王艷慶

摘 要：為了提高防空導(dǎo)彈轉(zhuǎn)級中的連通性測試能力，需要對導(dǎo)彈的雷達(dá)探測信號進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測和參量估計，提出一種基于自適應(yīng)波束形成的防空導(dǎo)彈雷達(dá)信號波束輸出連通性測試方法。構(gòu)建防空導(dǎo)彈的雷達(dá)目標(biāo)探測信號模型，在強(qiáng)電磁輻射干擾下采用IIR濾波器進(jìn)行導(dǎo)彈對敵探測目標(biāo)信號濾波處理，對濾波輸出的高分辨雷達(dá)回波信號采用小波變換進(jìn)行頻譜特征分離，設(shè)計信號波束形成算法實現(xiàn)對導(dǎo)彈的回波探測信號的連通性測試。在算法設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計，基于VXI總線技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)彈信號輸出的連通性測試系統(tǒng)的總線開發(fā)和硬件集成設(shè)計。測試結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行導(dǎo)彈的信號波束輸出測試的準(zhǔn)確性較好，信號的波束形成能力較強(qiáng)，提高了導(dǎo)彈的檢測效能。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)彈； 信號； 波束形成； 連通性測試； 雷達(dá)

Abstract： In order to improve the connectivity test ability of air defense missile， it is necessary to accurately detect and estimate the radar detection signal of air defense missile. An adaptive beamforming method for testing the beam-output connectivity of air defense missile radar signal is proposed. The radar target detection signal model of air defense missile is constructed， and the IIR filter is used to filter the target signal of the missile against the enemy under the strong electromagnetic radiation interference. Wavelet transform is used to separate the spectrum features of the filtered high-resolution radar echo signal， and a signal beamforming algorithm is designed to test the connectivity of the missile echo detection signal. The hardware of the test system is designed on the basis of the algorithm design， and the bus development and the hardware integration design of the test system of missile signal output are carried out based on the VXI bus technology. The test results show that the proposed method has good accuracy and strong beamforming ability for missile signal beamforming， which improves the detection efficiency of the missile.

Key words： missile； signal； beamforming； connectivity testing； radar

引言

隨著信號測試技術(shù)的快速發(fā)展，采用現(xiàn)代信號處理技術(shù)進(jìn)行信號的波束形成處理，提高對目標(biāo)的識別和檢測能力，相關(guān)的信號處理技術(shù)在防空導(dǎo)彈的連通性測試中占據(jù)著基礎(chǔ)關(guān)鍵性的設(shè)計研究地位。防空導(dǎo)彈主要用于打擊敵方飛機(jī)和攔截對方來襲導(dǎo)彈的一類精確制導(dǎo)武器，在戰(zhàn)爭中爭奪制空權(quán)和防御敵方來襲中發(fā)揮重要價值[1]。在防空導(dǎo)彈的技術(shù)準(zhǔn)備中，需要進(jìn)行導(dǎo)彈的全彈連通性測試，分析導(dǎo)彈的輸出雷達(dá)信號的傳輸能力和探測能力，結(jié)合波束形成技術(shù)和高分辨的寬帶信號檢測技術(shù)，進(jìn)行信號輸出的聯(lián)調(diào)測試，保障導(dǎo)彈的良好性能，提高導(dǎo)彈的對敵攻擊效率。研究防空導(dǎo)彈的信號波束輸出連通性測試技術(shù)在彈道的技術(shù)轉(zhuǎn)級中具有重要作用[2]。

對此，本文提出一種基于自適應(yīng)波束形成的防空導(dǎo)彈雷達(dá)信號波束輸出連通性測試方法。首先構(gòu)建防空導(dǎo)彈的雷達(dá)目標(biāo)探測信號模型，在強(qiáng)電磁輻射干擾下采用IIR濾波器進(jìn)行導(dǎo)彈對敵探測目標(biāo)信號濾波處理[3]，設(shè)計信號檢測算法，進(jìn)行防空導(dǎo)彈的信號波束形成分析和參量估計，結(jié)合自適應(yīng)的信號處理技術(shù)，提高導(dǎo)彈連通性測試過程中的信號探測識別能力。然后進(jìn)行測試系統(tǒng)的硬件開發(fā)設(shè)計，最后進(jìn)行仿真實驗分析，展示了本文方法在提高導(dǎo)彈檢測和連通性測試能力方面的優(yōu)越性能。

1 彈道測試的信號波束模型及波束形成

1.1 信號模型構(gòu)建

為了實現(xiàn)防空導(dǎo)彈的信號波束輸出連通性測試技術(shù)優(yōu)化，首先構(gòu)建導(dǎo)彈測試的雷達(dá)波束信號模型，進(jìn)行信號輸出的波束形成設(shè)計[4]，得到導(dǎo)彈連通性測試的信號輸出為一個帶寬雙曲調(diào)頻信號：

