向誤差的顯示函數(shù)：

cla（handles.axes1，reset）；%清除坐標(biāo)軸

h1=plot（rm，d_str（：，2），r-）；

h2=plot（rm，d_ftr（：，2），b.）；%分別計算出兩條曲線的變化并在同一坐標(biāo)系下顯示

set（handles.axes1，XminorTick，on）；

對于動態(tài)參數(shù)輸入控件edit，可采用簡單的回調(diào)語句來控制，例如：

user_entry = str2double（get（hObject，String））；

if isnan（user_entry）

errordlg（‘You must enter a numeric value，Bad Input，modal）%錯誤提醒

其他控件的實現(xiàn)與上述功能相似，在調(diào)回函數(shù)的控制下實現(xiàn)功能。該界面可通過.m文件或.fig文件直接執(zhí)行，或通過生成的.exe文件在脫離Matlab的環(huán)境下執(zhí)行。

四、界面運行及應(yīng)用

為了驗證該界面程序的可行性，選擇不同彈道信息，并設(shè)置不同的雷達參數(shù)進行計算。以圖3所示不同情況下增益損失與彈目距離之間的關(guān)系為例。

五、結(jié)束語

本文通過Matlab GUI設(shè)計雙/多基地雷達空間同步系統(tǒng)界面軟件。實驗證明，對實驗系統(tǒng)進行統(tǒng)一整合，通過完整的界面軟件對系統(tǒng)程序進行條件設(shè)置和選擇、同步系統(tǒng)分析、數(shù)據(jù)處理等，極大程度的提高了系統(tǒng)的測試和實驗效率。也可以根據(jù)不同雷達系統(tǒng)的需求進行再次開發(fā)，加入其它參數(shù)及功能。

參 考 文 獻

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