雷达航迹处理测试环境构建方法研究

谢梦　刘军　项利萍

【摘 要】雷达航迹处理软件是雷达整机系统的核心单元。雷达航迹处理软件直接关系探测目标的准确发现、稳定跟踪，是雷达整机软件测试过程中的关键环节。本文研究了一种用于雷达航迹处理软件测试的环境构建方法，该方法将试验场采集的雷达点迹数据，进行本地回放，在线重演雷达探测目标的航迹起始与跟踪过程，便于开展航迹处理相关算法、操作设计的测试工作。本文方案基于实际数据开展雷达航迹处理软件测试工作，易于有效发现航迹处理软件在实际工作中的缺陷，具有较高的应用推广价值。

【关键词】雷达航迹处理;测试环境;雷达点迹;重演

中图分类号： TN957.52文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）10-0108-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.10.045

Research on Construction Method of Radar Track Processing Test Environment

XIE Meng1 LIU Jun2 XIANG Li-ping1

（1.No.38 Research Institute of CETC，Hefei Anhui 230088，China;

2.Chinese People's Liberation Army 32035，Xian Shaanxi 710600，China）

【Abstract】Radar track processing software is the core unit of radar system.Radar track processing software is directly related to the accurate detection and stable tracking of the detected target，and it is the key link in the whole radar software testing process.This paper studies an environment construction method for radar track processing software testing.The method replays the radar plot data collected from the test site locally，and reproduces the track initiation and tracking process of radar detection target online.It is convenient to carry out the test work of track processing related algorithm and operation design.This scheme is based on the actual data to test the radar track processing software， which is easy to find the defects in the actual work of the track processing software，and has high application and promotion value.

【Key words】Radar Track Processing;Test Environment;Radar Plot;Replay

0 引言

現代雷达中，航迹处理软件是雷达整机系统的指挥中枢，主要接收雷达信号处理软件发送的点迹信息，完成目标航迹起始、航迹相关、滤波预测、航迹输出等过程，实现目标的自动发现和稳定跟踪。雷达航迹处理软件能否稳定、准确地工作是决定雷达能否完成其目标探测任务的关键。因此，在产品研制过程中，对航迹处理软件的测试工作至关重要。文献[1]采用486/100工控机板及模拟接口电路，模拟产生雷达视频回波信号，经系列处理，形成航迹信号输出，用于检验雷达性能及提供模拟训练。文献[2]设计了一种基于目标时间匹配相关的雷达仿真测试系统，该系统根据目标仿真数据时间及雷达方位时间，定位目标仿真数据的输出。文献[3]给出了一种搭建航迹处理软件仿真测试平台的方法，该方法最多可模拟400批目标，用于航迹处理软件测试。文献[4]设计了包括通信模块、雷达数据计算模块、雷达信号处理模块和界面主控模块的雷达仿真平台。

在实际工作中，雷达航迹处理软件需要处理多种类型数据，包括一次雷达点迹数据、二次雷达点迹数据、询问机点迹等，在数据多种组合呈现的情况下，软件问题的表现也可能不一样，而这些问题依靠常用的仿真测试手段往往发现不了。因此，与文献[1-4]不同，本文基于真实数据回放方式，构建航迹处理软件的测试环境，用于在线重演航迹处理软件的航迹起始与跟踪过程，发现其算法、操作设计的缺陷，达到与现场试验测试相同的效果。

1 雷达航迹处理数据记录设计

雷达航迹处理软件需要处理的数据类型一般包括：一次雷达点迹、二次雷达点迹、询问机点迹、方位扇区。其中一次雷达点迹是雷达信号处理发送来的目标数据，主要包含：点迹背景、距离、方位、方位宽度、距离厚度、多普勒速度、幅度、时间、一次高度等信息。二次雷达点迹是二次雷达被动接收的目标信息，主要包含：距离、方位、时间、二次高度、民航代码;询问机点迹是询问机询问目标后接收到的应答信息，主要包含：距离、方位、时间、应答高度、应答代码;方位扇区是雷达实时扫描的方位扇区，雷达全方位被划分成若干扇区，航迹按扇区进行管理，方位扇区信息主要包含：方位扇区号、时间。

