基于人機交互界面的雷達總體設計仿真介紹

肖晶　段博　郝俊峰

摘 要：MATLAB在雷達總體設計人員進行雷達系統仿真中已得到了普遍應用，文章采用MATLAB GUI人機交互界面工具對雷達總體設計中涉及的雷達信號處理、威力計算等過程進行了仿真。試驗結果表明該仿真軟件界面友好、方便可靠，為雷達總體設計人員提供了良好的設計平臺。

關鍵詞：MATLAB GUI；雷達總體設計；仿真

引言

雷達總體設計仿真試驗在現代雷達設計過程中至關重要。文章基于GUI圖形界面，對雷達總體設計過程中涉及的主要內容進行了仿真，人機界面友好，有一定的讀取、分析外部數據的能力，并具有一定擴展能力。雷達設計人員可以通過該仿真軟件方便地進行雷達參數選擇和雷達信號處理算法的試驗，提高了總體設計的工作效率。

1 軟件設計內容

該仿真軟件具體仿真內容包括：

（1）線性調頻信號處理過程仿真，包括線性調頻信號的仿真，性調頻信號脈沖壓縮、MTI、MTD及CFAR過程的仿真。

（2）相位編碼信號處理過程仿真，包括相位編碼信號（13位巴克碼、255位M序列碼、511位M序列碼、1023位M序列碼、2047位M序列碼可選）的仿真，速度補償前后編碼信號、脈沖壓縮及CFAR的仿真。

（3）高重頻信號處理仿真過程，包括高重頻信號的仿真，高重頻信號窄帶濾波和譜分析及CFAR的仿真。

（4）各種雜波和噪聲信號的仿真，包括瑞利雜波、高斯噪聲、隨機噪聲等。

（5）雷達威力計算的仿真，可通過參數輸入方便地進行雷達威力地計算。

（6）天線方向圖的仿真，可通過參數的輸入對天線方向圖進行查詢。

（7）航跡濾波的仿真，可對指定輸入或自建立的理論的航跡進行α、β濾波和卡爾曼濾波，并可將兩種濾波結果進行比較。

（8）給出了一定的擴展區域可根據設計需要加入更多雷達系統仿真內容。

2 試驗結果

運行仿真軟件主界面程序后出現雷達總體設計仿真軟件主界面，如圖1所示。設計人員可通過點擊鼠標左鍵的方式調用各個仿真試驗模塊界面，點擊幫助進入仿真軟件幫助文檔。

2.1 線性調頻信號處理模塊

點擊主界面上的“線性調頻信號處理軟件”按鍵，會出現線性調頻信號處理模塊仿真軟件界面，軟件應按順序執行，即首先模擬回波信號或從指定文件調入回波信號，此時其它操作被禁用；回波信號選定后進行脈沖壓縮；選擇是否進行MTI處理；MTD處理后恒虛警處理操作控件啟用可進行CFAR操作。

2.2 相位編碼信號處理模塊

點擊主界面上的“相位編碼信號處理軟件”按鍵，會出現相位編碼信號處理模塊仿真軟件界面，軟件亦按順序執行，即首先模擬回波信號（波形可在13位巴克碼和M序列碼間選擇），此時其它操作被禁用；回波信號選定后進行正交解調和脈沖壓縮（可選擇是否進行速度補償），結果會以二維和三維兩種方式給出；在得到距離通道號和速度通道號后可進行CFAR操作，CFAR結果以三維形式給出。

2.3 高重頻信號處理模塊

點擊主界面上的“高重頻信號處理軟件”按鍵，會出現高重頻信號處理模塊仿真軟件界面，軟件應按順序執行，即首先模擬回波信號或從指定文件調入回波信號，此時其它操作被禁用；回波信號選定后進行窄帶濾波、正交解調和頻譜分析。

2.4 雷達威力計算模塊

點擊主界面上的“雷達威力計算軟件”按鍵，會出現雷達威力計算仿真軟件界面，在填入相應參數后，可計算雷達威力。

2.5 天線方向圖查詢模塊

點擊主界面上的“天線方向圖查詢軟件”按鍵，會出現天線方向圖查詢仿真軟件界面，在填入相應參數后，可得到天線方向圖。

2.6 航跡數據生成模塊

點擊主界面上的“航跡數據生成軟件”按鍵，會出現航跡數據生成軟件界面，選擇需要生成的航跡類型（包括水平直線飛行航跡、水平機動飛行航跡、水平蛇形飛行航跡和垂直機動飛行航跡）后，填入相應的航跡初始參數和航跡運行參數后，可運行該航跡，亦可將生成的航跡進行保存。

2.7 航跡濾波模塊

點擊主界面上的“航跡濾波軟件”按鍵，會出現航跡濾波軟件界面，在選擇是進行外部數據處理還是理論航跡處理之后，填入相應參數，從左側顯示框中可以觀察濾波結果，軟件設計可對航跡進行α-β或卡爾曼濾波。

3 結束語

基于GUI人機交互界面的雷達總體設計仿真軟件盡可能包含了總體設計中需要進行的總體設計仿真計算，同時仿真軟件的人機界面友好，方便雷達總體設計人員在今后產品研制過程中使用，為雷達總體人員搭建了良好的設計平臺。

參考文獻

[1]張明友，汪學剛.雷達系統（第二版）[M].北京：電子工業出版社，2006，1.

[2] [美]Merrill I. Skolnik.雷達手冊[M].北京：電子工業出版社，2003，7.

[3]郭仕劍，王寶順，賀志國，等.MATLAB 7.X數字信號處理[M].北京：人民郵電出版社，2006，12.

[4]雷達仿真平臺的設計[J].現代雷達，2002：7-9.

[5]李云沖，陳紅林.雷達仿真系統的設計[J].科學技術與工程，2007：2694-2696.