雷達終端軟件一體化處理設計

林曉斌 張承志 謝夢

【摘 要】雷達終端系統(tǒng)是展示雷達技術特點的關鍵單元。傳統(tǒng)的雷達終端軟件涉及的操作系統(tǒng)運行環(huán)境多樣、數(shù)據(jù)接口復雜，難以通用和擴展。本文研究了基于單工控機的雷達終端系統(tǒng)航跡處理、通信處理、顯示控制功能的軟件一體化處理設計方法，以統(tǒng)一的軟件架構滿足不同型號雷達的終端處理要求。本文方案的硬件成本低廉，軟件通用性、擴展性好，對雷達終端系統(tǒng)的通用工程設計具有一定的應用價值。

【關鍵詞】雷達終端；航跡處理；通信處理；終端顯示

中圖分類號： TN957.7；TP311.52 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）13-0011-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.13.005

【Abstract】Radar terminal system is the key unit to display radar technology.The traditional radar terminal software involves various operating system environments and complex data interfaces，so it is difficult to achieve generality and extensibility.This paper studies the software integrated processing method for the functions of track processing， communication processing and display control of radar terminal system based on single industrial control computer， and meets the terminal processing requirements of different types of radar with the unified software architecture.The solution of this paper can be applied to general engineering design of radar terminal system with low hardware cost，sound software generality and extensibility.

【Key words】Radar Terminal；Track Processing；Communication Processing；Terminal Display

0 引言

雷達終端系統(tǒng)是雷達完成探測任務的核心單元。近年來，雷達終端系統(tǒng)的硬件和軟件技術成為雷達領域的研究熱點。文獻[1]系統(tǒng)分析了對空雷達終端的現(xiàn)狀和問題，提出了雷達終端的發(fā)展思路，介紹了雷達終端的主要功能，并指出了其發(fā)展需要解決的點跡過濾、協(xié)同控制、作戰(zhàn)效能分析評估和數(shù)據(jù)融合等系列關鍵技術。文獻[2]基于天氣雷達終端系統(tǒng)的組成與軟件體系結構，給出了監(jiān)控終端軟件、產(chǎn)品終端軟件的設計方法。文獻[3]提了信息化、軟件化、網(wǎng)絡化通用雷達終端系統(tǒng)構想，以實現(xiàn)雷達終端系統(tǒng)的性能提升，實現(xiàn)雷達終端裝備開發(fā)、生產(chǎn)、維護、改進的成本最低化。文獻[4]設計了合理的人性化雷達終端錄取界面，以降低雷達操縱員的情報誤判率和操作疲勞強度。文獻[5]利用OpenGL技術的渲染對象和Alpha混合技術，實現(xiàn)雷達終端軟件化數(shù)據(jù)顯示，以節(jié)約計算資源、滿足數(shù)據(jù)顯示的實時性要求。

傳統(tǒng)雷達終端系統(tǒng)的軟件一般由航跡處理軟件、通信處理軟件、終端顯示軟件等組成。其中，航跡處理軟件、通信處理軟件一般部署在安裝QNX、Linux、VxWorks等嵌入式操作系統(tǒng)環(huán)境的計算機板卡上；終端顯示軟件為可視化軟件，一般基于QT或者Windows MFC軟件構架進行實現(xiàn)。傳統(tǒng)雷達終端系統(tǒng)各軟件之間的數(shù)據(jù)接口涉及FIFO、串口、并口、網(wǎng)絡等多種通信方式。由于傳統(tǒng)雷達終端系統(tǒng)各軟件部署在不同操作系統(tǒng)環(huán)境上，軟件總體架構設計、數(shù)據(jù)通信協(xié)議復雜，擴展性和通用性較差，單一雷達的終端系統(tǒng)軟件很難在其他雷達中借鑒使用。本文基于單工控機實現(xiàn)雷達終端系統(tǒng)航跡處理、通信處理、顯示控制功能的軟件一體化處理，旨在以低硬件成本，先進、良好的軟件設計效果，實現(xiàn)雷達終端系統(tǒng)的核心任務，展示現(xiàn)代雷達的技術特點。

1 單工控機雷達終端系統(tǒng)工作原理

一般的雷達終端系統(tǒng)工作時，其主要任務是接收來自信號處理系統(tǒng)的點跡數(shù)據(jù)進行航跡處理，然后在終端界面中進行輸出，并與其他系統(tǒng)通信以傳遞終端界面人機交互命令，同時上報目標情報。為了便于雷達操作員更好地判斷目標及調(diào)試，通過終端界面操作，終端系統(tǒng)還可以顯示原始視頻和綜合視頻。基于單工控機的雷達終端系統(tǒng)工作原理框圖如圖1所示。雷達終端系統(tǒng)所有功能集成在一臺工控機上完成，工控機通過網(wǎng)絡接收來自信號處理系統(tǒng)的點跡數(shù)據(jù)進行航跡處理、情報顯示與情報上報，接收來自監(jiān)控處理系統(tǒng)的監(jiān)控數(shù)據(jù)實施整機的BITE監(jiān)視，并進行工作控制，通過PCI采集卡接收來自信號處理系統(tǒng)的觸發(fā)信號、方位信號、綜合視頻、原始視頻等。

