林曉斌 張承志 謝夢(mèng)

【摘 要】雷達(dá)終端系統(tǒng)是展示雷達(dá)技術(shù)特點(diǎn)的關(guān)鍵單元。傳統(tǒng)的雷達(dá)終端軟件涉及的操作系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境多樣、數(shù)據(jù)接口復(fù)雜，難以通用和擴(kuò)展。本文研究了基于單工控機(jī)的雷達(dá)終端系統(tǒng)航跡處理、通信處理、顯示控制功能的軟件一體化處理設(shè)計(jì)方法，以統(tǒng)一的軟件架構(gòu)滿足不同型號(hào)雷達(dá)的終端處理要求。本文方案的硬件成本低廉，軟件通用性、擴(kuò)展性好，對(duì)雷達(dá)終端系統(tǒng)的通用工程設(shè)計(jì)具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】雷達(dá)終端；航跡處理；通信處理；終端顯示

中圖分類號(hào)： TN957.7；TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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

雷達(dá)終端系統(tǒng)是雷達(dá)完成探測(cè)任務(wù)的核心單元。近年來，雷達(dá)終端系統(tǒng)的硬件和軟件技術(shù)成為雷達(dá)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。文獻(xiàn)[1]系統(tǒng)分析了對(duì)空雷達(dá)終端的現(xiàn)狀和問題，提出了雷達(dá)終端的發(fā)展思路，介紹了雷達(dá)終端的主要功能，并指出了其發(fā)展需要解決的點(diǎn)跡過濾、協(xié)同控制、作戰(zhàn)效能分析評(píng)估和數(shù)據(jù)融合等系列關(guān)鍵技術(shù)。文獻(xiàn)[2]基于天氣雷達(dá)終端系統(tǒng)的組成與軟件體系結(jié)構(gòu)，給出了監(jiān)控終端軟件、產(chǎn)品終端軟件的設(shè)計(jì)方法。文獻(xiàn)[3]提了信息化、軟件化、網(wǎng)絡(luò)化通用雷達(dá)終端系統(tǒng)構(gòu)想，以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)終端系統(tǒng)的性能提升，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)終端裝備開發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)、改進(jìn)的成本最低化。文獻(xiàn)[4]設(shè)計(jì)了合理的人性化雷達(dá)終端錄取界面，以降低雷達(dá)操縱員的情報(bào)誤判率和操作疲勞強(qiáng)度。文獻(xiàn)[5]利用OpenGL技術(shù)的渲染對(duì)象和Alpha混合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)終端軟件化數(shù)據(jù)顯示，以節(jié)約計(jì)算資源、滿足數(shù)據(jù)顯示的實(shí)時(shí)性要求。

傳統(tǒng)雷達(dá)終端系統(tǒng)的軟件一般由航跡處理軟件、通信處理軟件、終端顯示軟件等組成。其中，航跡處理軟件、通信處理軟件一般部署在安裝QNX、Linux、VxWorks等嵌入式操作系統(tǒng)環(huán)境的計(jì)算機(jī)板卡上；終端顯示軟件為可視化軟件，一般基于QT或者Windows MFC軟件構(gòu)架進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)雷達(dá)終端系統(tǒng)各軟件之間的數(shù)據(jù)接口涉及FIFO、串口、并口、網(wǎng)絡(luò)等多種通信方式。由于傳統(tǒng)雷達(dá)終端系統(tǒng)各軟件部署在不同操作系統(tǒng)環(huán)境上，軟件總體架構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)通信協(xié)議復(fù)雜，擴(kuò)展性和通用性較差，單一雷達(dá)的終端系統(tǒng)軟件很難在其他雷達(dá)中借鑒使用。本文基于單工控機(jī)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)終端系統(tǒng)航跡處理、通信處理、顯示控制功能的軟件一體化處理，旨在以低硬件成本，先進(jìn)、良好的軟件設(shè)計(jì)效果，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)終端系統(tǒng)的核心任務(wù)，展示現(xiàn)代雷達(dá)的技術(shù)特點(diǎn)。

1 單工控機(jī)雷達(dá)終端系統(tǒng)工作原理

一般的雷達(dá)終端系統(tǒng)工作時(shí)，其主要任務(wù)是接收來自信號(hào)處理系統(tǒng)的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)進(jìn)行航跡處理，然后在終端界面中進(jìn)行輸出，并與其他系統(tǒng)通信以傳遞終端界面人機(jī)交互命令，同時(shí)上報(bào)目標(biāo)情報(bào)。為了便于雷達(dá)操作員更好地判斷目標(biāo)及調(diào)試，通過終端界面操作，終端系統(tǒng)還可以顯示原始視頻和綜合視頻。基于單工控機(jī)的雷達(dá)終端系統(tǒng)工作原理框圖如圖1所示。雷達(dá)終端系統(tǒng)所有功能集成在一臺(tái)工控機(jī)上完成，工控機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)接收來自信號(hào)處理系統(tǒng)的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)進(jìn)行航跡處理、情報(bào)顯示與情報(bào)上報(bào)，接收來自監(jiān)控處理系統(tǒng)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)施整機(jī)的BITE監(jiān)視，并進(jìn)行工作控制，通過PCI采集卡接收來自信號(hào)處理系統(tǒng)的觸發(fā)信號(hào)、方位信號(hào)、綜合視頻、原始視頻等。

