雷達(dá)航跡處理測(cè)試環(huán)境構(gòu)建方法研究

謝夢(mèng)　劉軍　項(xiàng)利萍

【摘 要】雷達(dá)航跡處理軟件是雷達(dá)整機(jī)系統(tǒng)的核心單元。雷達(dá)航跡處理軟件直接關(guān)系探測(cè)目標(biāo)的準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)、穩(wěn)定跟蹤，是雷達(dá)整機(jī)軟件測(cè)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(cè)試的環(huán)境構(gòu)建方法，該方法將試驗(yàn)場(chǎng)采集的雷達(dá)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)，進(jìn)行本地回放，在線重演雷達(dá)探測(cè)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(jì)的測(cè)試工作。本文方案基于實(shí)際數(shù)據(jù)開展雷達(dá)航跡處理軟件測(cè)試工作，易于有效發(fā)現(xiàn)航跡處理軟件在實(shí)際工作中的缺陷，具有較高的應(yīng)用推廣價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】雷達(dá)航跡處理;測(cè)試環(huán)境;雷達(dá)點(diǎn)跡;重演

中圖分類號(hào)： TN957.52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 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(jī)系統(tǒng)的指揮中樞，主要接收雷達(dá)信號(hào)處理軟件發(fā)送的點(diǎn)跡信息，完成目標(biāo)航跡起始、航跡相關(guān)、濾波預(yù)測(cè)、航跡輸出等過程，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的自動(dòng)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(cè)任務(wù)的關(guān)鍵。因此，在產(chǎn)品研制過程中，對(duì)航跡處理軟件的測(cè)試工作至關(guān)重要。文獻(xiàn)[1]采用486/100工控機(jī)板及模擬接口電路，模擬產(chǎn)生雷達(dá)視頻回波信號(hào)，經(jīng)系列處理，形成航跡信號(hào)輸出，用于檢驗(yàn)雷達(dá)性能及提供模擬訓(xùn)練。文獻(xiàn)[2]設(shè)計(jì)了一種基于目標(biāo)時(shí)間匹配相關(guān)的雷達(dá)仿真測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)仿真數(shù)據(jù)時(shí)間及雷達(dá)方位時(shí)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(cè)試平臺(tái)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(cè)試。文獻(xiàn)[4]設(shè)計(jì)了包括通信模塊、雷達(dá)數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、雷達(dá)信號(hào)處理模塊和界面主控模塊的雷達(dá)仿真平臺(tái)。

在實(shí)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(diǎn)跡數(shù)據(jù)、二次雷達(dá)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)、詢問機(jī)點(diǎn)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(cè)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(shí)數(shù)據(jù)回放方式，構(gòu)建航跡處理軟件的測(cè)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(jì)的缺陷，達(dá)到與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試相同的效果。

1 雷達(dá)航跡處理數(shù)據(jù)記錄設(shè)計(jì)

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(diǎn)跡、二次雷達(dá)點(diǎn)跡、詢問機(jī)點(diǎn)跡、方位扇區(qū)。其中一次雷達(dá)點(diǎn)跡是雷達(dá)信號(hào)處理發(fā)送來的目標(biāo)數(shù)據(jù)，主要包含：點(diǎn)跡背景、距離、方位、方位寬度、距離厚度、多普勒速度、幅度、時(shí)間、一次高度等信息。二次雷達(dá)點(diǎn)跡是二次雷達(dá)被動(dòng)接收的目標(biāo)信息，主要包含：距離、方位、時(shí)間、二次高度、民航代碼;詢問機(jī)點(diǎn)跡是詢問機(jī)詢問目標(biāo)后接收到的應(yīng)答信息，主要包含：距離、方位、時(shí)間、應(yīng)答高度、應(yīng)答代碼;方位扇區(qū)是雷達(dá)實(shí)時(shí)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(hào)、時(shí)間。

