雷达终端软件一体化处理设计

林晓斌 张承志 谢梦

【摘 要】雷达终端系统是展示雷达技术特点的关键单元。传统的雷达终端软件涉及的操作系统运行环境多样、数据接口复杂，难以通用和扩展。本文研究了基于单工控机的雷达终端系统航迹处理、通信处理、显示控制功能的软件一体化处理设计方法，以统一的软件架构满足不同型号雷达的终端处理要求。本文方案的硬件成本低廉，软件通用性、扩展性好，对雷达终端系统的通用工程设计具有一定的应用价值。

【关键词】雷达终端；航迹处理；通信处理；终端显示

中图分类号： TN957.7；TP311.52 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）13-0011-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.13.005

【Abstract】Radar terminal system is the key unit to display radar technology.The traditional radar terminal software involves various operating system environments and complex data interfaces，so it is difficult to achieve generality and extensibility.This paper studies the software integrated processing method for the functions of track processing， communication processing and display control of radar terminal system based on single industrial control computer， and meets the terminal processing requirements of different types of radar with the unified software architecture.The solution of this paper can be applied to general engineering design of radar terminal system with low hardware cost，sound software generality and extensibility.

【Key words】Radar Terminal；Track Processing；Communication Processing；Terminal Display

0 引言

雷达终端系统是雷达完成探测任务的核心单元。近年来，雷达终端系统的硬件和软件技术成为雷达领域的研究热点。文献[1]系统分析了对空雷达终端的现状和问题，提出了雷达终端的发展思路，介绍了雷达终端的主要功能，并指出了其发展需要解决的点迹过滤、协同控制、作战效能分析评估和数据融合等系列关键技术。文献[2]基于天气雷达终端系统的组成与软件体系结构，给出了监控终端软件、产品终端软件的设计方法。文献[3]提了信息化、软件化、网络化通用雷达终端系统构想，以实现雷达终端系统的性能提升，实现雷达终端装备开发、生产、维护、改进的成本最低化。文献[4]设计了合理的人性化雷达终端录取界面，以降低雷达操纵员的情报误判率和操作疲劳强度。文献[5]利用OpenGL技术的渲染对象和Alpha混合技术，实现雷达终端软件化数据显示，以节约计算资源、满足数据显示的实时性要求。

传统雷达终端系统的软件一般由航迹处理软件、通信处理软件、终端显示软件等组成。其中，航迹处理软件、通信处理软件一般部署在安装QNX、Linux、VxWorks等嵌入式操作系统环境的计算机板卡上；终端显示软件为可视化软件，一般基于QT或者Windows MFC软件构架进行实现。传统雷达终端系统各软件之间的数据接口涉及FIFO、串口、并口、网络等多种通信方式。由于传统雷达终端系统各软件部署在不同操作系统环境上，软件总体架构设计、数据通信协议复杂，扩展性和通用性较差，单一雷达的终端系统软件很难在其他雷达中借鉴使用。本文基于单工控机实现雷达终端系统航迹处理、通信处理、显示控制功能的软件一体化处理，旨在以低硬件成本，先进、良好的软件设计效果，实现雷达终端系统的核心任务，展示现代雷达的技术特点。

1 单工控机雷达终端系统工作原理

一般的雷达终端系统工作时，其主要任务是接收来自信号处理系统的点迹数据进行航迹处理，然后在终端界面中进行输出，并与其他系统通信以传递终端界面人机交互命令，同时上报目标情报。为了便于雷达操作员更好地判断目标及调试，通过终端界面操作，终端系统还可以显示原始视频和综合视频。基于单工控机的雷达终端系统工作原理框图如图1所示。雷达终端系统所有功能集成在一台工控机上完成，工控機通过网络接收来自信号处理系统的点迹数据进行航迹处理、情报显示与情报上报，接收来自监控处理系统的监控数据实施整机的BITE监视，并进行工作控制，通过PCI采集卡接收来自信号处理系统的触发信号、方位信号、综合视频、原始视频等。