针对一次雷达点迹、二次雷达点迹、询问机点迹、方位扇区等各类数据的差异性，可统一数据格式为：点迹背景、距离、方位、方位宽度、距离厚度、多普勒速度、幅度、时间、高度、代码。根据需要可取点迹背景的若干比特位表示点迹类型，例如点迹类型为0表示数据为一次雷达点迹，此时点迹背景的其他比特位用于表示波束号、工作模式等一次雷达工作参数，代码无效;点迹类型为1表示数据为二次雷达点迹、为2表示数据为询问机点迹，此两种数据中点迹背景的其他比特位、方位宽度、距离厚度、多普勒速度、幅度等无效;点迹类型为3表示数据为方位扇区，此时数据中点迹背景的其他比特位、方位、方位宽度、距离厚度、多普勒速度、幅度、代码等无效，距离用于表示方位扇区号。基于统一的数据格式，将雷达航迹处理软件处理的实时数据记录为数据文件，用于事后回放，测试航迹处理软件的相关算法和操作设计。

2 雷达航迹处理数据重演设计

雷达航迹处理软件由主线程、方位线程、时间线程、网络通信线程等4类线程组成。主线程完成数据解析、航迹起始、点航相关、滤波预测、航迹输出等过程。数据解析对一次雷达点迹、二次雷达点迹、询问机点迹等数据进行解析，申请相应的点迹链表，对战术干预操作命令进行解析，并完成命令的响应回馈。航迹起始主要是对点迹链表中的点迹进行帧间相关，目标点迹在积累若干帧后，一旦满足航迹起始条件，则生成目标航迹。点航相关将目标点迹与航迹进行配对相关。滤波预测是对相关上点迹的目标航迹位置进行滤波处理，并对目标航迹移动位置进行预测。航迹输出是将航迹参数输出到雷达显示界面。方位线程进行雷达方位处理。时间线程进行系统时间累加处理。网络通信线程进行网络报文的数据发送与接收。

方位线程对雷达实时方位进行解析。将雷达方位360度分为64个扇区进行管理，在对真实数据进行回放重演时，雷达方位每扫描到一个扇区循环读取一次记录数据文件，读取该扇区内记录的所有数据，为一次雷达点迹、二次雷达点迹、询问机点迹申请点迹结构，并插入到点迹链表中;同时根据方位扇区记录信息中的时间，修改系统时间，以校正时间线程中的系统时间累加结果，具体流程如图1所示。主线程基于点迹链表，完成航迹起始、点航相关、滤波预测、航迹输出等过程。基于上述原理实现航迹处理软件的真实数据回放重演，有利于开展航迹处理软件相关算法和操作设计的测试工作，工程实现简单，能够有效发现软件在实际环境运行时存在的缺陷。

3 测试环境部署效果

雷达航迹处理测试环境搭建完成后，即可通过点迹数据回放开关，启动点迹重演功能。如图2所示，弧线段为一次雷达点迹，米字型点为二次雷达点迹。将记录的实际数据在線重演，可以进行航迹起始、点航相关、滤波预测、航迹输出、干预操作等相关功能测试工作，实现航迹处理软件所有功能模块的测试覆盖，及时发现软件缺陷。

4 结论

本文研究了用于雷达航迹处理软件测试的测试环境构建方法。该方法将雷达上采集的真实点迹数据进行回放重演，实现航迹处理软件所有功能模块、算法、干预操作的全覆盖测试，其构建的测试环境与实际环境一致，测试效果良好，且该方法易于工程实现，方便软件测试人员开展航迹处理软件的测试工作，也有利于软件设计人员进行航迹处理软件的功能、算法调试。

【参考文献】

[1]徐盐生.一种雷达目标航迹仿真器[J].雷达科学与技术， 1998（2）：6-9.

[2]谢梦，石晓宁，徐伟.基于目标时间匹配相关的雷达仿真测试系统[J].计算机光盘软件与应用，2015（2）：12-13.

[3]张承志.如何搭建雷达航迹处理软件的仿真测试平台[J].第八届全国雷达学术年会论文集，2002，743-746.

[4]高萌.雷达航迹处理算法及仿真平台设计与实现[D].西安，西安电子科技大学，2015.