防空導(dǎo)彈的信號波束輸出連通性測試技術(shù)優(yōu)化

王艷慶

摘 要：為了提高防空導(dǎo)彈轉(zhuǎn)級中的連通性測試能力，需要對導(dǎo)彈的雷達探測信號進行準確的檢測和參量估計，提出一種基于自適應(yīng)波束形成的防空導(dǎo)彈雷達信號波束輸出連通性測試方法。構(gòu)建防空導(dǎo)彈的雷達目標探測信號模型，在強電磁輻射干擾下采用IIR濾波器進行導(dǎo)彈對敵探測目標信號濾波處理，對濾波輸出的高分辨雷達回波信號采用小波變換進行頻譜特征分離，設(shè)計信號波束形成算法實現(xiàn)對導(dǎo)彈的回波探測信號的連通性測試。在算法設(shè)計的基礎(chǔ)上進行測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計，基于VXI總線技術(shù)進行導(dǎo)彈信號輸出的連通性測試系統(tǒng)的總線開發(fā)和硬件集成設(shè)計。測試結(jié)果表明，采用該方法進行導(dǎo)彈的信號波束輸出測試的準確性較好，信號的波束形成能力較強，提高了導(dǎo)彈的檢測效能。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)彈； 信號； 波束形成； 連通性測試； 雷達

Abstract： In order to improve the connectivity test ability of air defense missile， it is necessary to accurately detect and estimate the radar detection signal of air defense missile. An adaptive beamforming method for testing the beam-output connectivity of air defense missile radar signal is proposed. The radar target detection signal model of air defense missile is constructed， and the IIR filter is used to filter the target signal of the missile against the enemy under the strong electromagnetic radiation interference. Wavelet transform is used to separate the spectrum features of the filtered high-resolution radar echo signal， and a signal beamforming algorithm is designed to test the connectivity of the missile echo detection signal. The hardware of the test system is designed on the basis of the algorithm design， and the bus development and the hardware integration design of the test system of missile signal output are carried out based on the VXI bus technology. The test results show that the proposed method has good accuracy and strong beamforming ability for missile signal beamforming， which improves the detection efficiency of the missile.

Key words： missile； signal； beamforming； connectivity testing； radar

引言

隨著信號測試技術(shù)的快速發(fā)展，采用現(xiàn)代信號處理技術(shù)進行信號的波束形成處理，提高對目標的識別和檢測能力，相關(guān)的信號處理技術(shù)在防空導(dǎo)彈的連通性測試中占據(jù)著基礎(chǔ)關(guān)鍵性的設(shè)計研究地位。防空導(dǎo)彈主要用于打擊敵方飛機和攔截對方來襲導(dǎo)彈的一類精確制導(dǎo)武器，在戰(zhàn)爭中爭奪制空權(quán)和防御敵方來襲中發(fā)揮重要價值[1]。在防空導(dǎo)彈的技術(shù)準備中，需要進行導(dǎo)彈的全彈連通性測試，分析導(dǎo)彈的輸出雷達信號的傳輸能力和探測能力，結(jié)合波束形成技術(shù)和高分辨的寬帶信號檢測技術(shù)，進行信號輸出的聯(lián)調(diào)測試，保障導(dǎo)彈的良好性能，提高導(dǎo)彈的對敵攻擊效率。研究防空導(dǎo)彈的信號波束輸出連通性測試技術(shù)在彈道的技術(shù)轉(zhuǎn)級中具有重要作用[2]。

對此，本文提出一種基于自適應(yīng)波束形成的防空導(dǎo)彈雷達信號波束輸出連通性測試方法。首先構(gòu)建防空導(dǎo)彈的雷達目標探測信號模型，在強電磁輻射干擾下采用IIR濾波器進行導(dǎo)彈對敵探測目標信號濾波處理[3]，設(shè)計信號檢測算法，進行防空導(dǎo)彈的信號波束形成分析和參量估計，結(jié)合自適應(yīng)的信號處理技術(shù)，提高導(dǎo)彈連通性測試過程中的信號探測識別能力。然后進行測試系統(tǒng)的硬件開發(fā)設(shè)計，最后進行仿真實驗分析，展示了本文方法在提高導(dǎo)彈檢測和連通性測試能力方面的優(yōu)越性能。