3 測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計部分

對防空導(dǎo)彈連通性測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計建立在TMS32010DSP基礎(chǔ)上，TMS32010DSP的主頻可達(dá)160 M/MIPS，能滿足高速信號處理和信號檢測需求，采用1條程序總線和2個VIX總線進(jìn)行測試系統(tǒng)的總線傳輸控制，由DSP控制串行 EEPROM時鐘[12]，進(jìn)行信號集成探測和自適應(yīng)處理，選用ADM706SAR進(jìn)行寄存器接口設(shè)計，結(jié)合嵌入式的ARM進(jìn)行硬件集成開發(fā)，通過CPLD中進(jìn)行信號處理的交叉編譯和程序加載設(shè)計，采用VXI總線、CAN總線與PCI總線進(jìn)行程序收發(fā)和驅(qū)動模塊設(shè)計，根據(jù)上述設(shè)計原理，得到本文設(shè)計的導(dǎo)彈信號波束輸出連通性測試系統(tǒng)的硬件構(gòu)成如圖1所示。

4 仿真實驗與結(jié)果分析

為了測試本文方法在實現(xiàn)防空導(dǎo)彈的信號波束輸出連通性測試中的應(yīng)用性能，進(jìn)行仿真實驗，實驗中的算法設(shè)計采用Matlab 7 實現(xiàn)，雷達(dá)探測信號選擇為CW波，對導(dǎo)彈輸出脈沖信號的檢測脈寬為12 ms，初始采樣頻率為12 KHz，帶寬分辨率為0.34 dB，干擾強(qiáng)度為-12 dB，根據(jù)上述仿真參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行信號測試，得到信號波束輸出的時域波形如圖2所示。

以圖2的信號波形為測試集，進(jìn)行連通性測試，得到高分辨雷達(dá)回波信號的時頻分析結(jié)果如圖3所示。

分析圖3得知，采用本文方法能實現(xiàn)高分辨的導(dǎo)彈探測波束信號檢測和時頻特征提取，提高導(dǎo)彈的連通性測試能力。最后，測試不同方法進(jìn)行導(dǎo)彈信號波束形成結(jié)果，如圖4所示，分析圖4得知，本文方法進(jìn)行防空導(dǎo)彈的信號波束輸出特征分析的抗干擾能力較強(qiáng)，旁瓣抑制能力較好，提高了導(dǎo)彈的連通性測試的效率。

5 結(jié)束語

在防空導(dǎo)彈的技術(shù)準(zhǔn)備中，需要進(jìn)行導(dǎo)彈的全彈連通性測試，分析導(dǎo)彈的輸出雷達(dá)信號的傳輸能力和探測能力。本文提出一種基于自適應(yīng)波束形成的防空導(dǎo)彈雷達(dá)信號波束輸出連通性測試方法。構(gòu)建防空導(dǎo)彈的雷達(dá)目標(biāo)探測信號模型，進(jìn)行導(dǎo)彈對敵探測目標(biāo)信號濾波處理，對濾波輸出的高分辨雷達(dá)回波信號采用小波變換進(jìn)行頻譜特征分離，設(shè)計信號波束形成算法實現(xiàn)對導(dǎo)彈的回波探測信號的連通性測試。在算法設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計。測試結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行導(dǎo)彈的信號波束輸出測試的準(zhǔn)確性較好，信號的波束形成能力較強(qiáng)，提高了導(dǎo)彈的檢測效能，在導(dǎo)彈技術(shù)轉(zhuǎn)級測試中具有很好的應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

[1] 王洪迅，王士巖，王星，等. 瞬時測頻系統(tǒng)的線性調(diào)頻信號分析及改進(jìn)[J]. 兵工學(xué)報，2014，35（8）：1193-1199.

[2] 陸興華， 謝振漢， 范太霖. 嵌入式多模控制系統(tǒng)的VXI總線數(shù)據(jù)采集技術(shù)[J]. 電子科技， 2016，29（6）： 182-184，189.

[3] HE Y， ZHANG C S， TANG X M， et al. Coherent integration loss due to pulses loss and phase modulation in passive bistatic radar[J]. Digital Signal Processing， 2013， 23（4）：1265-1276.

[4] 宋軍，劉渝，薛妍妍. LFM-BPSK復(fù)合調(diào)制信號識別與參數(shù)估計[J]. 南京航空航天大學(xué)學(xué)報，2013，45（2）：217-224.

[5] 陳雯雯，王亞林，周杰. 三維統(tǒng)計信道中的多普勒效應(yīng)及其信號分析[J]. 計算機(jī)科學(xué)，2017，44（3）：84-88， 131.

[6] 邸珩燁. 基于多徑碼間干擾濾波的短波通信優(yōu)化[J]. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2015，5（10）：47-48，52.

[7] 鄭振，王麗媛，周勇. 混沌理論研究及其在艦船目標(biāo)識別中的應(yīng)用[J]. 艦船電子工程，2013，33（5）：48-50.

[8] 閆源江，胡光波. 關(guān)聯(lián)維估計在艦船輻射噪聲特征提取中的應(yīng)用[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程，2010，10（27）：6756-6759.

[9]趙威. 強(qiáng)海水混響背景下水中兵器攻擊目標(biāo)檢測研究[J]. 智能計算機(jī)與應(yīng)用，2016，6（2）：51-54.

[10]石鑫，周勇，胡光波. 基于信號峰脊陡變調(diào)制的雷達(dá)測距算法[J]. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2015，5（4）：12-14.

[11]劉昊晨，梁紅. 線性調(diào)頻信號參數(shù)估計和仿真研究[J]. 計算機(jī)仿真，2011，28（2）：157-159，263.

[12]劉家亮，王海燕，姜喆，等. 垂直線列陣結(jié)構(gòu)對PTRM陣處理空間增益的影響[J]. 魚雷技術(shù)，2010，18（4）：263-267.