MATLAB/GUI在雷达结构设计中的应用

郭亚军

(中国电子科技集团公司第38研究所，合肥 230031)

结合计算机技术进行大量数据的运算来完成结构设计，已成为现代雷达系统设计的一个重要趋势。MATLAB/GUI是一个功能强大的图形设计界面，可根据用户需要设计出方便直观的智能型交互界面，用户可依据界面后台的程序完成各种计算操作，这种结构计算分析方式使用方便，目前在许多领域都得到了广泛应用［1，2］。本文以某民用雷达结构设计中力矩的计算为例说明GUI在设计中的灵活应用。

1 力矩计算模型的建立

1.1 风力矩M风

M风为风载荷形成的静态阻力矩和附加动态风力矩之和［3］:

其中:A为天线的投影面积(m2);L为天线的特征尺寸(m);ω为天线角速度(rad/s);ρ为空气密度(kg/m3);k为阵风因子，此处取k=1.42;V为风速(m/s);Fx为风阻力(N);Cmy为风力矩系数，Cx为风力系数。

1.2 惯性力矩M惯

其中，J为转动惯量。

1.3 摩擦力矩M摩

2 MATLAB/GUI设计图形化计算界面

2.1 GUI的基本结构与组成

在Matlab软件中，GUI的编程与S函数文件编程相比，除了要编写内核代码外，还需要设计前台交互界面。它把实现程序功能的代码与硬件事件关联在一起来完成特定的计算功能［4］。

一般图形设计有以下两种方式:通过低级句柄图形对象的函数设置界面的各个交互组件的属性;用户只要通过简单硬件的操作就可以设计出自己的界面，如图1所示。

图1 GUI设计界面

2.2 GUI的设计基础

GUI界面设计包括界面设计和程序实现两个步骤［5，6］，具体如下:明确计算任务，了解结构设计中公式的含义，绘出界面草图;按草图制作静态界面;编写界面后台的功能程序;调试界面与程序间的变量或句柄传递。

2.3 软件的计算界面设计

以向量的形式向可编辑文本框输入“风载系数、风力系数、转动惯量等”，并根据其变量的特性定义其单位。在文本框的下端设计出“风阻力计算、风载、惯性力矩等”计算按钮，实现各文本框参数之间的传递及最终运算［7］。图2为计算界面。图3为摩擦力矩后台计算代码。

图2 力矩计算界面

图3 摩擦力矩计算部分代码

3 计算实例

以某雷达风载计算为例，依据以上设计的GUI软件界面，部分参数计算的结果如表1所示。从表1中的计算可以看出，利用GUI设计的软件计算这样大量数据的表格耗时较短，大大减少了方案设计中数据的计算，计算准确，操作方便，易于修改。

表1 力矩计算结果

4 结束语

某雷达GUI计算界面在结构方案中的应用不仅为科研工作者提供了友好的接口界面，而且还减少了繁重数据计算中的误差。界面文本框间通过力矩计算数学模型构成了一个相互联系的整体，实现了人机界面的计算通道，使在方案实施中得到了令人满意的效果。

［1］应雨龙，李丽利，王志涛，等.基于MATLAB/GUI的船舶发电系统仿真软件设计的研究［J］.燃气轮机技术，2012，25(2)：37-42.

［2］黄晓民，王俊亭，高芝，等.基于MATLAB/GUI的机械原理CAI课件制作和应用［J］.现代农业科学，2008，15(11)：179-181.

［3］房景仕，程辉明.大角度折叠机构的系统设计［J］.雷达科学与技术，2010，8(5)：480-485.

［4］葛述卿.Simulink和GUI结合实现机械系统仿真及动画［J］.机械研究及应用，2006，19(1)：104-106.

［5］曾新红.电机机械特性仿真分析系统开发［J］.实验室研究与探索，2012，31(10)：201-203.

［6］张志涌.精通MATLAB 6.5版教程［M］.北京：航天航空大学出版社，2003.

［7］孙建忠，尚亚男.基于MATLAB GUI的永磁同步发电机仿真平台［J］.电机技术，2011(2)：42-49.