摘要：雷達，是英文Radar的音譯，源于radio detection and ranging的縮寫，原意為"無線電探測和測距"，即用無線電的方法發現目標并測定它們的空間位置。因此，雷達也被稱為“無線電定位”。雷達是利用電磁波探測目標的電子設備。雷達發射電磁波對目標進行照射并接收其回波，由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。
關鍵詞：雷達信號,通信建設,論文發表
雷達所起的作用和眼睛和耳朵相似，當然，它不再是大自然的杰作原理，同時，它的信息載體是無線電波。 事實上，不論是可見光或是無線電波，在本質上是同一種東西，都是電磁波，在真空中傳播的速度都是光速C，差別在于它們各自的頻率和波長不同。其原理是雷達設備的發射機通過天線把電磁波能量射向空間某一方向，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波;雷達天線接收此反射波，送至接收設備進行處理，提取有關該物體的某些信息(目標物體至雷達的距離，距離變化率或徑向速度、方位、高度等)。
測量距離原理是測量發射脈沖與回波脈沖之間的時間差，因電磁波以光速傳播，據此就能換算成雷達與目標的精確距離。
測量目標方位原理是利用天線的尖銳方位波束，通過測量仰角靠窄的仰角波束，從而根據仰角和距離就能計算出目標高度。
測量速度原理是雷達根據自身和目標之間有相對運動產生的頻率多普勒效應。雷達接收到的目標回波頻率與雷達發射頻率不同，兩者的差值稱為多普勒頻率。從多普勒頻率中可提取的主要信息之一是雷達與目標之間的距離變化率。當目標與干擾雜波同時存在于雷達的同一空間分辨單元內時，雷達利用它們之間多普勒頻率的不同能從干擾雜波中檢測和跟蹤目標。
雷達信號監測廣泛的應用于雷達裝備試驗、部隊訓練等多種場合。雷達信號監測要貫穿整個試驗過程,監測周期長,工作單調,監測的人員容易疲憊,容易出現丟失重要的故障數據等情況。因此有必要開發信號自動監測系統替代長期繁瑣的人工勞動。這樣既節約了人力、物力,又節約了大量的資源,還能保障記錄的數據真實可靠,及時發現故障點。
在被試裝備動態試驗過程中需要實時監測機載或地面雷達信號,以確保雷達已發出信號,頻譜儀測量雷達信號峰值功率、脈寬、重頻等參數并實時記錄數據,以便于與被試裝備記錄的數據進行比對,以驗證被試裝備的各項性能指標。
當標準雷達發出信號,自動監測系統接收信號后,自動記錄數據,發現異常值后可進行時時報警。整體如圖1所示:
一、自動測試系統組成原理
通常把以計算機為核心,在程控指令的指揮下,能夠自動完成某種測試任務而結合起來的測量儀器和其它設備的有機整體稱為自動測試系統,簡稱ATS(AutomaticTestSystem)。
一般自動測試系統應包括五個部分:
1、控制器:主要是計算機,如小型機、個人計算機、微處理機、單片機等,是系統的指揮控制中心。
2、程控儀器、設備:包括各種程控儀器、激勵源、程控開關、程控伺服系統、執行元件,以及顯示、打印、存儲記錄等器件,能夠完成一定的具體的測試、控制任務。
3、總線與接口:是連接控制器與各程控儀器、設備的通路,完成消息、命令、數據的傳輸與交換,包括機械接插件、插槽、電纜等。
4、測試軟件:為了完成測試任務而編制的各種應用軟件。例如,測試主程序、驅動程序、I/O軟件等。
5、被測對象:隨測試任務不同,被測試對象往往是千差萬別的,由操作人員采用非標準方式通過電纜、接插件、開關等與程控儀器、設備連接。
二、動態監測系統總線結構
自動測試系統采用VXI與GPIB混合結構,其結構框圖如圖2所示。硬件結構中的VXI選用Agilent公司的E1416A功率計、E1426A示波器和Racal126066微波開關;在VXI主機箱外,通過GPIB總線電纜連接臺式儀器HP8563E頻譜儀。
工作原理是天線將接收的所有待測信號通過信號接口適配器后送往微波開關,微波開關與頻譜儀、示波器和功率計相連接,根據測試的需要將待測信號分別送往測試儀器處理。經處理后的測試結果由GPIB總線或VXI總線返回內嵌式控制器,由控制器中運行的測試軟件對測試結果作進一步分析處。整個測試過程中微波開關和測試儀器的動作均由控制器中的測試軟件通過總線進行自動控制。
三、動態監測系統軟件
系統功能模塊結構層次如圖3所示
3.1自檢模塊
為保證測試系統自身處于一個可靠正確的狀態,系統設計有自檢,系統通過自檢可以判斷出硬件平臺設備狀態是否正常并將故障定位到硬件平臺的模板或設備。如電源、激勵源、測量模塊、專用模塊等。專用設備均設計有自檢電路,通過啟動自檢命令實現通過自檢電纜把激勵儀器和測量儀器通過測試通道(低頻、高頻、微波)開關形成系統閉環檢查"
3.2數據庫管理
數據庫管理系統負責各個數據庫內容的管理,如數據添加、數據刪除、數據修改等。
在測試應用軟件中通用主控程序完成數據庫讀取,調用相應功能子程序及數據通訊程序等功能。對于每一被測組合均在數據庫中有一組對應數據記錄,所有的供電電源參數、工作負載設置參數、測試通道設置參數、被測信號性能參數、測試流程參數、程控指令都存放在數據庫的記錄中。主程序根據讀取數據庫中的相應記錄進行相應操作完成測試任務,并最后將測試結果存放于數據庫中。
3.2參數測試系統軟件流程
軟件流程如圖4所示,當頻譜儀通過天線收到信號,通過GPIB接口卡將信號傳給計算機,當信號電平、頻率等參數指標處于預先設置的正常范圍時,計算機按預先設定的時間間隔采集并保存數據。當所采集的信號參數超出了正常范圍,計算機則進行報警提示。
3.3數據處理模塊結構
數據處理子系統包括誤差處理、測試數據處理、測試報告打印三個模塊。結構如圖5所示。誤差處理模塊包括的系統誤差的計算,粗大誤差的剔除等功能。
測試數據處理的方法:保留原始測試數據,尤其是達不到指標的數據,描繪數據曲線,和以前試驗的原始數據進行比較,進行相似度的判斷,例如相似度設為x%,能否從以前的試驗中找出類似的數據,快速的確定故障原因并提出解決方法。
具體步驟:
①將每個試驗各個參數的測試結果輸入數據庫。
②構建合理的數學模型,描繪每個參數的測試曲線。
③對于達不道指標的數據進行分析,一是從以前的試驗的測試曲線中查找與該測試曲線類似的曲線,進行比較查找出問題原因。二是從理論推導加上現場測試的環境的影響方面進行分析。
④根據最終測試結果,出具測試報告,分析問題原因,提出改進方案。我實驗室參加了本單位大部分的試驗項目,完成了大量的測試任務,積累了大量的原始數據。通過描繪測試曲線,進行相似度的比較,從以前的試驗中找出類似的曲線,找出問題的原因并參考以前試驗的設計方案、解決問題方法提出改進方案。試驗結果分析流程如圖5所示:
結束語:
雷達信號自動監測系統解決了在試驗、訓練過程中雷達信號重要的測試數據丟失,測試數據無法時時采集,而且在信號監測過程中替代長期繁瑣的手工勞動。這樣既節約了大量的資源,還能保障記錄的數據真實可靠,及時發現故障點。
