机载相控阵雷达模拟器软件及接口.pdf

发布时间：2022-06-06 发布人：admin 分类：说明书资料大小：3.05M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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封面

文摘

英文文摘

独创性声明和关于论文使用授权的说明

第一章引言

1.1雷达模拟的主要方法

1.2雷达视频模拟器的实现手段

1.3雷达视频模拟器的模拟过程

1.4国外雷达信号模拟器的研究发展概况

1.5国内雷达信号模拟器的研究发展概况

1.6本课题的主要工作

第二章雷达模拟基本理论

2.1基本雷达方程

2.2几种常见的雷达信号

2.2.1均匀脉冲串信号

2.2.2相位编码信号

2.2.3线性调频信号

2.3点目标回波模型

2.4雷达杂波模型

2.5常规脉冲的地面杂波模拟

2.5.1瑞利分布杂波模拟

2.5.2韦伯尔分布杂波模拟

2.6相位编码信号的地面杂波模拟

2.7线性调频信号的地面杂波模拟

第三章应用程序设计

3.1 VC++基本概念

3.2系统主机软件的几个重要的数学模型

3.2.1天线波束方向图数学模型

3.2.2杂波数学模型的建立

3.3程序设计

3.3.1软件设计方案

3.3.2参数输入

3.3.3杂波功率谱计算与数据产生

3.3.4目标模拟

3.3.5噪声模拟

3.3.6视图窗口及运行信息显示

3.3.7文件与数据操作

3.3.8系统主机软件界面

第四章Windows2000设备驱动程序设计

4.1 WDM驱动程序概述

4.2 WDM开发工具简介

4.3应用程序和WDM的通信

4.4驱动程序接口

第五章PCI接口卡设计

5.1 PCI规范介绍

5.1.1 PCI局部总线的特点

5.1.2 PCI总线传输机制

5.2使用PCI专用芯片设计PCI产品

5.2.1 S5920的特点

5.2.2 S5920的功能模块

5.3 PCI卡设计

5.3.1设计任务

5.3.2功能实现

5.3.3 EPLD在PCI卡设计中的应用

5.3.4板卡制作

5.4小结

第六章硬件与软件的调试

6.1 PCI接口卡硬件配置及调试

6.2设备驱动程序调试

6.3硬件与软件的联调

第七章结论

参考文献

致谢

个人简历

电子科技大学硕士学位论文机载相控阵雷达模拟器软件及接口姓名：周云申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：向敬成;汪学刚20030401

，!。，，。』量圣坠堡圣薹窒呈垒室圣，，，，。，。。，。。，。，，一摘要f随着雷达技术的飞速发展，雷达的功能日趋复杂，相应的雷达系统的设计、调试和维护也变得更加困难，于是对雷达信号模拟器的研制成为近几年国内外军事领域的重点之一。雷达信号模拟器能够较为灵活的配置多种雷达参数和环境参数，模拟多种情况下的雷达回波，同时它能够大大降低雷达在研制和实验阶段的费用，具有很高的经济价值。本课题以某机载相控阵雷达模拟器的研制为背景，对雷达杂波和目标回波进行数学建模，产生相应的目标数据和杂波数据，并通过计算机PCI总线，将生成的数据文件加载到雷达模拟器的存储器中。产7本课题的主要工作包括：一、对机载相控阵雷达的杂波功率谱进行数学建模，采用沿距离门一等多普勒线区域积分的方法求解杂波功率谱。二、利用零记忆非线性变换法实现机载相控阵雷达常规脉冲情况下的瑞利分布、韦伯尔分布的地面杂波模拟。三、基于MicrosoftVisualC++的面向对象程序设计，完成相控阵雷达模拟器的主机软件的部分设计和升级工作。该软件通过设置雷达和载机参数，产生相应的回波数据，并进行数据分析和显示；建立雷达模拟器控制平台，发送控制命令，监控模拟器运行状态；完成雷达模拟器与主机的数据交互，数据加载和目标回显。软件预留可扩展接口，便于添加新的模块功能。四、完成基于计算机PCI总线的专用接口卡的研制，使用AMCCS5920PCI专用接口芯片和EPLD设计完成PCI总线到模拟器数据总线的转换，完成主控计算机与模拟器的所有数据交换工作。五、完成对PCI卡基于Windows2000平台的WDM设备驱动程序的开发和调试。关键词：机载相控阵雷达；雷达模拟；杂没}PCI总线；WDM；

