秦勝賢

摘 要 本文所講的雷達是調(diào)頻連續(xù)波體制，雷達輸出的AD采樣數(shù)據(jù)和雷達點跡數(shù)據(jù)。利用MATLAB圖形用戶界面（GUI），動態(tài)顯示并處理雷達輸出的數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)結(jié)果更加直觀，有利于雷達數(shù)據(jù)的分析和雷達參數(shù)優(yōu)化。同時敘述了GUI控制面板的常用控件，解釋其程序編制方法。

關(guān)鍵詞 線性調(diào)頻連續(xù)波;雷達數(shù)據(jù);MATLAB;GUI

引言

雷達研發(fā)過程，利用MATLAB圖形用戶界面（GUI）來實時動態(tài)顯示并處理，當(dāng)雷達輸出AD數(shù)據(jù)時，通過GUI控制面板的常用控件，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)采數(shù)，并引導(dǎo)數(shù)據(jù)做快速傅里葉變換（Fast Fourier Transform， FFT），將原AD采樣數(shù)據(jù)中所帶有的距離和多普勒信息分離并提取出來，并顯示兩維FFT結(jié)果。當(dāng)雷達送出點跡數(shù)據(jù)，通過GUI控制面板的常用控件，讀取雷達送出的點跡數(shù)據(jù)，可更加直觀看到目標(biāo)距離與其功率譜幅值的關(guān)系，多普勒速度與幅值的關(guān)系，同時可通過GUI控制面板的控件來改變雷達參數(shù)，觀察雷達輸出結(jié)果，并優(yōu)化雷達工作參數(shù)。

1線性調(diào)頻連續(xù)波雷達原理

該雷達為鋸齒波線性調(diào)頻連續(xù)波體制，雷達接收到中頻信號，通過信號系統(tǒng)完成信號采樣，該信號有距離/多普勒兩個維度的信息，具有兩維分辨能力。距離/多普勒處理是通過觀測回波頻率的脈沖到脈沖間的變化，提取出非模糊的距離和多普勒信息，回波的傅里葉變換導(dǎo)出頻率域的距離信息，可以形成一連串距離單元。對于每個距離單元而言，脈沖序列的傅里葉變換導(dǎo)出脈沖到脈沖間的相位變化，這種相位變化對應(yīng)于這一距離上的目標(biāo)多普勒頻移，通常距離單元的大小與LFMCW的掃頻寬度有關(guān)，采用快速傅里葉變換（Fast Fourier Transform， FFT）可將該信號中所帶有的距離和多普勒信息分離并提取出來。

2MATLAB圖形用戶界面設(shè)計工具

MATLAB是功能強大的科學(xué)應(yīng)用軟件，不僅可以實現(xiàn)數(shù)值計算、信號處理，圖像處理、系統(tǒng)仿真等功能，還具有界面友好、操作方便的圖形用戶界面，圖形用戶界面簡稱GUI設(shè)計技術(shù)，可實現(xiàn)人機交換信息，通過各種圖形控件的操作來運行回調(diào)函數(shù)，其中回調(diào)函數(shù)可實現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、繪圖等功能。本文中GUI設(shè)計包括控制模塊（開始、暫停和清除鍵）、輸入數(shù)據(jù)模塊（網(wǎng)絡(luò)或者串口）、雷達核心算法模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊等組成，對于不同體制雷達的需求，各個模塊也易于移植，便于設(shè)計不同要求的仿真、測試平臺[1]。

3圖形用戶界面（GUI設(shè)計）的實現(xiàn)

本部分為兩個部分：處理雷達AD實時數(shù)據(jù)、讀取雷達點跡，分析數(shù)據(jù)，優(yōu)化參數(shù)。ATLAB圖形用戶界面如圖1、2所示，

（1）如圖1所示，當(dāng)雷達實時輸出AD采樣數(shù)據(jù)，通過GUI控制面板上的觸碰按鈕（push button）控件即“打開網(wǎng)絡(luò)”，MATLAB系統(tǒng)會調(diào)用函數(shù)open_tcp_Callback，在這個函數(shù)里會打開網(wǎng)絡(luò)TCP服務(wù)端，接收數(shù)據(jù)并引導(dǎo)數(shù)據(jù)做快速傅里葉變換（FFT），將原AD采樣數(shù)據(jù)中所帶有的距離和多普勒信息分離并提取出來，通過調(diào)用函數(shù)scatter和mesh將兩維FFT數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)軸（axes）控件顯示?？赏ㄟ^觸碰按鈕（push button）控件即“清除顯示”，MATLAB系統(tǒng)會調(diào)用函數(shù)tcp_quit_Callback，在該函數(shù)里斷開網(wǎng)絡(luò)TCP，清除顯示[2]。

（2）如圖2所示，當(dāng)雷達實時送出雷達點跡數(shù)據(jù)時，通過GUI控制面板上的觸碰按鈕（push button）控件即“讀取數(shù)據(jù)”，MATLAB系統(tǒng)會調(diào)用函數(shù)pushbutton1_Callback，在這個函數(shù)查詢數(shù)據(jù)文件名和位置，并讀取數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，通過可編輯文本（edit text）控件來設(shè)置雷達參數(shù)，調(diào)用函數(shù)scatter將數(shù)據(jù)顯示到坐標(biāo)軸（axes）控件上，并通過滑動條（slider）控件打印數(shù)據(jù)，更加直觀顯示，優(yōu)化雷達參數(shù)。

4數(shù)據(jù)分析

（1）在本雷達系統(tǒng)中的每個調(diào)頻周期為144us，每次通道切換時延遲16us，即共有160us，其中有效調(diào)頻周期為T=128us，一個通道160us，兩個通道共320us，128組總時長為40.96ms。發(fā)射信號帶寬為126MHz，有效帶寬112MHz。AD采樣率定為8MHz，在一個有效調(diào)頻周期內(nèi)（128us）采樣1024點，雷達信號處理得到最大探測距離根據(jù)公式計算686m ;調(diào)頻連續(xù)雷達的理論距離分辨率能力由有效調(diào)頻帶寬決定的分辨率能力，其可達到的距離分辨率1.34m，雷達信號處理得到最大不模糊速度根據(jù)公式計算為9.7m/s，雷達速度分辨率根據(jù)公式計算得0.15m/s。雷達實采數(shù)據(jù)做兩維FFT處理，得到兩維頻譜，從譜中可以得到速度、距離以及方位[3]。

（2）在本雷達研制初期，雷達的技術(shù)狀態(tài)還沒有固化，還有些參數(shù)不能確定，為了更加有利與優(yōu)化雷達參數(shù)，本文利用GUI圖形界面讀取雷達數(shù)據(jù)，如圖3所示，分析目標(biāo)距離增加雷達回波功率譜的變化而優(yōu)化參數(shù)，設(shè)計不同距離的不同門限，這不僅僅可以直觀數(shù)據(jù)的變化，還可以幫助我們優(yōu)化雷達門限的設(shè)置，減少室外實驗。也可優(yōu)化參數(shù)對檢測目標(biāo)角度的影響，以及可直觀讀取雷達檢測目標(biāo)速度大小和方向，達到人機交互的效果，并且給出數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

參考文獻

[1] 杜川華，龔耀寰.LFMCW雷達的距離/多普勒處理[J].電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院，2004（1）：28-31.

[2] 袁俊泉.連續(xù)波測距雷達信號分析器設(shè)計及相關(guān)理論與算法研究[D].國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2004.

[3] 秦輝，席裕庚.基于MATLAB GUI的預(yù)測控制仿真平臺設(shè)計[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2006（10）：2778-2781.