摘要：雷達(dá)，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(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測定它們的空間位置。因此，雷達(dá)也被稱為“無線電定位”。雷達(dá)是利用電磁波探測目標(biāo)的電子設(shè)備。雷達(dá)發(fā)射電磁波對目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點(diǎn)的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。

　　關(guān)鍵詞：雷達(dá)信號,通信建設(shè),論文發(fā)表

　　雷達(dá)所起的作用和眼睛和耳朵相似，當(dāng)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(zhì)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(dá)設(shè)備的發(fā)射機(jī)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(dá)天線接收此反射波，送至接收設(shè)備進(jìn)行處理，提取有關(guān)該物體的某些信息(目標(biāo)物體至雷達(dá)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(fā)射脈沖與回波脈沖之間的時間差，因電磁波以光速傳播，據(jù)此就能換算成雷達(dá)與目標(biāo)的精確距離。

　　測量目標(biāo)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(jù)仰角和距離就能計算出目標(biāo)高度。

　　測量速度原理是雷達(dá)根據(jù)自身和目標(biāo)之間有相對運(yùn)動產(chǎn)生的頻率多普勒效應(yīng)。雷達(dá)接收到的目標(biāo)回波頻率與雷達(dá)發(fā)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(dá)與目標(biāo)之間的距離變化率。當(dāng)目標(biāo)與干擾雜波同時存在于雷達(dá)的同一空間分辨單元內(nèi)時，雷達(dá)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(biāo)。

　　雷達(dá)信號監(jiān)測廣泛的應(yīng)用于雷達(dá)裝備試驗、部隊訓(xùn)練等多種場合。雷達(dá)信號監(jiān)測要貫穿整個試驗過程,監(jiān)測周期長,工作單調(diào),監(jiān)測的人員容易疲憊,容易出現(xiàn)丟失重要的故障數(shù)據(jù)等情況。因此有必要開發(fā)信號自動監(jiān)測系統(tǒng)替代長期繁瑣的人工勞動。這樣既節(jié)約了人力、物力,又節(jié)約了大量的資源,還能保障記錄的數(shù)據(jù)真實可靠,及時發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。

　　在被試裝備動態(tài)試驗過程中需要實時監(jiān)測機(jī)載或地面雷達(dá)信號,以確保雷達(dá)已發(fā)出信號,頻譜儀測量雷達(dá)信號峰值功率、脈寬、重頻等參數(shù)并實時記錄數(shù)據(jù),以便于與被試裝備記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對,以驗證被試裝備的各項性能指標(biāo)。

　　當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)發(fā)出信號,自動監(jiān)測系統(tǒng)接收信號后,自動記錄數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)異常值后可進(jìn)行時時報警。整體如圖1所示:

　　一、自動測試系統(tǒng)組成原理

　　通常把以計算機(jī)為核心,在程控指令的指揮下,能夠自動完成某種測試任務(wù)而結(jié)合起來的測量儀器和其它設(shè)備的有機(jī)整體稱為自動測試系統(tǒng),簡稱ATS(AutomaticTestSystem)。

　　一般自動測試系統(tǒng)應(yīng)包括五個部分:

　　1、控制器:主要是計算機(jī),如小型機(jī)、個人計算機(jī)、微處理機(jī)、單片機(jī)等,是系統(tǒng)的指揮控制中心。

　　2、程控儀器、設(shè)備:包括各種程控儀器、激勵源、程控開關(guān)、程控伺服系統(tǒng)、執(zhí)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(wù)。

　　3、總線與接口:是連接控制器與各程控儀器、設(shè)備的通路,完成消息、命令、數(shù)據(jù)的傳輸與交換,包括機(jī)械接插件、插槽、電纜等。

　　4、測試軟件:為了完成測試任務(wù)而編制的各種應(yīng)用軟件。例如,測試主程序、驅(qū)動程序、I/O軟件等。

　　5、被測對象:隨測試任務(wù)不同,被測試對象往往是千差萬別的,由操作人員采用非標(biāo)準(zhǔn)方式通過電纜、接插件、開關(guān)等與程控儀器、設(shè)備連接。

　　二、動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)