ABSTRACTWithmerapiddevelopmentofmodemradar，thefunctionofmodemradarismoreanmorecomplex．Itbecomesmoredifficultyinradarsystemresearch，development，radarsystemtesting，trainingetc…SotheresearchonRadarSignalSimulatorbecomesoneoftheemphasisinmartialarea．TheRadarSimulatorcarlbeconfiguredwithmultiparameterofradarandsurroundingflexibly，andgeneratemultikindsofechosignalofradar．Itreducethecostofradarresearchandtestingefficiently．ThisprojectbasedontheresearchofPDRadarSimulator．givethemathematicmodelofthegroundclutterandtarget，generatethedataofthem．ThenthedatahasbeentranslatedtothememoryofthesimulatorbyaPCIcard．Themainlyworkofthisproject：lAmathematicmodelofthegroundcluRerforAirbornePDRadarisestablishedandtheclutterpowerspectrumiscalculatedbythemethodofintegratingreflectedenergybetweenconstantDopplerlociinrange—gatecircle．2RayleigyandWeibulldistributiongroundclutterforAirbornePhasedArrayRadar(APAR)generalpulsesignalwassimulatewithmethodofzeromemorynonlineartransform．3APARsimulatorsystemsoftwareforAPARechoenvironmentsetting，simulationsignalgeneratingandsimulatorcontroletc．，isdevelopedinMicrosoftVisualC++environmentwithobjectorienteddesignmethodUsercallsetradarenvironmentparameterofradarandthecarrier．FunctionsuchasAP根clutterandtargetsdatageneration，analyzing，storing，viewing，loadingandsimulatorcontroletc，areprovide．Ohjeerorienteddesignmethodenhancedthesoftwaremodularizationandprogramreusecapability,it’Salsoeasytomaintenanceprogramsourcecode．4APCIcardisdesignedtotranslatethedatafromthecomputerandsimulator．$5920andtheEPLDiSusedinthedesign．5ThedriverofthePC／cardisdevelopedbyWDMKeywords：airbornephasedarrayradar；radarsimulation；clutter；PCIbus；WDMII

独创性声明本人声明所里交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：山D年r月伽日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名．．2翅垒导师签名：匆苏戎日期：矿)年，月p日

电子科技大学硕士学位论文第一章引言随着雷达技术的飞速发展，雷达信号模拟技术受到国内外的重视。雷达信号模拟器是数字模拟技术与雷达技术相结合的产物，它通过模拟的方法产生雷达回波信号，以便在实际雷达系统前端不具备的条件下，对雷达系统的后级进行调试。特别是现代雷达功能越来越复杂，对其各部分及系统的调试和测试变得越来越困难，外场实验和调试成本高，要求系统大、设备全。因此，研制各种各样的雷达信号模拟器具有很高的实用性和经济性。而且，随着电子干扰与反干扰技术的迅速发展，如何测试和评估电子干扰与反干扰效果也逐渐成了一个难题。通过雷达信号模拟器，可以在雷达模拟的雷达回波中加入各种类型的干扰，因而可以方便地对雷达的抗干扰能力进行全面的测试。由于雷达信号模拟器在雷达调试、性能评估和设备维护等方面的重大用途，雷达信号模拟技术不断发展，已成为雷达技术的一个重要分支。尤其在近几年，雷达信号模拟器的研制已成为国内外军事研究领域的一个热门研究方向。本章首先概述常用的雷达模拟方法、雷达模拟器的实现手段和雷达模拟器的模拟过程，然后介绍国内外雷达信号模拟器的研究发展概况，最后介绍本文的主要工作。1．1雷达模拟的主要方法雷达模拟有两种基本方法：功能模拟和相干视频信号模拟。功能模拟是雷达模拟的最简单的方法，它没有利用信号的相位信息，只能描述雷达的简单功能，因而这类模拟的用途很有限。相干视频信号模拟利用了信号的相位信息，它的基本定义，就是要逼真地复现既包含振幅又包含相位的相干视频信号，复现这种信号的发射、在空间传播、经散射体反射、以及在接收机内进行处理的全过程。只要所提供的基本的目标模型和环境模型足够好，就可以使相于视频信号模拟的精度很高。也就是说，相干视频信号模拟的逼真度，主要是受目标模型和雷达环境模型的限制。