2 單工控機雷達終端系統(tǒng)軟件架構

基于單工控機的雷達終端系統(tǒng)軟件包含數(shù)據(jù)處理軟件和終端顯示軟件。數(shù)據(jù)處理軟件由航跡處理、通信處理兩大功能模塊組成。航跡處理模塊解析信號處理系統(tǒng)通過網(wǎng)絡傳輸?shù)狞c跡格式內(nèi)容，進行點跡凝聚處理、航跡自動起始、點航相關處理、航跡濾波和外推處理等；最后將形成的航跡信息送往通信處理模塊，由通信處理模塊通過網(wǎng)絡發(fā)送給終端顯示軟件，并將目標航跡、航跡狀態(tài)、目標動態(tài)（分合批、改換批、作廢、消失等）等情報數(shù)據(jù)按統(tǒng)一協(xié)議組織后經(jīng)情報上報專網(wǎng)發(fā)送至上級指揮單元。終端顯示軟件接收來自數(shù)據(jù)處理軟件的點跡、航跡數(shù)據(jù)，來自信號處理系統(tǒng)的原始視頻、綜合視頻等視頻數(shù)據(jù)，并實施對目標的人工干預操作；另外，終端顯示軟件的監(jiān)控模塊用于監(jiān)控雷達整機的BITE信息，同時響應人工干預命令控制雷達系統(tǒng)工作參數(shù)。

基于單工控機的雷達終端系統(tǒng)軟件架構及其與雷達整機其他分系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)流圖如圖2所示。視頻數(shù)據(jù)采用標準的PCI采集卡進行采集，其他數(shù)據(jù)均采用網(wǎng)絡TCP/UDP協(xié)議傳輸，有利于數(shù)據(jù)接口統(tǒng)一，增強終端系統(tǒng)軟件的通用性和易用性。同時，對數(shù)據(jù)處理軟件和終端顯示軟件均采用一體化設計思想，以統(tǒng)一軟件架構適配不同型號雷達的終端處理功能，可根據(jù)各型號雷達工作體制、戰(zhàn)技指標的不同要求，設置不同的軟件參數(shù)，以滿足不同雷達的性能指標要求。雷達終端系統(tǒng)各軟件能夠即插即用，基于一臺工控機即可滿足雷達終端處理的功能要求。

3 單工控機雷達終端系統(tǒng)軟件安裝與使用

工控機安裝Windows XP操作系統(tǒng)，硬件配置為硬盤500GB以上，CPU主頻2.8GHz以上，內(nèi)存2GB以上，且配置雙網(wǎng)卡，安裝PCI采集卡。將數(shù)據(jù)處理軟件和終端顯示軟件拷貝至工控機中，并將兩個網(wǎng)卡IP地址一個配置為數(shù)據(jù)處理軟件指定的IP地址，另一個配置為終端顯示軟件指定的IP地址。在Windows XP系統(tǒng)的自啟動欄中添加這兩個軟件自啟動功能。工控機開機啟動后，數(shù)據(jù)處理軟件和顯示軟件將自動運行并開始工作，完成雷達終端系統(tǒng)的相應功能。

4 試驗效果

本文在雷達終端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理軟件設計中，根據(jù)目標飛行狀態(tài)，自適應優(yōu)化調(diào)整跟蹤濾波器參數(shù)，提高目標跟蹤的精度和穩(wěn)定性。同時，在終端顯示軟件設計中，采用豐富的數(shù)據(jù)展示方式，展示方式可根據(jù)用戶需要靈活配置，使用戶能夠醒目地分清什么是真實目標、什么是雜波點跡，界面易用、便捷。由圖3，我們可以看到本文終端顯示軟件的目標跟蹤畫面清潔，出現(xiàn)的航跡即是真實目標，且跟蹤效果良好，即使在目標機動轉彎時，仍能穩(wěn)定跟蹤。

5 結論

本文研究了雷達終端軟件的一體化處理設計方法，通過統(tǒng)一軟件處理架構、數(shù)據(jù)接口，開放軟件參數(shù)，適應不同工作體制、技戰(zhàn)指標的雷達終端處理要求，使軟件能夠即插即用，基于單工控機即可實現(xiàn)雷達終端處理功能，硬件成本低廉，軟件通用性和擴展性好，具有較好的工程應用價值。

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