基于Matlab GUI的雷达调试显控终端设计.pdf

第 卷 第 期(总第 期)年 月火控雷达技术 ()收稿日期:作者简介:剡熠琛()女硕士研究生助理工程师 研究方向为雷达总体技术基于 的雷达调试显控终端设计剡熠琛 李雅梅 拜兵虎(西安电子工程研究所 西安)摘 要:根据某雷达总站调试中的需求借助 强大的数据处理能力、绘图工具及 编程功能设计一款适用于该雷达的 调试显控终端 该终端可以实现网络调试和 总线调试两种调试方式能够完成配置参数的下发以及雷达回报状态的解析与显示同时具备数据录取与数据分析的功能 该方法设计简单开发周期短可以大幅提高雷达调试的质量和效率关键词:调试终端数据分析 总线中图分类号:文献标志码:文章编号:()引用格式:剡熠琛李雅梅拜兵虎 基于 的雷达调试显控终端设计 火控雷达技术():/():.:引言某跟踪雷达作为某武器系统中的一个单体与其他单体之间通过 总线进行通信因为总线上单体较多 总线分配给雷达的只有两帧数据在雷达样机研制以及调试过程中涉及到信号处理、微波前端、伺服系统等多个分机为了能够在雷达调试过程中及时发现问题、解决问题仅用两帧 内容是不够的额外增加 命令可能增加总线负担、引起系统混乱因此为了兼顾雷达单体调试以及武器系统通讯链路的稳定雷达样机研制中在满足总体 总线通讯要求的基础上增加了网络通讯方式调试显控终端需要同时具备这两种通讯方式的命令下发及状态采集此外为了便于调试过程中的雷达状态分析调试终端具备数据分析功能也尤为重要 对于该雷达系统而言首先需要对雷达状态、雷达跟踪数据、伺服编码及全量数据进行解析其次在系统联调时第 期剡熠琛等:基于 的雷达调试显控终端设计搜索雷达通过 总线将目标信息发送给跟踪雷达导引跟踪雷达完成对目标的截获和跟踪 由于调试中受雷达摆放位置的影响经常需要对导引角度做修正 因此在联调时需要对导引精度进行分析以便偏差较大时能够进行修正最后跟踪雷达作为武器系统的重要组成部分其跟踪精度直接影响了整个武器系统的作战效能因此在终端中进行动飞精度分析是非常必要的我们希望设计一款调试软件能够同时实现上述功能即集雷达控制、状态显示及数据分析功能于一体 是一款功能强大的科研软件具有丰富的信号处理工具、强大的数据计算能力与实时绘图功能而且编程非常简单此外 也有自己的界面设计模块 用户图形界面()模块可方便设计出图形用户界面 适用于在雷达总站调试过程中实现数据分析、控制、显示等融为一体的软件设计 本文将借助 来实现该雷达的调试显控终端设计 软件设计与实现 软件组成根据雷达调试需求为了 界面的清晰简洁与操作简便可将其主要功能分为 网络通讯模块、指令控制模块、网络指令控制模块、雷达状态显示模块、目标信息显示模块、目标 显示模块、数据录取模块、数据分析模块 组成框图如图 所示图 软件组成框图 具体设计步骤 中创建 界面通常有两种方式:一是使用 文件直接动态添加控件利用程序编写产生对象(如、)来开发 界面二是通过 自带的 来快速建立 对象事件处理的代码可以再 文件中进行编写需修改程序代码时可快捷地在 文件中修改 显然第二种可视化编辑方法更适合编写设计大型程序 本文中选择第二种方法对调试显控终端进行设计 使用 来建立 的设计过程如下:)在 命令行窗口中输入、或者从菜单栏新建 选择 创建 界面文件新建且保存后会生成相应的 文件和 文件)可以通过在命令行输入 文件名 进入编辑界面可以在编辑界面中按照程序功能设计将所需要的控件添加到编辑界面中 