CN106293768A - 单兵雷达软件系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及雷达侦测领域，具体的说是一种单兵雷达软件系统，包括UI人机界面模块、雷达处理服务中心模块、GIS业务功能模块和雷达业务功能模块，所述UI人机界面模块与雷达处理服务中心模块信号交互相连，所述UI人机界面模块与GIS业务功能模块信号相连，所述雷达处理服务中心模块与雷达业务功能模块信号交互相连。本发明通过用多线程编程的方式来管理数据传输及数据处理，在保证用户易操作性及界面可视化的前提下，大幅度提高了整个运行速度。满足了雷达数据传输实时、数据量大，所以对软件性能有很高的要求。

Description

单兵雷达软件系统

技术领域

本发明涉及雷达侦测领域，具体的说是一种单兵雷达软件系统。

背景技术

近年来，随着宽频带高性能射频前端、数字波形产生、数字化接收机以及高性能实时计算等技术的飞速发展，雷达系统技术进入了一个新的发展时期。具体表现在：雷达系统的自由度、计算能力以及软件化编程能力得到了大幅度提高，使得雷达系统的灵活性增强，在功能和性能上具有了很大的发展潜力。

在新时期条件下，如何引导现代雷达系统的设计、研制和发展模式向更加科学合理的方向发展，以充分挖掘系统的功能和性能潜力，已经成为雷达系统技术进一步发展需要迫切回答的问题。

目前的系统大都采用传统的“以硬件技术为核心，面向专用功能”的开发模式实现，在多年的实际应用中，我们发现存在以下的问题。

(1) 雷达系统更新换代困难。由于以硬件技术为核心，所以系统的信号/数据处理系统往往是针对当时的硬件技术水平、采用专用的设计方案来实现。这导致系统研制周期很长，而且技术更新非常困难。

(2) 雷达系统功能扩展困难。由于都是采用针对专用功能的设计思想，因此系统的功能往往是固定的，不能够适应快速动态变化的战场任务需求。例如，从传统探测飞机目标的任务如果想进一步扩展到兼顾导弹目标的探测，系统的整体软硬件都需要做很大的变动。

(3) 雷达系统对用户需求的响应速度很慢。在实际应用条件下，同一型号雷达往往需要针对特定的阵地条件进行调整才能够达到最佳的匹配性能，而在传统开发模式下，很难对系统进行这样动态的调整。同样，用户使用过程中出现的一些问题，研制方往往很难在较短的时间内进行响应和改进。

(4) 雷达系统的开发不具有开放性。现有的系统往往由特定研制方研制，因此系统所有组成部分的性能均由该研制方当时的开发水平决定，不能够形成开放性的体制、用最优集成的方式来开发系统，导致系统的性能不能得到进一步优化。

发明内容

本发明的目的就是在系统整体架构中提出一系列不同层次的软硬件接口和中间件开发规范，整个系统的研制都遵循了这些规范，使得系统很好地实现了软硬件之间的解耦，为用户提供一个灵活、模块化及可视化操作的雷达软件系统。同时本发明与GIS的契合，为用户提供更加直观、高效的操作界面。

为实现上述技术目的，本发明技术方案如下：

一种单兵雷达软件系统，其特征在于：包括UI人机界面模块、雷达处理服务中心模块、GIS业务功能模块和雷达业务功能模块，所述UI人机界面模块与雷达处理服务中心模块信号交互相连，所述UI人机界面模块与GIS业务功能模块信号相连，所述雷达处理服务中心模块与雷达业务功能模块信号交互相连。

所述UI人机界面模块包括离线地图模块、系统坐标中心设定模块、敏感区设定模块、警戒区设定模块和航迹回放模块。

所述离线地图模块基于离线GoogleMap API，在桌面应用系统中内嵌第三方浏览器的方式加载本地离线地图；所述系统坐标中心设定模块实时更新雷达坐标在地图上的相对位置；所述敏感区设定模块自定义设置雷达敏感区域，目标处于该区域内，雷达才能捕捉到目标；所述警戒区设定模块自定义雷达警戒区域，目标处于警戒区域内，系统会通过音频方式进行警示；所述航迹回放模块记录目标在扫描区域内的运动轨迹。

所述GIS业务功能模块包括地图中心设定模块、敏感区域叠加模块、警戒区域叠加模块和目标航迹叠加模块。

所述地图中心设定模块通过GoogleMap API，用户能实时定位至地图中心位置；所述敏感区域叠加模块能使用户实时修改敏感区域扫描范围的半径；警戒区域叠加模块能用户实时自定义警戒区域形状及大小；所述目标航迹叠加模块能在地图上实时显示目标航迹及目标详细信息。目标详细信息具体包含目标相对雷达的方位、相对雷达的距离、相对雷达的速度及目标幅度值。

