雷達(dá)模擬器設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

朱保安，何東越，徐成前，張杞汀，陳同輝

(上海航天電子通訊設(shè)備研究所，上海201109)

1 引言

隨著科技的發(fā)展，世界各國(guó)的武器裝備也日益復(fù)雜。特別是作為“千里眼”的雷達(dá)，在整個(gè)武器系統(tǒng)中的地位不可言喻，工作時(shí)其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是否正常，顯得尤為重要。雷達(dá)研制初期，需要花費(fèi)大量的人力物力進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，雷達(dá)模擬器的出現(xiàn)，使雷達(dá)在調(diào)試過程中，能夠快速、準(zhǔn)確地定位各種問題，大大縮短了雷達(dá)調(diào)試周期[1-2]。

本文依據(jù)某型號(hào)雷達(dá)研制需求，開發(fā)了一款雷達(dá)數(shù)字模擬器。該模擬器軟件基于Microsoft Visual Studio 2010 環(huán)境，使用C#語言進(jìn)行開發(fā)，可在Windows系統(tǒng)中流暢運(yùn)行。

經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，該軟件使用方便，定位準(zhǔn)確，在整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)調(diào)試過程中起到了非常重要的作用，節(jié)省了大量的人力物力，大大縮短了整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試周期[3]。

2 功能

雷達(dá)模擬器主要用于某防御武器接口的調(diào)試。模擬器能夠模擬某搜索雷達(dá)的工作模式、工作過程和通信接口，向作戰(zhàn)管理單元提供滿足要求的目標(biāo)數(shù)據(jù)，供武器系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和功能測(cè)試。

雷達(dá)模擬器主要功能如下：

1)具備模擬某搜索雷達(dá)對(duì)作戰(zhàn)管理單元的接口功能，用于某搜索雷達(dá)與作戰(zhàn)管理計(jì)算機(jī)之間的接口對(duì)接和工作協(xié)調(diào)性檢查；

2)具有模擬雷達(dá)P顯界面和工作模式狀態(tài)參數(shù)設(shè)置界面，完成工作模式(作戰(zhàn)/真訓(xùn)/模訓(xùn)/維護(hù))轉(zhuǎn)換，顯示工作狀態(tài)、故障情況等；

3)能夠?qū)崟r(shí)接收作戰(zhàn)管理單元的目標(biāo)干預(yù)命令，并模擬設(shè)備工作狀態(tài)的變化；

4)能夠模擬雷達(dá)各工作狀態(tài)(包含故障模擬)，接收作戰(zhàn)管理單元命令和狀態(tài)信息，并執(zhí)行正確的操作并反饋至作戰(zhàn)管理單元；

5)能夠接收指令設(shè)備的心跳報(bào)文，具備結(jié)合指令設(shè)備的心跳狀態(tài)模擬雷達(dá)發(fā)出制導(dǎo)狀態(tài)信息；

6)具備自主模擬多批目標(biāo)(不少于100 批)，能夠進(jìn)行目標(biāo)種類等參數(shù)信息(覆蓋接口協(xié)議提出的全部目標(biāo)種類)的設(shè)置；

7)具備接收作戰(zhàn)管理單元發(fā)出的模擬航跡報(bào)文的功能，及根據(jù)模擬航跡報(bào)文模擬情報(bào)報(bào)文的功能。

3 軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)雷達(dá)模擬器實(shí)現(xiàn)功能，設(shè)計(jì)雷達(dá)模擬器主界面示意圖如圖1所示：

圖1 雷達(dá)模擬器主界面示意圖

1)雷達(dá)工作方式設(shè)計(jì)

搜索雷達(dá)工作狀態(tài)控制如下：

①收到指控心跳報(bào)文，顯示綠色“指控在線XXX”(XXX 表示標(biāo)定版本號(hào))，連續(xù)2s 以上未收到指控心跳報(bào)文，顯示藍(lán)色“指控離線”，初態(tài)為“指控離線”；

②“遙控”鍵按下后，該按鍵顯示為橙色“本控”，再按一下恢復(fù)白色“遙控”，初態(tài)為遙控；

③“遙控”狀態(tài)下，按指控的最新報(bào)文高亮顯示當(dāng)前工作方式(“集中”或“自主”)，初態(tài)為“自主”；

④“遙控”狀態(tài)下，按指控的最新報(bào)文用綠色顯示當(dāng)前工作狀態(tài)(“戰(zhàn)斗”或“模擬訓(xùn)練”“真實(shí)訓(xùn)練”“維護(hù)”)，且不允許人工干預(yù)當(dāng)前工作狀態(tài)，初態(tài)為“模擬訓(xùn)練”；

⑤“本控”狀態(tài)下，高亮顯示當(dāng)前工作方式“自主”，且不受指控影響；

⑥“本控”方式下，允許人工干預(yù)當(dāng)前工作狀態(tài)，用綠色顯示當(dāng)前工作狀態(tài)，初態(tài)為“模擬訓(xùn)練”；

⑦“模擬訓(xùn)練”狀態(tài)下，硬線信號(hào)T_Sta1 應(yīng)置為低(無效)，且禁止選中“加載”；

⑧“指控在線”時(shí)，指控報(bào)文中要求雷達(dá)靜默時(shí)，顯示藍(lán)色“雷達(dá)靜默”，指控報(bào)文無要求或指控離線時(shí)，顯示“雷達(dá)工作”。“雷達(dá)靜默”時(shí)，將硬線信號(hào)T_Sta1 置為低(無效)，且使“加載”鍵無效。“雷達(dá)工作”時(shí)，“加載”鍵有效，加載時(shí)“雷達(dá)工作”及“加載”字體為紅色，并置信號(hào)T_Sta1 為高(有效)；未加載時(shí)字體為白色，并置信號(hào)T_Sta1為低；