电子科技大学硕士学位论文进行雷达信号模拟时，目标模拟需要建立与目标雷达截面积、目标起伏、目标航迹、目标运动速度、回波信号形式等参数有关的数学模型。其中目标距离的模拟可以由信号延时实现；目标多普勒频率的模拟可以采用视频模拟方法，或者在高频对目标信号进行多普勒调制。杂波模拟的实质是产生具有一定概率分布的相关随机序列。目前有两种具有代表性的方法：球不变随机过程法(SphericallyInvariantRandomProcesses)和零记忆非线性变换法(ZeroMemoryNonlinearity)。球不变随机过程法的基本思路是：先产生一个相关的高斯随机过程，然后用具有所要求的概率密度函数的随机序列进行调制。这种方法受所求序列的阶数及自相关函数的限制，同时计算量非常大，不易形成快速算法。零记忆非线性变换法的基本思路是：首先产生相关的高斯随机序列，然后再经过非线性变换得到需要的相关非高斯序列。这种方法比较经典，BedeLiu对其进行了比较完整的理论分析。1．2雷达视频模拟器的实现手段雷达信号模拟器的种类很多，如射频信号模拟器、中频信号模拟器、视频信号模拟器等。通过一定的处理过程，雷达视频信号还可以被转换成雷达中频信号和雷达射频信号。因而，雷达回波信号的模拟一般都是在视频阶段进行的。由于雷达的许多功能是由雷达信号处理机完成的，这就要求雷达视频信号模拟器能够模拟多种参数的目标回波、杂波、噪声、干扰信号等，以便能够适应调试和测试具有非常复杂功能的信号处理机的多种需要。雷达视频信号模拟器现在大多采用数字方法实现，并且利用通用微机的强大计算能力和良好的人机接口界面，完成多种目标回波信号、杂波、噪声、干扰等数据的形成和参数设置。根据雷达视频信号模拟器与通用微机的结合方式的不同，雷达视频信号模拟器的实现可分为以下三种类型：(1)全硬件实现；(2)微机+D／A插卡；(3)微机+模拟器DSP组合。类型l全通过硬件来实现，实时计算出符合要求的每一时刻的目标回波信号、杂波、干扰强度，然后通过D／A输出形成模拟信号。该方案硬件量大、数

电子科技大学硕士学位论文据重复性小、仿真度好。类型2和类型3采用通用微机计算目标回波、杂波和干扰强度，形成数据文件。类型2通过DMA，数据直接输出至D／A插卡，形成视频模拟信号；该方案受DMA数据传输率的限制，当模拟信号路数多时，模拟信号时间量化变粗。类型3中，数据传输至模拟器DSP组合，DSP对数据再进行进～步的处理，形成更加丰富的信号数据，然后输出数字信号或通过D／A转变。输出模拟信号；该方案灵活性好，数据量适中，容易扩充。1．3雷达视频模拟器的模拟过程当雷达视频信号模拟器采用“微机+模拟器DSP组合”时，其信号模拟过程如图1-1所示。图l-I雷达视频唐号模拟过程框图①参数输入通过通用微机的键盘、鼠标等输入设备，输入目标速度、高度和位置，雷达工作参数等各种计算回波数据时所需要的参数，以便计算回波数据时使用；②数据库的产生采用通用微机产生所需模拟的目标、背景信号数据库，即产生满足某种特性的目标、符合特定幅度和谱分布的杂波和干扰信号在特定雷达参数下的回波采样数值；⑨数据传输把微机产生的模拟信号数据及有关参数传输至具有DSP的模拟器组合；④数据实时再处理如果回波信号的每～个样本模拟数据都要数据库提供，则数据库必然非常庞大，丽这要受到数据传输时间和模拟器组合存储容量的限制。因此数据库提供的数据是基本的核数据，数据实时再处理就是根据核数据和参数实时产生各种目标数据，重新组织和调度杂波和干扰数据；⑤信号输出按雷达定时信号要求输出数字模拟信号，或通过D／A转换等进一步的处理，输出模拟回波信号和射频信号。

电子科技大学硕士学位论文1．4国外雷达信号模拟器的研究发展概况最早的雷达模拟器是20世纪50年代R．K．Moore在Kansas大学用水箱和压电传感器完成的声学仿真器：它复现了雷达信号的的传播、延迟、反射与接收。在后来的半个世纪里，随着大规模集成电路、计算机技术、数字信号处理技术和雷达技术的发展，雷达系统模拟领域也有了飞速发展。国外有关雷达模拟器研究的报导很多，有许多公司专业从事雷达模拟器研究，下面列举几种有代表性的最新雷达模拟器产品，并做简要介绍：①美国KORElectronics公司的数字化雷达环境模拟器(DigitalRadarEnvironmentSimulator--D—RES)采用了VME总线结构和多处理器结构等最新的计算机／DSP技术，系统模块化设计，可以同时产生大量高度逼真的目标、杂波和干扰回波，能够提供数字、中频、射频形式的雷达回波信号。主机采用基于奔腾处理器的Pc机，主机软件采用了图形化用户界面(GUI)，可以完成杂波环境的设置以及维护功能(如内嵌测试)。GUI允许操作人员利用工具库中的目标、杂波、天线方向图等组件方便地定义雷达回波环境，可以通过用户定义表输入或修改保存到库中的数据文件。主机同时可以检测并控制雷达环境模拟过程。由于RES采用VME总线结构，因此以工业标准、高速、模块化的解决方案解决了与复杂的雷达系统实时接口的问题。这种结构也扩充了系统的兼容性，通过微处理器茅DDSP技术增强了系统的性能，可以根据需要灵活扩充系统。网i2|)Rtl5系统陶I3DRES圭机

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