雷达模拟器设计和实现

朱保安，何东越，徐成前，张杞汀，陈同辉

(上海航天电子通讯设备研究所，上海201109)

1 引言

随着科技的发展，世界各国的武器装备也日益复杂。特别是作为“千里眼”的雷达，在整个武器系统中的地位不可言喻，工作时其各项技术指标是否正常，显得尤为重要。雷达研制初期，需要花费大量的人力物力进行系统调试，雷达模拟器的出现，使雷达在调试过程中，能够快速、准确地定位各种问题，大大缩短了雷达调试周期[1-2]。

本文依据某型号雷达研制需求，开发了一款雷达数字模拟器。该模拟器软件基于Microsoft Visual Studio 2010 环境，使用C#语言进行开发，可在Windows系统中流畅运行。

经实际验证，该软件使用方便，定位准确，在整个雷达系统调试过程中起到了非常重要的作用，节省了大量的人力物力，大大缩短了整个系统的调试周期[3]。

2 功能

雷达模拟器主要用于某防御武器接口的调试。模拟器能够模拟某搜索雷达的工作模式、工作过程和通信接口，向作战管理单元提供满足要求的目标数据，供武器系统进行调试和功能测试。

雷达模拟器主要功能如下：

1)具备模拟某搜索雷达对作战管理单元的接口功能，用于某搜索雷达与作战管理计算机之间的接口对接和工作协调性检查；

2)具有模拟雷达P显界面和工作模式状态参数设置界面，完成工作模式(作战/真训/模训/维护)转换，显示工作状态、故障情况等；

3)能够实时接收作战管理单元的目标干预命令，并模拟设备工作状态的变化；

4)能够模拟雷达各工作状态(包含故障模拟)，接收作战管理单元命令和状态信息，并执行正确的操作并反馈至作战管理单元；

5)能够接收指令设备的心跳报文，具备结合指令设备的心跳状态模拟雷达发出制导状态信息；

6)具备自主模拟多批目标(不少于100 批)，能够进行目标种类等参数信息(覆盖接口协议提出的全部目标种类)的设置；

7)具备接收作战管理单元发出的模拟航迹报文的功能，及根据模拟航迹报文模拟情报报文的功能。

3 软件设计

根据雷达模拟器实现功能，设计雷达模拟器主界面示意图如图1所示：

图1 雷达模拟器主界面示意图

1)雷达工作方式设计

搜索雷达工作状态控制如下：

①收到指控心跳报文，显示绿色“指控在线XXX”(XXX 表示标定版本号)，连续2s 以上未收到指控心跳报文，显示蓝色“指控离线”，初态为“指控离线”；

②“遥控”键按下后，该按键显示为橙色“本控”，再按一下恢复白色“遥控”，初态为遥控；

③“遥控”状态下，按指控的最新报文高亮显示当前工作方式(“集中”或“自主”)，初态为“自主”；

④“遥控”状态下，按指控的最新报文用绿色显示当前工作状态(“战斗”或“模拟训练”“真实训练”“维护”)，且不允许人工干预当前工作状态，初态为“模拟训练”；

⑤“本控”状态下，高亮显示当前工作方式“自主”，且不受指控影响；

⑥“本控”方式下，允许人工干预当前工作状态，用绿色显示当前工作状态，初态为“模拟训练”；

⑦“模拟训练”状态下，硬线信号T_Sta1 应置为低(无效)，且禁止选中“加载”；

⑧“指控在线”时，指控报文中要求雷达静默时，显示蓝色“雷达静默”，指控报文无要求或指控离线时，显示“雷达工作”。“雷达静默”时，将硬线信号T_Sta1 置为低(无效)，且使“加载”键无效。“雷达工作”时，“加载”键有效，加载时“雷达工作”及“加载”字体为红色，并置信号T_Sta1 为高(有效)；未加载时字体为白色，并置信号T_Sta1为低；

⑨“记录”键初态显示白色。如果由其他工作状态切换到战斗状态，则自动开始记录；在未记录状态下可通过点击“记录”开始记录；“记录”时按键字体显示红色；记录过程中点击“记录”则停止记录；退出战斗状态时自动停止记录；停止记录时按键字体恢复白色。记录过程中自动存盘；

⑩上述所有状态均按命令执行结果进行显示。工作方式、工作状态按数据处理回告的数据进行显示；遥控/本控、雷达静默、加载、记录等，显控台完成命令处理后进行对应显示。

2)目标参数区显示设计

目标参数区显示目标详细参数，除列出目标参数外，还可对目标跟踪状态、敌我属性、目标类型进行人工干预。

图2 目标参数图

3)控制区显示设计

控制区分七个选项卡：工作参数、干扰分析、识别门限、抗干扰措施、显示控制、辅助控制、区域集能。

①工作参数指定雷达捷变频策略，可输入定点频工作频点；指定接收增益及STC控制；指定信号处理工作状态及MTD、CFAR等的门限；

图3 工作参数图

②干扰分析指定干扰分析控制及门限；

图4 干扰分析图

③识别门限指定干扰识别门限；

图5 识别门限图

④抗干扰措施可规定自适应或人工选择、停止使用抗干扰措施，并指定相应门限；

图6 抗干扰措施图

⑤显示控制可人工设定量程、余辉，选择一次及二次显示内容；

图7 显示控制图

⑥辅助控制可操作强制工作、冷却工作、敌我识别询问机工作、脉压截位等。

图8 辅助控制图

4)服务区显示设计

服务区分四个选项卡：BIT、仿真、维护、测试。战斗状态下，自动显示BIT选项卡，其他三个不可选；真实训练及模拟训练状态下，维护、测试选项卡不可选；维护状态下，所有选项卡均可选。

①BIT显示雷达各设备的自检情况，设备正常不显示，设备故障显示红色，设备通信异常显示白色；

图9 BIT显示图

②仿真选项卡可人工设定仿真控制数据；

图10 仿真选项图

图11 仿真修改图

③维护选项卡可进行参数预置、记录重演等操作，还可对随动系统进行维护操作；维护过程中，对应维护项目按键字体为红色，完成后恢复白色；

图12 维护选项图

④搜索测试可进行系统测试、分机测试、通信测试、BIT 隔离等操作，测试过程中对应按键字体为红色，测试完成后恢复白色。

图13 搜索测试图

4 硬件平台

雷达模拟器的硬件实现为一个高4U，宽19寸，深度不超过650mm 的工控机，主要包括主控板、数据处理板、电源板、接口板等，如表1所示。组合内部所有板卡通过CPCI插槽固定在背板上；电源板通过背板给所有板卡供电。主控板外接视频信号线、键盘、鼠标到机柜上公共的KVM 上，进行人机接口界面显示[4]。

表1 雷达模拟硬件器组成

雷达模拟器包括人机交互、进行空情态势及目标模拟、接口转换等功能模块，组成原理框图如图1 所示。首先，接收人机界面交互指令，产生空情态势及目标模拟，生成对应的雷达视频信号与目标信息，并在雷达显示界面上进行显示[5]。

图14 雷达模拟器组成原理框图

5 结束语

本文针对某型号雷达的任务需求，研制了一种雷达数字模拟器，经实际验证，该软件使用方便，定位准确，在整个雷达系统调试过程中起到了非常重要的作用，节省了大量的人力物力，大大缩短了整个系统的调试周期。