　　自動測試系統(tǒng)采用VXI與GPIB混合結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。硬件結(jié)構(gòu)中的VXI選用Agilent公司的E1416A功率計、E1426A示波器和Racal126066微波開關(guān);在VXI主機(jī)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(guān),微波開關(guān)與頻譜儀、示波器和功率計相連接,根據(jù)測試的需要將待測信號分別送往測試儀器處理。經(jīng)處理后的測試結(jié)果由GPIB總線或VXI總線返回內(nèi)嵌式控制器,由控制器中運(yùn)行的測試軟件對測試結(jié)果作進(jìn)一步分析處。整個測試過程中微波開關(guān)和測試儀器的動作均由控制器中的測試軟件通過總線進(jìn)行自動控制。

　　三、動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)軟件

　　系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)層次如圖3所示

　　3.1自檢模塊

　　為保證測試系統(tǒng)自身處于一個可靠正確的狀態(tài),系統(tǒng)設(shè)計有自檢,系統(tǒng)通過自檢可以判斷出硬件平臺設(shè)備狀態(tài)是否正常并將故障定位到硬件平臺的模板或設(shè)備。如電源、激勵源、測量模塊、專用模塊等。專用設(shè)備均設(shè)計有自檢電路,通過啟動自檢命令實現(xiàn)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(guān)形成系統(tǒng)閉環(huán)檢查"

　　3.2數(shù)據(jù)庫管理

　　數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)各個數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的管理,如數(shù)據(jù)添加、數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)修改等。

　　在測試應(yīng)用軟件中通用主控程序完成數(shù)據(jù)庫讀取,調(diào)用相應(yīng)功能子程序及數(shù)據(jù)通訊程序等功能。對于每一被測組合均在數(shù)據(jù)庫中有一組對應(yīng)數(shù)據(jù)記錄,所有的供電電源參數(shù)、工作負(fù)載設(shè)置參數(shù)、測試通道設(shè)置參數(shù)、被測信號性能參數(shù)、測試流程參數(shù)、程控指令都存放在數(shù)據(jù)庫的記錄中。主程序根據(jù)讀取數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)記錄進(jìn)行相應(yīng)操作完成測試任務(wù),并最后將測試結(jié)果存放于數(shù)據(jù)庫中。

　　3.2參數(shù)測試系統(tǒng)軟件流程

　　軟件流程如圖4所示,當(dāng)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(jī),當(dāng)信號電平、頻率等參數(shù)指標(biāo)處于預(yù)先設(shè)置的正常范圍時,計算機(jī)按預(yù)先設(shè)定的時間間隔采集并保存數(shù)據(jù)。當(dāng)所采集的信號參數(shù)超出了正常范圍,計算機(jī)則進(jìn)行報警提示。

　　3.3數(shù)據(jù)處理模塊結(jié)構(gòu)

　　數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括誤差處理、測試數(shù)據(jù)處理、測試報告打印三個模塊。結(jié)構(gòu)如圖5所示。誤差處理模塊包括的系統(tǒng)誤差的計算,粗大誤差的剔除等功能。

　　測試數(shù)據(jù)處理的方法:保留原始測試數(shù)據(jù),尤其是達(dá)不到指標(biāo)的數(shù)據(jù),描繪數(shù)據(jù)曲線,和以前試驗的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,進(jìn)行相似度的判斷,例如相似度設(shè)為x%,能否從以前的試驗中找出類似的數(shù)據(jù),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(shù)的測試結(jié)果輸入數(shù)據(jù)庫。

　　②構(gòu)建合理的數(shù)學(xué)模型,描繪每個參數(shù)的測試曲線。

　　③對于達(dá)不道指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行比較查找出問題原因。二是從理論推導(dǎo)加上現(xiàn)場測試的環(huán)境的影響方面進(jìn)行分析。

　　④根據(jù)最終測試結(jié)果,出具測試報告,分析問題原因,提出改進(jìn)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(wù),積累了大量的原始數(shù)據(jù)。通過描繪測試曲線,進(jìn)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(shè)計方案、解決問題方法提出改進(jìn)方案。試驗結(jié)果分析流程如圖5所示:

　　結(jié)束語:

　　雷達(dá)信號自動監(jiān)測系統(tǒng)解決了在試驗、訓(xùn)練過程中雷達(dá)信號重要的測試數(shù)據(jù)丟失,測試數(shù)據(jù)無法時時采集,而且在信號監(jiān)測過程中替代長期繁瑣的手工勞動。這樣既節(jié)約了大量的資源,還能保障記錄的數(shù)據(jù)真實可靠,及時發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。