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        基于Matlab GUI的雙/多基地雷達空間同步界面設(shè)計

        2017-04-13 13:23:31商妮
        中國新通信 2017年5期
        關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)分析

        商妮

        【摘要】 基于雙基前視SAR雷達制導系統(tǒng)的空間同步過程,借助Matlab GUI編輯功能,設(shè)計了用于此類實驗系統(tǒng)的窗口界面,能夠完成參數(shù)的設(shè)置、彈道信息的選擇、輸出系統(tǒng)的選擇、數(shù)據(jù)分析和呈現(xiàn)等。

        【關(guān)鍵詞】 Matlab GUI 雙基地雷達 窗口設(shè)計 數(shù)據(jù)分析

        一、引言

        雙基地雷達以其良好的抗“四大威脅”的特性,在軍事舞臺上得到了高度重視并獲得迅猛發(fā)展,雙/多基地雷達空間同步問題則是系統(tǒng)中首要的技術(shù)難題,其解決、測試和實驗都具有較高的難度。

        雷達空間同步系統(tǒng)測試、仿真、實驗涉及到雷達各個組件,是一個較復雜的過程,在這個過程中需要能夠發(fā)現(xiàn)并解決問題、通過不斷調(diào)整參數(shù)驗證系統(tǒng)的可行性并改進,并直觀簡潔的顯示出系統(tǒng)的性能分析結(jié)果。

        雷達系統(tǒng)常采用VB、VC等語言進行編譯,對于測試和實驗過程而言,這種編譯語言復雜程度高,要求專業(yè)的知識儲備和對所編譯系統(tǒng)的高度熟悉,不利于實時測試和實驗。

        Matlab語言編譯較簡便,在基于雷達系統(tǒng)程序編譯的基礎(chǔ)上,借助其特有的GUI 功能,可將雙基地雷達空間同步系統(tǒng)中的各模塊整合,系統(tǒng)設(shè)置、計算、數(shù)據(jù)處理、繪圖等功能在用戶界面上同時顯示,極大的簡化了測試過程,并直觀的展示出系統(tǒng)運行過程,方便實驗的進行。

        二、雙基雷達空間同步原理

        該界面基于雙基前視雷達制導系統(tǒng),系統(tǒng)由三個重要模塊構(gòu)成:輸入模塊、空間同步實現(xiàn)模塊和跟蹤濾波模塊,其中波束的空間同步實現(xiàn)模塊以誤差模型為核心,需要計算出接收波束指向,并以此結(jié)果控制收發(fā)波束瞄準目標區(qū)域,主要受發(fā)射波束指向誤差、平臺定位誤差等輸入?yún)⒘康挠绊憽O到y(tǒng)計算流程如圖1所示。

        雷達系統(tǒng)功能復雜、實現(xiàn)難度大,在對于調(diào)試和實驗過程需要極高的專業(yè)編譯知識,因此以系統(tǒng)為核心,設(shè)計界面本文所實現(xiàn)的軟件基于以上原理和Matlab語言的雙基地雷達空間同步系統(tǒng),將參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)計算、結(jié)果呈現(xiàn)等核心模塊整合為一。

        三、同步界面設(shè)計

        3.1界面需求分析

        界面程序是將系統(tǒng)的核心模塊整合的過程,通過分析雷達系統(tǒng)工作過程發(fā)現(xiàn),它需要滿足以下幾個需求:(1)通過分析各組成模塊的數(shù)據(jù),能夠有排查故障的能力。(2)在系統(tǒng)計算的過程中可能會有故障出現(xiàn),界面需具有實時掌控計算過程的能力(3)雷達系統(tǒng)在實際應用中對速度有較高的要求,因此需要該界面不影響系統(tǒng)的整體速度。

        根據(jù)需要實現(xiàn)的功能將界面的工作流程設(shè)計如圖2所示。

        如圖2為雙/多基地雷達空間同步界面分析的工作流程圖,由圖可以看出,操作者需要依次輸入雷達的基本參數(shù)以及當前實驗設(shè)置的約束條件、選取當前需要實驗的彈道信息文件(該界面基于雙基前視SAR雷達制導系統(tǒng),收發(fā)平臺均位于高速運動的子母彈上,需根據(jù)模擬或現(xiàn)實的彈道軌跡進行實驗),通過進一步讀取和分析數(shù)據(jù)文件,最終得到相關(guān)的顯示結(jié)果。

        3.2同步界面的實現(xiàn)

        首先設(shè)計界面控件及布局,根據(jù)功能分區(qū),將整個界面劃分為三個部分:(1)參數(shù)設(shè)置區(qū)。工作人員可在此處對雷達系統(tǒng)參數(shù)進行設(shè)置,并預設(shè)系統(tǒng)的誤差等量;(2)功能選擇區(qū)。包括輸出參量的選擇、導彈彈道的選擇、界面開關(guān)的選擇等;(3)坐標軸區(qū)。通過Axes坐標軸調(diào)用,顯示不同數(shù)據(jù)曲線的變化。