常用控件有按钮()、弹出式菜单()、坐标轴()、复选框()、可编辑文本框()、静态文本()、面板()等)每一个控件都有自己的属性可以在编辑界面中双击该控件进入属性编辑器来设置或修改控件属性包括控件的名称()、文本()、标签()、位置()、使能状态()、回调函数()等各种属性 在 文件中可以通过使用、等函数来设置和获取控件属性值)回调函数()是连接界面和整个程序系统的实质性功能纽带利用回调函数实现 界面与数据计算的相互交互 编辑某控件回调函数时右击该控件在弹出菜单中点击 子菜单激活系统自动生成的()函数 表示该控件的 属性 表示当前控件的的句柄 在该回调函数下完成相应的功能程序编写即可)在界面设计完毕后可以对程序进行封装首先在 命令行窗口输入 按下回车后弹出窗口选择第一项“”在打开的窗口里点击“加号”选择打开要生成 文件的代码然后选中 最后点击 按钮完成打包生成可执行 文件 基于 的 通讯该雷达与调试终端之间通过 网络进行通讯利用 进行 通信的主要程序指令如下:)新建 对象与连接 ()新建一个 通信对象()()()()火 控 雷 达 技 术第 卷()打开终端与雷达之间的网络连接)通过 发送信息和读取()发送 ()读取)关闭()()指令控制的实现为了雷达调试的便捷性这里借助通用计算机外设 将 数据转换为以太网数据 设备具有一路/自适应以太网接口 路 接口 实现 网络和以太网网络互连互通 在接入该设备后雷达调试时的拓扑结构如图 所示图 拓扑图调试终端通过该设备可以将 命令通过 帧发送出去 一个 帧可以包含若干 帧(最多 个最少 个)一个 帧包含 个字节 帧数据格式如图 所示图 帧格式示意图其中:用于标识该 帧的类型和长度 用于表示该 帧的帧 表示 帧内容 在调试界面 指令控制模块程序编写的时候只需在回调函数中将协议中的 指令内容转换为图 格式便可以通过 帧将 指令发送出去 数据分析功能的实现该雷达的数据分析主要包括雷达状态、雷达跟踪数据、伺服编码及全量的解析导引精度分析动态检飞精度分析等 对于雷达状态、雷达跟踪数据、伺服编码及全量、导引精度分析而言不涉及过多运算按照协议对相应参数进行解析再按照需求进行一些计算即可 动态检飞精度分析中涉及到数据插值、时间对准、坐标系转换 等较为复杂本小节中主要对动态检飞精度分析的实现进行说明 图 为动态检飞精度分析流程图其具体步骤如下:)步骤:获取雷达站心位置数据目标靶机 轨迹数据雷达探测到的目标数据雷达车体的姿态数据等 其中雷达站心数据目标轨迹数据主要包括时间、经度、纬度、高度等信息该数据基于大地坐标系可标记为(、)坐标车体姿态数据包括横滚角、纵摇角、偏航角雷达观测数据包含距离、方位角、俯仰角该数据基于雷达极坐标图 精度分析流程图 )步骤:步骤 中获取的四组数据采样率不同为了精度分析的准确性需要将数据进行插值、平滑滤波处理然后将四组数据的时间进行对齐以便于做出更加客观准确的对比)步骤:将 坐标下的雷达站心数据和目标轨迹数据转换到地心地固直角坐标系标记为()坐标然后旋转平移得到目标相对于雷达站心东北天()直角坐标系下的数据最后将数据第 期剡熠琛等:基于 的雷达调试显控终端设计转换到 极坐标系)步骤:将雷达极坐标下的雷达观测数据转换到直角坐标再通过旋转将其转到 直角坐标系下最后将数据转换到 极坐标系)步骤:通过步骤 和步骤 的坐标系转换操作已将目标真值数据和雷达观测数据转换到同一坐标系下即可对受检雷达的检飞精度进行计算得到精度分析结果 终端界面实现雷达调试显控终端的设计其控件组织要简洁、合理且操作使用要方便 