⑨“記錄”鍵初態(tài)顯示白色。如果由其他工作狀態(tài)切換到戰(zhàn)斗狀態(tài)，則自動(dòng)開始記錄；在未記錄狀態(tài)下可通過點(diǎn)擊“記錄”開始記錄；“記錄”時(shí)按鍵字體顯示紅色；記錄過程中點(diǎn)擊“記錄”則停止記錄；退出戰(zhàn)斗狀態(tài)時(shí)自動(dòng)停止記錄；停止記錄時(shí)按鍵字體恢復(fù)白色。記錄過程中自動(dòng)存盤；

⑩上述所有狀態(tài)均按命令執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行顯示。工作方式、工作狀態(tài)按數(shù)據(jù)處理回告的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示；遙控/本控、雷達(dá)靜默、加載、記錄等，顯控臺(tái)完成命令處理后進(jìn)行對(duì)應(yīng)顯示。

2)目標(biāo)參數(shù)區(qū)顯示設(shè)計(jì)

目標(biāo)參數(shù)區(qū)顯示目標(biāo)詳細(xì)參數(shù)，除列出目標(biāo)參數(shù)外，還可對(duì)目標(biāo)跟蹤狀態(tài)、敵我屬性、目標(biāo)類型進(jìn)行人工干預(yù)。

圖2 目標(biāo)參數(shù)圖

3)控制區(qū)顯示設(shè)計(jì)

控制區(qū)分七個(gè)選項(xiàng)卡：工作參數(shù)、干擾分析、識(shí)別門限、抗干擾措施、顯示控制、輔助控制、區(qū)域集能。

①工作參數(shù)指定雷達(dá)捷變頻策略，可輸入定點(diǎn)頻工作頻點(diǎn)；指定接收增益及STC控制；指定信號(hào)處理工作狀態(tài)及MTD、CFAR等的門限；

圖3 工作參數(shù)圖

②干擾分析指定干擾分析控制及門限；

圖4 干擾分析圖

③識(shí)別門限指定干擾識(shí)別門限；

圖5 識(shí)別門限圖

④抗干擾措施可規(guī)定自適應(yīng)或人工選擇、停止使用抗干擾措施，并指定相應(yīng)門限；

圖6 抗干擾措施圖

⑤顯示控制可人工設(shè)定量程、余輝，選擇一次及二次顯示內(nèi)容；

圖7 顯示控制圖

⑥輔助控制可操作強(qiáng)制工作、冷卻工作、敵我識(shí)別詢問機(jī)工作、脈壓截位等。

圖8 輔助控制圖

4)服務(wù)區(qū)顯示設(shè)計(jì)

服務(wù)區(qū)分四個(gè)選項(xiàng)卡：BIT、仿真、維護(hù)、測(cè)試。戰(zhàn)斗狀態(tài)下，自動(dòng)顯示BIT選項(xiàng)卡，其他三個(gè)不可選；真實(shí)訓(xùn)練及模擬訓(xùn)練狀態(tài)下，維護(hù)、測(cè)試選項(xiàng)卡不可選；維護(hù)狀態(tài)下，所有選項(xiàng)卡均可選。

①BIT顯示雷達(dá)各設(shè)備的自檢情況，設(shè)備正常不顯示，設(shè)備故障顯示紅色，設(shè)備通信異常顯示白色；

圖9 BIT顯示圖

②仿真選項(xiàng)卡可人工設(shè)定仿真控制數(shù)據(jù)；

圖10 仿真選項(xiàng)圖

圖11 仿真修改圖

③維護(hù)選項(xiàng)卡可進(jìn)行參數(shù)預(yù)置、記錄重演等操作，還可對(duì)隨動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)操作；維護(hù)過程中，對(duì)應(yīng)維護(hù)項(xiàng)目按鍵字體為紅色，完成后恢復(fù)白色；

圖12 維護(hù)選項(xiàng)圖

④搜索測(cè)試可進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試、分機(jī)測(cè)試、通信測(cè)試、BIT 隔離等操作，測(cè)試過程中對(duì)應(yīng)按鍵字體為紅色，測(cè)試完成后恢復(fù)白色。

圖13 搜索測(cè)試圖

4 硬件平臺(tái)

雷達(dá)模擬器的硬件實(shí)現(xiàn)為一個(gè)高4U，寬19寸，深度不超過650mm 的工控機(jī)，主要包括主控板、數(shù)據(jù)處理板、電源板、接口板等，如表1所示。組合內(nèi)部所有板卡通過CPCI插槽固定在背板上；電源板通過背板給所有板卡供電。主控板外接視頻信號(hào)線、鍵盤、鼠標(biāo)到機(jī)柜上公共的KVM 上，進(jìn)行人機(jī)接口界面顯示[4]。

表1 雷達(dá)模擬硬件器組成

雷達(dá)模擬器包括人機(jī)交互、進(jìn)行空情態(tài)勢(shì)及目標(biāo)模擬、接口轉(zhuǎn)換等功能模塊，組成原理框圖如圖1 所示。首先，接收人機(jī)界面交互指令，產(chǎn)生空情態(tài)勢(shì)及目標(biāo)模擬，生成對(duì)應(yīng)的雷達(dá)視頻信號(hào)與目標(biāo)信息，并在雷達(dá)顯示界面上進(jìn)行顯示[5]。

圖14 雷達(dá)模擬器組成原理框圖

5 結(jié)束語

本文針對(duì)某型號(hào)雷達(dá)的任務(wù)需求，研制了一種雷達(dá)數(shù)字模擬器，經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，該軟件使用方便，定位準(zhǔn)確，在整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)調(diào)試過程中起到了非常重要的作用，節(jié)省了大量的人力物力，大大縮短了整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試周期。