        根據(jù)上文的劃分,選擇Matlab Guide中的功能模塊,搭建基本的雷達空間同步分析界面。采用若干個text和edit控件,分別用于顯示數(shù)據(jù)信息和改變輸入?yún)?shù),并對edit控件設(shè)置缺省值,在不輸入任何數(shù)值時使用(如雷達收發(fā)平臺照射波束寬度一般采用6°)。其次采用popu-menu或radiobutton控件,前者為彈出式菜單,可在下拉菜單中設(shè)置波束覆蓋率、增益損失、波束指向誤差、目標回波信噪比、波束投影圖等多個輸出選項,值得注意的是每個選項在設(shè)置時務(wù)必保持相同的格式;有時需要多個選項同時輸出可采用checkbox復選框控件來實現(xiàn)。最后采用pushbutton控件控制彈出彈道文件選擇窗口,并控制整個界面的start、restart、exit等操作。

        至此界面的搭建工作完成,需要通過后臺函數(shù)的編寫實現(xiàn)各控件的控制和聯(lián)系。每一個數(shù)據(jù)輸入控件都需要通過Callback回調(diào)函數(shù)編譯語句來控制該控件的每一個動作,包括數(shù)據(jù)的讀寫、顯示、選擇及鼠標的點擊等,以實現(xiàn)各控件和控件聯(lián)合的功能。

        例如彈道文件選擇:

        [filename, pathname] = uigetfile(‘*.mat,F(xiàn)ile Selector);

        fullpath = fullfile(pathname, filename);%獲取文件路徑

        load (fullpath);% 讀取彈道文件

        save mydata.mat;

        以上函數(shù)當單擊選擇文件開關(guān)時會觸發(fā)自動尋找彈道信息所在路徑,在操作者選擇相應的文件后讀取并將其保存為主函數(shù)調(diào)用的文件名以備調(diào)用。

        例如popu-menu的部分控制句柄,設(shè)置所需計算的性能指標,通過選擇語句,由畫圖函數(shù)顯示出來:

        switch str{val}

        case {‘波束覆蓋率}

        huatu_boshu(hObject,eventdata,handles,rm,bcc,dlt_ stt1_1,kp);%畫圖函數(shù)整體調(diào)用

        例如坐標系中接收波束指向誤差的顯示函數(shù):

        cla(handles.axes1,reset);%清除坐標軸

        h1=plot(rm,d_str(:,2),r-);

        h2=plot(rm,d_ftr(:,2),b.);%分別計算出兩條曲線的變化并在同一坐標系下顯示

        set(handles.axes1,XminorTick,on);

        對于動態(tài)參數(shù)輸入控件edit,可采用簡單的回調(diào)語句來控制,例如:

        user_entry = str2double(get(hObject,String));

        if isnan(user_entry)

        errordlg(‘You must enter a numeric value,Bad Input,modal)%錯誤提醒

        其他控件的實現(xiàn)與上述功能相似,在調(diào)回函數(shù)的控制下實現(xiàn)功能。該界面可通過.m文件或.fig文件直接執(zhí)行,或通過生成的.exe文件在脫離Matlab的環(huán)境下執(zhí)行。

        四、界面運行及應用

        為了驗證該界面程序的可行性,選擇不同彈道信息,并設(shè)置不同的雷達參數(shù)進行計算。以圖3所示不同情況下增益損失與彈目距離之間的關(guān)系為例。

        五、結(jié)束語

        本文通過Matlab GUI設(shè)計雙/多基地雷達空間同步系統(tǒng)界面軟件。實驗證明,對實驗系統(tǒng)進行統(tǒng)一整合,通過完整的界面軟件對系統(tǒng)程序進行條件設(shè)置和選擇、同步系統(tǒng)分析、數(shù)據(jù)處理等,極大程度的提高了系統(tǒng)的測試和實驗效率。也可以根據(jù)不同雷達系統(tǒng)的需求進行再次開發(fā),加入其它參數(shù)及功能。

        參 考 文 獻

        [1]杜世民,楊潤萍.基于Matlab GUI的“信號與系統(tǒng)”教學仿真平臺開發(fā)[J].實驗技術(shù)與管理,2012,29(3):87-90.

        [2]邱金蕙,王菊輝,李振全.基于Matlab GUI的新型界面開發(fā)方式[J].河北工業(yè)科技,2008(8):233-235.

        [3]徐曉靖.基于運動平臺的雙/多基地雷達系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].艦船電子對抗,2011,34(3): 43-45.

        [4]李念念,張紅梅.基于Matlab GUI的信號與系統(tǒng)分析軟件開發(fā)[J].工業(yè)控制計算機,2011(24):19-21.

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