所述敏感区设定模块通过敏感区域过滤模块的处理与敏感区域叠加模块信号相连；所述警戒区设定模块通过警戒区目标过滤模块与警戒区域叠加模块信号相连；所述航迹回放模块通过所有航迹处理模块与目标航迹叠加模块信号相连。敏感区域过滤模块是指目标距离雷达的特定距离（用户可以自定义），目标处于敏感区域内才能在地图上显示出来，滤掉处于敏感区域外的目标。警戒区目标过滤模块是指目标距离雷达的特定距离（用户可自定义）目标处于警戒区域内才能显示，滤掉处于警戒区域外的目标。所有航迹处理模块是指雷达工作时间内，形成的目标航迹，帮助用户能查看目标的运动轨迹。

所述雷达业务功能模块包括信处控制模块、系统状态监控模块、通讯管理模块和伺服控制模块。

所述信处控制模块实现高低速门限的设置、高低速区分门限的设置、波形选择、频率选择、功放的开关以及STC的开关，其中STC为衰减近目标信号强度；所述系统状态监控模块实时更新雷达工作状态，包括雷达主机工作状态、多路收发模块工作状态、电源状态、伺服状态及温度信息；通讯管理模块能自由切换雷达通信模式，默认为网口通信；所述伺服控制模块能使用户自定义设置雷达扇扫中心、扇扫范围及扇扫速度，同时为用户提供自动校北、伺服系统和转速的功能；其中伺服系统指的是雷达工作模式为扇扫、转速是雷达扫描的速度，如多少转每秒，避免雷达地理位置发生变化时，读取位置信息错误。

高低速门限的设置具体是指用户自定义设置目标速度值，默认为7。

高低速区分门限的设置具体是指用户自定义设置目标的速度区分，默认值为5。

波形的选择具体是指用户可自定义选择波形，如长波、短波或长短波交替等。

频率的选择具体是指用户自定义选择频率，如频率：0、频率：1、频率：2等。

功放的开关具体是指用户自定义选择功放开关，功放打开状态能滤掉环境杂波。

STC的开关具体是指用户自定义选择STC开关，STC打开状态能滤掉近处低幅度目标。

所述雷达处理服务中心模块实现如下功能：

下位机获取目标信息：根据雷达的工作原理，下位机将雷达信号进行处理后，形成一组组点迹数据；

下位机向上位机发送目标数据：下位机将生成的点迹数据，通过与上位机拟定协议，进行数据传输；协议是技术人员之间的通信方式，目的是让上位机和下位机能够通过一些特定的数字表达信息，比如下位机发送0x01 上位机接受到的应该是30.5678。

上位机处理目标数据：上位机将获取到的数据，进行凝聚、航迹分析；

数据入库：上位机将获取到的数据，实时存储在数据库中，为态势回放和航迹回放数据请求做准备；

上位机向UI人机界面发送数据：上位机将处理后的数据，实时发送给UI层的离线地图。

UI人机界面实时显示目标信息：UI层实时显示接收到的目标信息，目标信息至少包括：目标相对雷达的方位、目标速度、目标经纬度、目标类型、目标相对雷达的距离。

本申请中的上位机是指PC机、下位机是指雷达主机。

本发明的工作流程为：

第一步：软件初始化

UI人机界面加载位于本地的离线地图，设置系统中心坐标、敏感区、警戒区及地图中心设定，同时打开通信管理界面，设置通信方式；

第二步：发送伺服控制命令

通过雷达业务功能模块中的伺服控制功能模块设置校北、转速及扇扫，向下位机发送指令，下位机开始工作，根据设置的伺服参数进行相应的扇扫；

第三步：发送信处控制命令

通过信处控制功能模块设置高低速门限、高低速区分门限、波形、频率、STC及功放，向下位机发送指令，下位机收集满足信处参数的目标数据；

第四步：数据处理

通过雷达处理服务中心模块，将上位机接受到下位机收集的目标数据，进行数据分析、处理，同时将数据存储于数据库中；

第五步：显示工作状态

软件工作过程中，所述雷达业务功能模块中的系统状态监控模块实时检测并显示其工作状态，包括：主机工作状态、多路收发模块工作状态、电源、伺服及温度状态；

第六步：显示目标信息

软件工作时，上位机处理目标数据，发送至UI人机界面，GIS界面通过敏感区域过滤、警戒区目标过滤及所有航迹处理后，在界面上进行敏感区域叠加、警戒区域叠加、及目标航迹叠加。

本发明的优点为：

1、本发明通过用多线程编程的方式来管理数据传输及数据处理，在保证用户易操作性及界面可视化的前提下，大幅度提高了整个运行速度。满足了雷达数据传输实时、数据量大，所以对软件性能有很高的要求。

2、为方便用户更加直观地查看目标数据，引入了GIS系统；引入GIS系统使目标点更加清晰地呈现在系统中，同时能够真实反馈目标所在的地理位置信息，更加形象化地表达了雷达扫描数据。解决了现有雷达系统界面相对复杂，界面单一，用户可操作性不高。

