机载雷达侦察设备试验数据处理系统设计

季一钧,王喜鹏,李宝双,李 游

（船舶重工集团公司第723所,扬州 225001）

0 引 言

机载雷达侦察设备能对工作频域和覆盖空域内雷达辐射源目标进行到达角、到达时间、脉冲幅度、脉冲宽度、相位差变化率等参数的测量,结合飞行平台的位置、飞行态势和速度等航姿信息,对辐射源进行无源定位。对雷达中频信号进行高速A/D采样,通过脉内信号微特征分析处理,完成对辐射源个体特征的分析和识别。

机载雷达侦察设备需通过大量飞行试验验证其设计性能,指引后续优化修改设计。在飞行试验过程中,侦察设备对复杂环境信号的分选和识别问题、数据的融合和关联问题、平台参数的精度和实时性问题、侦察设备与平台的机械和电气接口问题、电磁兼容性问题、数传问题,甚至侦察设备自身的灵敏度、动态范围等方面的问题都会对试验过程中目标跟踪与测量造成影响,进而影响到侦察设备对雷达目标参数的精确测量、快速高精度定位和个体特征分析识别性能的试验验证工作。

机载雷达侦察设备试验数据处理系统通过全过程试验数据的录取与分析能对试验过程中出现的问题进行准确的分析与评判,确认试验设备与飞行平台对试验结果造成的影响。

1 设计要求

机载雷达侦察设备试验数据处理系统包括试验过程数据录取与后续处理分析两部分,其中试验过程需录取数据包括:

（1）试验结果数据:对辐射源目标方位、载频、重频、脉宽、脉幅、扫瞄类型及参数的测量结果；目标位置参数；目标微特征参数；航姿参数；相应时间参数。

（2）试验中内部数据流:脉冲描述字（PDW）参数、雷达中频采集数据、相应时戳参数。

（3）上下行指令数据:设备与飞行平台工作模式与设置参数、侦收结果、相应时间参数。

（4）配试设备数据:参试雷达工作模式与工作参数、位置参数、相应时间参数。

后续数据处理分析包括:测向与参数测量性能分析处理；定位性能分析处理；个体识别性能分析处理。

2 组成与工作原理

试验数据处理系统总体设计方案见图1。

图1 试验数据处理系统原理框图

机载接收、机载控制与舰载/地面显控模块为试验过程数据录取源。试验开始前,舰载/地面显控模块发出时统报文,由相关时统电路完成机上/机下设备的精确对时。

机载接收模块产生PDW参数、雷达中频采集数据等试验中内部数据流；机载控制模块产生设备与飞行平台工作模式与设置参数、侦收结果等上下行指令数据。以上2种数据由机载数据录取器存储。舰载/地面显控模块产生对辐射源侦收测量结果、目标微特征分析结果、航姿参数等,采用实时数据录取与定时屏幕打印2种方式存储。

如图2所示,舰载/地面显控模块显示界面左侧主表区为侦测雷达参数显示结果,右侧自上而下依次为:环境监测结果显示、定位结果显示、飞行姿态显示、上/下行报文显示、工作状态与设置参数显示。定时屏幕打印保存画面可用于录取数据正确性核查。

录取数据处理软件对数据录取器存储数据、舰载/地面显控模块屏幕显示存储数据和配试雷达设备数据进行综合处理,生成包括各项试验原始数据及时戳参数在内的Excel工作表。

图2 拟定屏幕打印保存画面

目标测量分析软件、目标定位分析软件、目标识别分析软件分别抽取Excel工作表中相关数据,进行数据处理后生成目标测量试验结果、目标定位试验结果和目标识别试验结果。

3 数据录取器设计

数据录取器主要由录取控制电路、FLASH存储阵列、FLASH控制器和接口控制电路等部分组成。

多个FLASH存储芯片组成的FLASH存储阵列按数据类型划分为多个独立存储区间,用于存放数据。

FLASH控制器用于FLASH存储阵列的操作控制,录取控制电路为中心控制部件,负责FLASH存储阵列和非易失性静态随机存储器（nvSRAM）的数据读/写控制,将接口控制电路送来的数据按约定形式存入存储阵列,并完成录取器工作状态管理；接口控制电路完成PDW参数、显控参数等外部数据源与录取控制电路的接口匹配,nvSRAM用于存储FLASH存储阵列的状态信息和时标信息,存储数据通过10/100 M网络接口导出。

图3 数据录取器工作原理框图

4 工作流程

试验数据处理系统工作流程如图4所示。

图4 试验数据处理系统工作流程

5 模拟仿真验证

采用模拟仿真方法可对机载雷达侦察设备试验数据处理系统的效能进行验证。采用雷达数字信号模拟器模拟出试验过程侦收参数,航姿信息发生器模拟载机姿态参数和航迹设置。

仿真结果见图5～图13。

图5 PDW参数处理（RF、PW、PA）

图6 角度测量值与方位真位处理

图7 测向性能验证

图 8 载机姿态数据处理（航向、纵摇、横滚）

图 9 载机位置数据处理（经度、纬度、高度）

图10 定位结果-时间仿真处理

图11 定位相对误差-收敛时间仿真处理

图12 模拟辐射源目标1脉冲波形和频谱识别分析图

图13 模拟辐射源目标2脉冲波形和频谱识别分析图

6 结束语

机载雷达侦察设备试验数据处理系统的核心是完整的试验中间过程数据/试验结果数据的自动录取和试验数据的综合分析处理软件。在试验过程中,通过对各飞行航次试验数据的综合分析,可以及时发现设备内部和试验环境、配试设备协调中存在的问题,从而采取针对措施予以解决。同时完备的综合分析处理软件也大大减少了人工处理试验数据的工作量,减少了人为误差的产生。

[1] 侯伯亭,顾新.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

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