雷達(dá)航跡處理測試環(huán)境構(gòu)建方法研究

謝夢　劉軍　項利萍

【摘 要】雷達(dá)航跡處理軟件是雷達(dá)整機系統(tǒng)的核心單元。雷達(dá)航跡處理軟件直接關(guān)系探測目標(biāo)的準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)、穩(wěn)定跟蹤，是雷達(dá)整機軟件測試過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文研究了一種用于雷達(dá)航跡處理軟件測試的環(huán)境構(gòu)建方法，該方法將試驗場采集的雷達(dá)點跡數(shù)據(jù)，進(jìn)行本地回放，在線重演雷達(dá)探測目標(biāo)的航跡起始與跟蹤過程，便于開展航跡處理相關(guān)算法、操作設(shè)計的測試工作。本文方案基于實際數(shù)據(jù)開展雷達(dá)航跡處理軟件測試工作，易于有效發(fā)現(xiàn)航跡處理軟件在實際工作中的缺陷，具有較高的應(yīng)用推廣價值。

【關(guān)鍵詞】雷達(dá)航跡處理;測試環(huán)境;雷達(dá)點跡;重演

中圖分類號： TN957.52文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）10-0108-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.10.045

Research on Construction Method of Radar Track Processing Test Environment

XIE Meng1 LIU Jun2 XIANG Li-ping1

（1.No.38 Research Institute of CETC，Hefei Anhui 230088，China;

2.Chinese People's Liberation Army 32035，Xian Shaanxi 710600，China）

【Abstract】Radar track processing software is the core unit of radar system.Radar track processing software is directly related to the accurate detection and stable tracking of the detected target，and it is the key link in the whole radar software testing process.This paper studies an environment construction method for radar track processing software testing.The method replays the radar plot data collected from the test site locally，and reproduces the track initiation and tracking process of radar detection target online.It is convenient to carry out the test work of track processing related algorithm and operation design.This scheme is based on the actual data to test the radar track processing software， which is easy to find the defects in the actual work of the track processing software，and has high application and promotion value.

【Key words】Radar Track Processing;Test Environment;Radar Plot;Replay

0 引言

現(xiàn)代雷達(dá)中，航跡處理軟件是雷達(dá)整機系統(tǒng)的指揮中樞，主要接收雷達(dá)信號處理軟件發(fā)送的點跡信息，完成目標(biāo)航跡起始、航跡相關(guān)、濾波預(yù)測、航跡輸出等過程，實現(xiàn)目標(biāo)的自動發(fā)現(xiàn)和穩(wěn)定跟蹤。雷達(dá)航跡處理軟件能否穩(wěn)定、準(zhǔn)確地工作是決定雷達(dá)能否完成其目標(biāo)探測任務(wù)的關(guān)鍵。因此，在產(chǎn)品研制過程中，對航跡處理軟件的測試工作至關(guān)重要。文獻(xiàn)[1]采用486/100工控機板及模擬接口電路，模擬產(chǎn)生雷達(dá)視頻回波信號，經(jīng)系列處理，形成航跡信號輸出，用于檢驗雷達(dá)性能及提供模擬訓(xùn)練。文獻(xiàn)[2]設(shè)計了一種基于目標(biāo)時間匹配相關(guān)的雷達(dá)仿真測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)仿真數(shù)據(jù)時間及雷達(dá)方位時間，定位目標(biāo)仿真數(shù)據(jù)的輸出。文獻(xiàn)[3]給出了一種搭建航跡處理軟件仿真測試平臺的方法，該方法最多可模擬400批目標(biāo)，用于航跡處理軟件測試。文獻(xiàn)[4]設(shè)計了包括通信模塊、雷達(dá)數(shù)據(jù)計算模塊、雷達(dá)信號處理模塊和界面主控模塊的雷達(dá)仿真平臺。

在實際工作中，雷達(dá)航跡處理軟件需要處理多種類型數(shù)據(jù)，包括一次雷達(dá)點跡數(shù)據(jù)、二次雷達(dá)點跡數(shù)據(jù)、詢問機點跡等，在數(shù)據(jù)多種組合呈現(xiàn)的情況下，軟件問題的表現(xiàn)也可能不一樣，而這些問題依靠常用的仿真測試手段往往發(fā)現(xiàn)不了。因此，與文獻(xiàn)[1-4]不同，本文基于真實數(shù)據(jù)回放方式，構(gòu)建航跡處理軟件的測試環(huán)境，用于在線重演航跡處理軟件的航跡起始與跟蹤過程，發(fā)現(xiàn)其算法、操作設(shè)計的缺陷，達(dá)到與現(xiàn)場試驗測試相同的效果。

1 雷達(dá)航跡處理數(shù)據(jù)記錄設(shè)計

雷達(dá)航跡處理軟件需要處理的數(shù)據(jù)類型一般包括：一次雷達(dá)點跡、二次雷達(dá)點跡、詢問機點跡、方位扇區(qū)。其中一次雷達(dá)點跡是雷達(dá)信號處理發(fā)送來的目標(biāo)數(shù)據(jù)，主要包含：點跡背景、距離、方位、方位寬度、距離厚度、多普勒速度、幅度、時間、一次高度等信息。二次雷達(dá)點跡是二次雷達(dá)被動接收的目標(biāo)信息，主要包含：距離、方位、時間、二次高度、民航代碼;詢問機點跡是詢問機詢問目標(biāo)后接收到的應(yīng)答信息，主要包含：距離、方位、時間、應(yīng)答高度、應(yīng)答代碼;方位扇區(qū)是雷達(dá)實時掃描的方位扇區(qū)，雷達(dá)全方位被劃分成若干扇區(qū)，航跡按扇區(qū)進(jìn)行管理，方位扇區(qū)信息主要包含：方位扇區(qū)號、時間。