最终设计的该雷达调试显控终端界面如图 所示图 调试显控终端界面 )通信模块:采用“终端网络”复选框控件当选中“终端网络”复选框后回调函数会按照预先设置好的 地址、端口号打开 网络雷达与终端之间开始有数据交互取消选中“终端网络”复选框时该 网络断开数据传输中断)网络指令控制模块:当按下“发送”按钮时回调函数会调用 函数从各交互控件中获取用户设置雷达参数然后按照通信协议格式使用 协议将设置的参数打包发送给雷达信号处理机 按下“模拟”按钮时会将目标模拟设置的参数下发给雷达信号处理机)指令控制模块:按下相应功能的控件回调函数会按照 协议将 帧转换为图 格式发送给信号处理机)雷达状态、目标信息、显示模块:主要采用可编辑文本框和坐标轴控件当终端网络连通后回调函数会实时读取雷达信号处理机回报的数据并按照协议对其进行解析调用 函数将其回报内容显示在调试终端上)数据录取模块:选择存储路径后点击“存储”按钮就开始实时录取雷达回报的数据点击“停止”按钮停止存储)数据分析模块:菜单栏中的“导引精度分析”、“数据分析”和“动飞精度分析”是对录取的雷达数据进行分析的模块当选中这三个菜单时会弹出三个子界面 图 为导引精度分析子界面图 为 数据分析子界面图 为动态检飞精度分析子界面 按下“文件选择”按钮选择录取的数据文件回调函数会对该录取数据进行解析按下参数显示控件会对相应参数进行计算并绘图输出火 控 雷 达 技 术第 卷图 导引精度分析子界面图图 数据分析子界面图 动态检飞精度分析子界面 工程应用目前该调试显控终端已经应用到了该雷达总站调试中为发现问题、分析问题、解决问题提供了有力支持 正常工作时的调试终端主界面如图 所示 控制主界面左边的参数雷达会响应终端下发的指令右边显示栏会发生相应变化图 调试终端主界面 图 为某次调试过程中自检状态下的方位路幅度图 中可见其幅度为 而正常工作时自检状态下和路、方位路、俯仰路幅度均应该在 左右由此可见方位路信号有大幅衰减通过分析查找发现方位路有一处线缆不通整改之后幅度恢复雷达自检正常第 期剡熠琛等:基于 的雷达调试显控终端设计图 自检方位路幅度某次跟飞试验中为了跟飞过程中导引的准确性在雷达站标定完成后对一组数据进行导引精度分析结果如图、图 所示 图 为距离导引精度图 为角度导引精度 可根据图 的距离导引误差对其距离进行修正 由图 可见俯仰误差较大在标定准确的前提下出现大误差是不合理的通过分析发现跟踪雷达俯仰零位没进行标定重新标完零位后导引精度在正常范围图 距离导引精度图图 角度导引精度某次跟飞试验中利用图 子界面对跟踪雷达的检飞精度进行分析在 轴数据选择栏选择方位误差得到方位精度分析结果如图 所示 选择俯仰误差和距离误差同样会出现相应精度分析结果这里不再罗列图 方位精度分析结果 结束语基于 的界面设计编程简单开发快速、且界面友好而且 自身强大的数据处理能力和绘图功能有助于数据分析 在调试显控界面中集成了主要的总站调试功能能够为分析问题和系统改进提供有力支持可以大幅提高雷达的调试效率有一定的实际工程意义参考文献:董锦徐玮蒋明.基于 的雷达总调软件实现.电子科技 ():.张丽娜钱博冯永新.基于/的 通信仿真软件设计与实现.火力指挥与控制():.王正林刘明.精通:升级版.北京:电子工业出版社.牟聪王伟张明.差分 应用于机载雷达精度统计的方法研究.火控雷达技术():.田伟.雷达精度试验中 数据坐标转换及误差分析.雷达与对抗():.李娅丽忻尚芝郑春雷.基于/的数据分析界面设计.电子科技():.