1 彈道測試的信號波束模型及波束形成

1.1 信號模型構(gòu)建

為了實現(xiàn)防空導(dǎo)彈的信號波束輸出連通性測試技術(shù)優(yōu)化，首先構(gòu)建導(dǎo)彈測試的雷達波束信號模型，進行信號輸出的波束形成設(shè)計[4]，得到導(dǎo)彈連通性測試的信號輸出為一個帶寬雙曲調(diào)頻信號：

3 測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計部分

對防空導(dǎo)彈連通性測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計建立在TMS32010DSP基礎(chǔ)上，TMS32010DSP的主頻可達160 M/MIPS，能滿足高速信號處理和信號檢測需求，采用1條程序總線和2個VIX總線進行測試系統(tǒng)的總線傳輸控制，由DSP控制串行 EEPROM時鐘[12]，進行信號集成探測和自適應(yīng)處理，選用ADM706SAR進行寄存器接口設(shè)計，結(jié)合嵌入式的ARM進行硬件集成開發(fā)，通過CPLD中進行信號處理的交叉編譯和程序加載設(shè)計，采用VXI總線、CAN總線與PCI總線進行程序收發(fā)和驅(qū)動模塊設(shè)計，根據(jù)上述設(shè)計原理，得到本文設(shè)計的導(dǎo)彈信號波束輸出連通性測試系統(tǒng)的硬件構(gòu)成如圖1所示。

4 仿真實驗與結(jié)果分析

為了測試本文方法在實現(xiàn)防空導(dǎo)彈的信號波束輸出連通性測試中的應(yīng)用性能，進行仿真實驗，實驗中的算法設(shè)計采用Matlab 7 實現(xiàn)，雷達探測信號選擇為CW波，對導(dǎo)彈輸出脈沖信號的檢測脈寬為12 ms，初始采樣頻率為12 KHz，帶寬分辨率為0.34 dB，干擾強度為-12 dB，根據(jù)上述仿真參數(shù)設(shè)定，進行信號測試，得到信號波束輸出的時域波形如圖2所示。

以圖2的信號波形為測試集，進行連通性測試，得到高分辨雷達回波信號的時頻分析結(jié)果如圖3所示。

分析圖3得知，采用本文方法能實現(xiàn)高分辨的導(dǎo)彈探測波束信號檢測和時頻特征提取，提高導(dǎo)彈的連通性測試能力。最后，測試不同方法進行導(dǎo)彈信號波束形成結(jié)果，如圖4所示，分析圖4得知，本文方法進行防空導(dǎo)彈的信號波束輸出特征分析的抗干擾能力較強，旁瓣抑制能力較好，提高了導(dǎo)彈的連通性測試的效率。

5 結(jié)束語

在防空導(dǎo)彈的技術(shù)準備中，需要進行導(dǎo)彈的全彈連通性測試，分析導(dǎo)彈的輸出雷達信號的傳輸能力和探測能力。本文提出一種基于自適應(yīng)波束形成的防空導(dǎo)彈雷達信號波束輸出連通性測試方法。構(gòu)建防空導(dǎo)彈的雷達目標探測信號模型，進行導(dǎo)彈對敵探測目標信號濾波處理，對濾波輸出的高分辨雷達回波信號采用小波變換進行頻譜特征分離，設(shè)計信號波束形成算法實現(xiàn)對導(dǎo)彈的回波探測信號的連通性測試。在算法設(shè)計的基礎(chǔ)上進行測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計。測試結(jié)果表明，采用該方法進行導(dǎo)彈的信號波束輸出測試的準確性較好，信號的波束形成能力較強，提高了導(dǎo)彈的檢測效能，在導(dǎo)彈技術(shù)轉(zhuǎn)級測試中具有很好的應(yīng)用價值。

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