2 單工控機(jī)雷達(dá)終端系統(tǒng)軟件架構(gòu)

基于單工控機(jī)的雷達(dá)終端系統(tǒng)軟件包含數(shù)據(jù)處理軟件和終端顯示軟件。數(shù)據(jù)處理軟件由航跡處理、通信處理兩大功能模塊組成。航跡處理模塊解析信號(hào)處理系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)狞c(diǎn)跡格式內(nèi)容，進(jìn)行點(diǎn)跡凝聚處理、航跡自動(dòng)起始、點(diǎn)航相關(guān)處理、航跡濾波和外推處理等；最后將形成的航跡信息送往通信處理模塊，由通信處理模塊通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給終端顯示軟件，并將目標(biāo)航跡、航跡狀態(tài)、目標(biāo)動(dòng)態(tài)（分合批、改換批、作廢、消失等）等情報(bào)數(shù)據(jù)按統(tǒng)一協(xié)議組織后經(jīng)情報(bào)上報(bào)專網(wǎng)發(fā)送至上級(jí)指揮單元。終端顯示軟件接收來自數(shù)據(jù)處理軟件的點(diǎn)跡、航跡數(shù)據(jù)，來自信號(hào)處理系統(tǒng)的原始視頻、綜合視頻等視頻數(shù)據(jù)，并實(shí)施對(duì)目標(biāo)的人工干預(yù)操作；另外，終端顯示軟件的監(jiān)控模塊用于監(jiān)控雷達(dá)整機(jī)的BITE信息，同時(shí)響應(yīng)人工干預(yù)命令控制雷達(dá)系統(tǒng)工作參數(shù)。

基于單工控機(jī)的雷達(dá)終端系統(tǒng)軟件架構(gòu)及其與雷達(dá)整機(jī)其他分系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)流圖如圖2所示。視頻數(shù)據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)的PCI采集卡進(jìn)行采集，其他數(shù)據(jù)均采用網(wǎng)絡(luò)TCP/UDP協(xié)議傳輸，有利于數(shù)據(jù)接口統(tǒng)一，增強(qiáng)終端系統(tǒng)軟件的通用性和易用性。同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)處理軟件和終端顯示軟件均采用一體化設(shè)計(jì)思想，以統(tǒng)一軟件架構(gòu)適配不同型號(hào)雷達(dá)的終端處理功能，可根據(jù)各型號(hào)雷達(dá)工作體制、戰(zhàn)技指標(biāo)的不同要求，設(shè)置不同的軟件參數(shù)，以滿足不同雷達(dá)的性能指標(biāo)要求。雷達(dá)終端系統(tǒng)各軟件能夠即插即用，基于一臺(tái)工控機(jī)即可滿足雷達(dá)終端處理的功能要求。

3 單工控機(jī)雷達(dá)終端系統(tǒng)軟件安裝與使用

工控機(jī)安裝Windows XP操作系統(tǒng)，硬件配置為硬盤500GB以上，CPU主頻2.8GHz以上，內(nèi)存2GB以上，且配置雙網(wǎng)卡，安裝PCI采集卡。將數(shù)據(jù)處理軟件和終端顯示軟件拷貝至工控機(jī)中，并將兩個(gè)網(wǎng)卡IP地址一個(gè)配置為數(shù)據(jù)處理軟件指定的IP地址，另一個(gè)配置為終端顯示軟件指定的IP地址。在Windows XP系統(tǒng)的自啟動(dòng)欄中添加這兩個(gè)軟件自啟動(dòng)功能。工控機(jī)開機(jī)啟動(dòng)后，數(shù)據(jù)處理軟件和顯示軟件將自動(dòng)運(yùn)行并開始工作，完成雷達(dá)終端系統(tǒng)的相應(yīng)功能。

4 試驗(yàn)效果

本文在雷達(dá)終端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理軟件設(shè)計(jì)中，根據(jù)目標(biāo)飛行狀態(tài)，自適應(yīng)優(yōu)化調(diào)整跟蹤濾波器參數(shù)，提高目標(biāo)跟蹤的精度和穩(wěn)定性。同時(shí)，在終端顯示軟件設(shè)計(jì)中，采用豐富的數(shù)據(jù)展示方式，展示方式可根據(jù)用戶需要靈活配置，使用戶能夠醒目地分清什么是真實(shí)目標(biāo)、什么是雜波點(diǎn)跡，界面易用、便捷。由圖3，我們可以看到本文終端顯示軟件的目標(biāo)跟蹤畫面清潔，出現(xiàn)的航跡即是真實(shí)目標(biāo)，且跟蹤效果良好，即使在目標(biāo)機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，仍能穩(wěn)定跟蹤。

5 結(jié)論

本文研究了雷達(dá)終端軟件的一體化處理設(shè)計(jì)方法，通過統(tǒng)一軟件處理架構(gòu)、數(shù)據(jù)接口，開放軟件參數(shù)，適應(yīng)不同工作體制、技戰(zhàn)指標(biāo)的雷達(dá)終端處理要求，使軟件能夠即插即用，基于單工控機(jī)即可實(shí)現(xiàn)雷達(dá)終端處理功能，硬件成本低廉，軟件通用性和擴(kuò)展性好，具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值。

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