雷達模擬器設計和實現

朱保安，何東越，徐成前，張杞汀，陳同輝

(上海航天電子通訊設備研究所，上海201109)

1 引言

隨著科技的發展，世界各國的武器裝備也日益復雜。特別是作為“千里眼”的雷達，在整個武器系統中的地位不可言喻，工作時其各項技術指標是否正常，顯得尤為重要。雷達研制初期，需要花費大量的人力物力進行系統調試，雷達模擬器的出現，使雷達在調試過程中，能夠快速、準確地定位各種問題，大大縮短了雷達調試周期[1-2]。

本文依據某型號雷達研制需求，開發了一款雷達數字模擬器。該模擬器軟件基于Microsoft Visual Studio 2010 環境，使用C#語言進行開發，可在Windows系統中流暢運行。

經實際驗證，該軟件使用方便，定位準確，在整個雷達系統調試過程中起到了非常重要的作用，節省了大量的人力物力，大大縮短了整個系統的調試周期[3]。

2 功能

雷達模擬器主要用于某防御武器接口的調試。模擬器能夠模擬某搜索雷達的工作模式、工作過程和通信接口，向作戰管理單元提供滿足要求的目標數據，供武器系統進行調試和功能測試。

雷達模擬器主要功能如下：

1)具備模擬某搜索雷達對作戰管理單元的接口功能，用于某搜索雷達與作戰管理計算機之間的接口對接和工作協調性檢查；

2)具有模擬雷達P顯界面和工作模式狀態參數設置界面，完成工作模式(作戰/真訓/模訓/維護)轉換，顯示工作狀態、故障情況等；

3)能夠實時接收作戰管理單元的目標干預命令，并模擬設備工作狀態的變化；

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

5)能夠接收指令設備的心跳報文，具備結合指令設備的心跳狀態模擬雷達發出制導狀態信息；

6)具備自主模擬多批目標(不少于100 批)，能夠進行目標種類等參數信息(覆蓋接口協議提出的全部目標種類)的設置；

7)具備接收作戰管理單元發出的模擬航跡報文的功能，及根據模擬航跡報文模擬情報報文的功能。

3 軟件設計

根據雷達模擬器實現功能，設計雷達模擬器主界面示意圖如圖1所示：

圖1 雷達模擬器主界面示意圖

1)雷達工作方式設計

搜索雷達工作狀態控制如下：

①收到指控心跳報文，顯示綠色“指控在線XXX”(XXX 表示標定版本號)，連續2s 以上未收到指控心跳報文，顯示藍色“指控離線”，初態為“指控離線”；

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

③“遙控”狀態下，按指控的最新報文高亮顯示當前工作方式(“集中”或“自主”)，初態為“自主”；

④“遙控”狀態下，按指控的最新報文用綠色顯示當前工作狀態(“戰斗”或“模擬訓練”“真實訓練”“維護”)，且不允許人工干預當前工作狀態，初態為“模擬訓練”；

⑤“本控”狀態下，高亮顯示當前工作方式“自主”，且不受指控影響；

⑥“本控”方式下，允許人工干預當前工作狀態，用綠色顯示當前工作狀態，初態為“模擬訓練”；

⑦“模擬訓練”狀態下，硬線信號T_Sta1 應置為低(無效)，且禁止選中“加載”；

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

⑨“記錄”鍵初態顯示白色。如果由其他工作狀態切換到戰斗狀態，則自動開始記錄；在未記錄狀態下可通過點擊“記錄”開始記錄；“記錄”時按鍵字體顯示紅色；記錄過程中點擊“記錄”則停止記錄；退出戰斗狀態時自動停止記錄；停止記錄時按鍵字體恢復白色。記錄過程中自動存盤；

⑩上述所有狀態均按命令執行結果進行顯示。工作方式、工作狀態按數據處理回告的數據進行顯示；遙控/本控、雷達靜默、加載、記錄等，顯控臺完成命令處理后進行對應顯示。

2)目標參數區顯示設計

目標參數區顯示目標詳細參數，除列出目標參數外，還可對目標跟蹤狀態、敵我屬性、目標類型進行人工干預。

圖2 目標參數圖

3)控制區顯示設計

控制區分七個選項卡：工作參數、干擾分析、識別門限、抗干擾措施、顯示控制、輔助控制、區域集能。

①工作參數指定雷達捷變頻策略，可輸入定點頻工作頻點；指定接收增益及STC控制；指定信號處理工作狀態及MTD、CFAR等的門限；

圖3 工作參數圖

②干擾分析指定干擾分析控制及門限；

圖4 干擾分析圖

③識別門限指定干擾識別門限；

圖5 識別門限圖

④抗干擾措施可規定自適應或人工選擇、停止使用抗干擾措施，并指定相應門限；

圖6 抗干擾措施圖

⑤顯示控制可人工設定量程、余輝，選擇一次及二次顯示內容；

圖7 顯示控制圖

⑥輔助控制可操作強制工作、冷卻工作、敵我識別詢問機工作、脈壓截位等。

圖8 輔助控制圖

4)服務區顯示設計

服務區分四個選項卡：BIT、仿真、維護、測試。戰斗狀態下，自動顯示BIT選項卡，其他三個不可選；真實訓練及模擬訓練狀態下，維護、測試選項卡不可選；維護狀態下，所有選項卡均可選。

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

圖9 BIT顯示圖

②仿真選項卡可人工設定仿真控制數據；

圖10 仿真選項圖

圖11 仿真修改圖

③維護選項卡可進行參數預置、記錄重演等操作，還可對隨動系統進行維護操作；維護過程中，對應維護項目按鍵字體為紅色，完成后恢復白色；

圖12 維護選項圖

④搜索測試可進行系統測試、分機測試、通信測試、BIT 隔離等操作，測試過程中對應按鍵字體為紅色，測試完成后恢復白色。

圖13 搜索測試圖

4 硬件平臺

雷達模擬器的硬件實現為一個高4U，寬19寸，深度不超過650mm 的工控機，主要包括主控板、數據處理板、電源板、接口板等，如表1所示。組合內部所有板卡通過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線、鍵盤、鼠標到機柜上公共的KVM 上，進行人機接口界面顯示[4]。

表1 雷達模擬硬件器組成

雷達模擬器包括人機交互、進行空情態勢及目標模擬、接口轉換等功能模塊，組成原理框圖如圖1 所示。首先，接收人機界面交互指令，產生空情態勢及目標模擬，生成對應的雷達視頻信號與目標信息，并在雷達顯示界面上進行顯示[5]。

圖14 雷達模擬器組成原理框圖

5 結束語

本文針對某型號雷達的任務需求，研制了一種雷達數字模擬器，經實際驗證，該軟件使用方便，定位準確，在整個雷達系統調試過程中起到了非常重要的作用，節省了大量的人力物力，大大縮短了整個系統的調試周期。