針對(duì)一次雷達(dá)點(diǎn)跡、二次雷達(dá)點(diǎn)跡、詢問機(jī)點(diǎn)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(diǎn)跡背景、距離、方位、方位寬度、距離厚度、多普勒速度、幅度、時(shí)間、高度、代碼。根據(jù)需要可取點(diǎn)跡背景的若干比特位表示點(diǎn)跡類型，例如點(diǎn)跡類型為0表示數(shù)據(jù)為一次雷達(dá)點(diǎn)跡，此時(shí)點(diǎn)跡背景的其他比特位用于表示波束號(hào)、工作模式等一次雷達(dá)工作參數(shù)，代碼無效;點(diǎn)跡類型為1表示數(shù)據(jù)為二次雷達(dá)點(diǎn)跡、為2表示數(shù)據(jù)為詢問機(jī)點(diǎn)跡，此兩種數(shù)據(jù)中點(diǎn)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(diǎn)跡類型為3表示數(shù)據(jù)為方位扇區(qū)，此時(shí)數(shù)據(jù)中點(diǎn)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(hào)。基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，將雷達(dá)航跡處理軟件處理的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄為數(shù)據(jù)文件，用于事后回放，測(cè)試航跡處理軟件的相關(guān)算法和操作設(shè)計(jì)。

2 雷達(dá)航跡處理數(shù)據(jù)重演設(shè)計(jì)

雷達(dá)航跡處理軟件由主線程、方位線程、時(shí)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(diǎn)航相關(guān)、濾波預(yù)測(cè)、航跡輸出等過程。數(shù)據(jù)解析對(duì)一次雷達(dá)點(diǎn)跡、二次雷達(dá)點(diǎn)跡、詢問機(jī)點(diǎn)跡等數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，申請(qǐng)相應(yīng)的點(diǎn)跡鏈表，對(duì)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(duì)點(diǎn)跡鏈表中的點(diǎn)跡進(jìn)行幀間相關(guān)，目標(biāo)點(diǎn)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(diǎn)航相關(guān)將目標(biāo)點(diǎn)跡與航跡進(jìn)行配對(duì)相關(guān)。濾波預(yù)測(cè)是對(duì)相關(guān)上點(diǎn)跡的目標(biāo)航跡位置進(jìn)行濾波處理，并對(duì)目標(biāo)航跡移動(dòng)位置進(jìn)行預(yù)測(cè)。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(shí)間線程進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)間累加處理。網(wǎng)絡(luò)通信線程進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收。

方位線程對(duì)雷達(dá)實(shí)時(shí)方位進(jìn)行解析。將雷達(dá)方位360度分為64個(gè)扇區(qū)進(jìn)行管理，在對(duì)真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行回放重演時(shí)，雷達(dá)方位每掃描到一個(gè)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(diǎn)跡、二次雷達(dá)點(diǎn)跡、詢問機(jī)點(diǎn)跡申請(qǐng)點(diǎn)跡結(jié)構(gòu)，并插入到點(diǎn)跡鏈表中;同時(shí)根據(jù)方位扇區(qū)記錄信息中的時(shí)間，修改系統(tǒng)時(shí)間，以校正時(shí)間線程中的系統(tǒng)時(shí)間累加結(jié)果，具體流程如圖1所示。主線程基于點(diǎn)跡鏈表，完成航跡起始、點(diǎn)航相關(guān)、濾波預(yù)測(cè)、航跡輸出等過程。基于上述原理實(shí)現(xiàn)航跡處理軟件的真實(shí)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(jì)的測(cè)試工作，工程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，能夠有效發(fā)現(xiàn)軟件在實(shí)際環(huán)境運(yùn)行時(shí)存在的缺陷。

3 測(cè)試環(huán)境部署效果

雷達(dá)航跡處理測(cè)試環(huán)境搭建完成后，即可通過點(diǎn)跡數(shù)據(jù)回放開關(guān)，啟動(dòng)點(diǎn)跡重演功能。如圖2所示，弧線段為一次雷達(dá)點(diǎn)跡，米字型點(diǎn)為二次雷達(dá)點(diǎn)跡。將記錄的實(shí)際數(shù)據(jù)在線重演，可以進(jìn)行航跡起始、點(diǎn)航相關(guān)、濾波預(yù)測(cè)、航跡輸出、干預(yù)操作等相關(guān)功能測(cè)試工作，實(shí)現(xiàn)航跡處理軟件所有功能模塊的測(cè)試覆蓋，及時(shí)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(cè)試的測(cè)試環(huán)境構(gòu)建方法。該方法將雷達(dá)上采集的真實(shí)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)進(jìn)行回放重演，實(shí)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(cè)試，其構(gòu)建的測(cè)試環(huán)境與實(shí)際環(huán)境一致，測(cè)試效果良好，且該方法易于工程實(shí)現(xiàn)，方便軟件測(cè)試人員開展航跡處理軟件的測(cè)試工作，也有利于軟件設(shè)計(jì)人員進(jìn)行航跡處理軟件的功能、算法調(diào)試。

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