針對一次雷達(dá)點跡、二次雷達(dá)點跡、詢問機點跡、方位扇區(qū)等各類數(shù)據(jù)的差異性，可統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式為：點跡背景、距離、方位、方位寬度、距離厚度、多普勒速度、幅度、時間、高度、代碼。根據(jù)需要可取點跡背景的若干比特位表示點跡類型，例如點跡類型為0表示數(shù)據(jù)為一次雷達(dá)點跡，此時點跡背景的其他比特位用于表示波束號、工作模式等一次雷達(dá)工作參數(shù)，代碼無效;點跡類型為1表示數(shù)據(jù)為二次雷達(dá)點跡、為2表示數(shù)據(jù)為詢問機點跡，此兩種數(shù)據(jù)中點跡背景的其他比特位、方位寬度、距離厚度、多普勒速度、幅度等無效;點跡類型為3表示數(shù)據(jù)為方位扇區(qū)，此時數(shù)據(jù)中點跡背景的其他比特位、方位、方位寬度、距離厚度、多普勒速度、幅度、代碼等無效，距離用于表示方位扇區(qū)號?；诮y(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，將雷達(dá)航跡處理軟件處理的實時數(shù)據(jù)記錄為數(shù)據(jù)文件，用于事后回放，測試航跡處理軟件的相關(guān)算法和操作設(shè)計。

2 雷達(dá)航跡處理數(shù)據(jù)重演設(shè)計

雷達(dá)航跡處理軟件由主線程、方位線程、時間線程、網(wǎng)絡(luò)通信線程等4類線程組成。主線程完成數(shù)據(jù)解析、航跡起始、點航相關(guān)、濾波預(yù)測、航跡輸出等過程。數(shù)據(jù)解析對一次雷達(dá)點跡、二次雷達(dá)點跡、詢問機點跡等數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，申請相應(yīng)的點跡鏈表，對戰(zhàn)術(shù)干預(yù)操作命令進(jìn)行解析，并完成命令的響應(yīng)回饋。航跡起始主要是對點跡鏈表中的點跡進(jìn)行幀間相關(guān)，目標(biāo)點跡在積累若干幀后，一旦滿足航跡起始條件，則生成目標(biāo)航跡。點航相關(guān)將目標(biāo)點跡與航跡進(jìn)行配對相關(guān)。濾波預(yù)測是對相關(guān)上點跡的目標(biāo)航跡位置進(jìn)行濾波處理，并對目標(biāo)航跡移動位置進(jìn)行預(yù)測。航跡輸出是將航跡參數(shù)輸出到雷達(dá)顯示界面。方位線程進(jìn)行雷達(dá)方位處理。時間線程進(jìn)行系統(tǒng)時間累加處理。網(wǎng)絡(luò)通信線程進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)報文的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收。

方位線程對雷達(dá)實時方位進(jìn)行解析。將雷達(dá)方位360度分為64個扇區(qū)進(jìn)行管理，在對真實數(shù)據(jù)進(jìn)行回放重演時，雷達(dá)方位每掃描到一個扇區(qū)循環(huán)讀取一次記錄數(shù)據(jù)文件，讀取該扇區(qū)內(nèi)記錄的所有數(shù)據(jù)，為一次雷達(dá)點跡、二次雷達(dá)點跡、詢問機點跡申請點跡結(jié)構(gòu)，并插入到點跡鏈表中;同時根據(jù)方位扇區(qū)記錄信息中的時間，修改系統(tǒng)時間，以校正時間線程中的系統(tǒng)時間累加結(jié)果，具體流程如圖1所示。主線程基于點跡鏈表，完成航跡起始、點航相關(guān)、濾波預(yù)測、航跡輸出等過程。基于上述原理實現(xiàn)航跡處理軟件的真實數(shù)據(jù)回放重演，有利于開展航跡處理軟件相關(guān)算法和操作設(shè)計的測試工作，工程實現(xiàn)簡單，能夠有效發(fā)現(xiàn)軟件在實際環(huán)境運行時存在的缺陷。

3 測試環(huán)境部署效果

雷達(dá)航跡處理測試環(huán)境搭建完成后，即可通過點跡數(shù)據(jù)回放開關(guān)，啟動點跡重演功能。如圖2所示，弧線段為一次雷達(dá)點跡，米字型點為二次雷達(dá)點跡。將記錄的實際數(shù)據(jù)在線重演，可以進(jìn)行航跡起始、點航相關(guān)、濾波預(yù)測、航跡輸出、干預(yù)操作等相關(guān)功能測試工作，實現(xiàn)航跡處理軟件所有功能模塊的測試覆蓋，及時發(fā)現(xiàn)軟件缺陷。

4 結(jié)論

本文研究了用于雷達(dá)航跡處理軟件測試的測試環(huán)境構(gòu)建方法。該方法將雷達(dá)上采集的真實點跡數(shù)據(jù)進(jìn)行回放重演，實現(xiàn)航跡處理軟件所有功能模塊、算法、干預(yù)操作的全覆蓋測試，其構(gòu)建的測試環(huán)境與實際環(huán)境一致，測試效果良好，且該方法易于工程實現(xiàn)，方便軟件測試人員開展航跡處理軟件的測試工作，也有利于軟件設(shè)計人員進(jìn)行航跡處理軟件的功能、算法調(diào)試。

【參考文獻(xiàn)】

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