2 单工控机雷达终端系统软件架构

基于单工控机的雷达终端系统软件包含数据处理软件和终端显示软件。数据处理软件由航迹处理、通信处理两大功能模块组成。航迹处理模块解析信号处理系统通过网络传输的点迹格式内容，进行点迹凝聚处理、航迹自动起始、点航相关处理、航迹滤波和外推处理等；最后将形成的航迹信息送往通信处理模块，由通信处理模块通过网络发送给终端显示软件，并将目标航迹、航迹状态、目标动态（分合批、改换批、作废、消失等）等情报数据按统一协议组织后经情报上报专网发送至上级指挥单元。终端显示软件接收来自数据处理软件的点迹、航迹数据，来自信号处理系统的原始视频、综合视频等视频数据，并实施对目标的人工干预操作；另外，终端显示软件的监控模块用于监控雷达整机的BITE信息，同时响应人工干预命令控制雷达系统工作参数。

基于单工控机的雷达终端系统软件架构及其与雷达整机其他分系统之间的数据流图如图2所示。视频数据采用标准的PCI采集卡进行采集，其他数据均采用网络TCP/UDP协议传输，有利于数据接口统一，增强终端系统软件的通用性和易用性。同时，对数据处理软件和终端显示软件均采用一体化设计思想，以统一软件架构适配不同型号雷达的终端处理功能，可根据各型号雷达工作体制、战技指标的不同要求，设置不同的软件参数，以满足不同雷达的性能指标要求。雷达终端系统各软件能够即插即用，基于一台工控机即可满足雷达终端处理的功能要求。

3 单工控机雷达终端系统软件安装与使用

工控机安装Windows XP操作系统，硬件配置为硬盘500GB以上，CPU主频2.8GHz以上，内存2GB以上，且配置双网卡，安装PCI采集卡。将数据处理软件和终端显示软件拷贝至工控机中，并将两个网卡IP地址一个配置为数据处理软件指定的IP地址，另一个配置为终端显示软件指定的IP地址。在Windows XP系统的自启动栏中添加这两个软件自启动功能。工控机开机启动后，数据处理软件和显示软件将自动运行并开始工作，完成雷达终端系统的相应功能。

4 试验效果

本文在雷达终端系统的数据处理软件设计中，根据目标飞行状态，自适应优化调整跟踪滤波器参数，提高目标跟踪的精度和稳定性。同时，在终端显示软件设计中，采用丰富的数据展示方式，展示方式可根据用户需要灵活配置，使用户能够醒目地分清什么是真实目标、什么是杂波点迹，界面易用、便捷。由图3，我们可以看到本文终端显示软件的目标跟踪画面清洁，出现的航迹即是真实目标，且跟踪效果良好，即使在目标机动转弯时，仍能稳定跟踪。

5 结论

本文研究了雷达终端软件的一体化处理设计方法，通过统一软件处理架构、数据接口，开放软件参数，适应不同工作体制、技战指标的雷达终端处理要求，使软件能够即插即用，基于单工控机即可实现雷达终端处理功能，硬件成本低廉，软件通用性和扩展性好，具有较好的工程应用价值。

【参考文献】

[1]翟尚礼，王文胜.对空雷达终端发展及其关键技术[J].指挥信息系统与技术，2011，2（5）：78-80.

[2]范晖，谭剑波，曹俊武，等.天气雷达终端软件的系统设计[J].合肥工業大学学报，2012，35（3）：362-365.

[3]王德生，赵利民，孙立国，等.信息化、软件化、通用雷达终端的构建与实现[J].现代雷达，2007，29（12）：22-26.

[4]张承志，赵艳丽.雷达终端录取画面的人性化设计[J].科技视界，2013（12）：35-36.

[5]周昱霖，苗振奎.基于OpenGL的雷达终端显示技术[J]. 舰船电子工程，2017，37（2）：86-88.