3、与现有技术相比，本发明为用户提供了更加通俗易懂的操作模式，在数据处理方面很大程度上提高了软硬件的结合效率，在数据呈现方面使雷达信号数据更加直观、准确。

附图说明

图1是本发明系统功能模块框架主流程图。

图2是系统整体逻辑结构图。

具体实施方式

实施例1

一种单兵雷达软件系统包括UI人机界面模块、雷达处理服务中心模块、GIS业务功能模块和雷达业务功能模块，所述UI人机界面模块与雷达处理服务中心模块信号交互相连，所述UI人机界面模块与GIS业务功能模块信号相连，所述雷达处理服务中心模块与雷达业务功能模块信号交互相连。本发明通过用多线程编程的方式来管理数据传输及数据处理，在保证用户易操作性及界面可视化的前提下，大幅度提高了整个运行速度。满足了雷达数据传输实时、数据量大，所以对软件性能有很高的要求。

实施例2

一种单兵雷达软件系统包括UI人机界面模块、雷达处理服务中心模块、GIS业务功能模块和雷达业务功能模块，所述UI人机界面模块与雷达处理服务中心模块信号交互相连，所述UI人机界面模块与GIS业务功能模块信号相连，所述雷达处理服务中心模块与雷达业务功能模块信号交互相连。

所述UI人机界面模块包括离线地图模块、系统坐标中心设定模块、敏感区设定模块、警戒区设定模块和航迹回放模块。

所述离线地图模块基于离线GoogleMap API，在桌面应用系统中内嵌第三方浏览器的方式加载本地离线地图；所述系统坐标中心设定模块实时更新雷达坐标在地图上的相对位置；所述敏感区设定模块自定义设置雷达敏感区域，目标处于该区域内，雷达才能捕捉到目标；所述警戒区设定模块自定义雷达警戒区域，目标处于警戒区域内，系统会通过音频方式进行警示；所述航迹回放模块记录目标在扫描区域内的运动轨迹。

所述GIS业务功能模块包括地图中心设定模块、敏感区域叠加模块、警戒区域叠加模块和目标航迹叠加模块。

所述地图中心设定模块通过GoogleMap API，用户能实时定位至地图中心位置；所述敏感区域叠加模块能使用户实时修改敏感区域扫描范围的半径；警戒区域叠加模块能用户实时自定义警戒区域形状及大小；所述目标航迹叠加模块能在地图上实时显示目标航迹及目标详细信息。目标详细信息具体包含目标相对雷达的方位、相对雷达的距离、相对雷达的速度及目标幅度值。

所述敏感区设定模块通过敏感区域过滤模块的处理与敏感区域叠加模块信号相连；所述警戒区设定模块通过警戒区目标过滤模块与警戒区域叠加模块信号相连；所述航迹回放模块通过所有航迹处理模块与目标航迹叠加模块信号相连。敏感区域过滤模块是指目标距离雷达的特定距离（用户可以自定义），目标处于敏感区域内才能在地图上显示出来，滤掉处于敏感区域外的目标。警戒区目标过滤模块是指目标距离雷达的特定距离（用户可自定义）目标处于警戒区域内才能显示，滤掉处于警戒区域外的目标。所有航迹处理模块是指雷达工作时间内，形成的目标航迹，帮助用户能查看目标的运动轨迹。

所述雷达业务功能模块包括信处控制模块、系统状态监控模块、通讯管理模块和伺服控制模块。

所述信处控制模块实现高低速门限的设置、高低速区分门限的设置、波形选择、频率选择、功放的开关以及STC的开关，其中STC为衰减近目标信号强度；所述系统状态监控模块实时更新雷达工作状态，包括雷达主机工作状态、多路收发模块工作状态、电源状态、伺服状态及温度信息；通讯管理模块能自由切换雷达通信模式，默认为网口通信；所述伺服控制模块能使用户自定义设置雷达扇扫中心、扇扫范围及扇扫速度，同时为用户提供自动校北、伺服系统和转速的功能；其中伺服系统指的是雷达工作模式为扇扫、转速是雷达扫描的速度，如多少转每秒，避免雷达地理位置发生变化时，读取位置信息错误。

高低速门限的设置具体是指用户自定义设置目标速度值，默认为7。高低速区分门限的设置具体是指用户自定义设置目标的速度区分，默认值为5。波形的选择具体是指用户可自定义选择波形，如长波、短波或长短波交替等。频率的选择具体是指用户自定义选择频率，如频率：0、频率：1、频率：2等。功放的开关具体是指用户自定义选择功放开关，功放打开状态能滤掉环境杂波。STC的开关具体是指用户自定义选择STC开关，STC打开状态能滤掉近处低幅度目标。

所述雷达处理服务中心模块实现如下功能：

下位机获取目标信息：根据雷达的工作原理，下位机将雷达信号进行处理后，形成一组组点迹数据；

下位机向上位机发送目标数据：下位机将生成的点迹数据，通过与上位机拟定协议，进行数据传输；协议是技术人员之间的通信方式，目的是让上位机和下位机能够通过一些特定的数字表达信息，比如下位机发送0x01 上位机接受到的应该是30.5678。

上位机处理目标数据：上位机将获取到的数据，进行凝聚、航迹分析；

数据入库：上位机将获取到的数据，实时存储在数据库中，为态势回放和航迹回放数据请求做准备；

上位机向UI人机界面发送数据：上位机将处理后的数据，实时发送给UI层的离线地图。

UI人机界面实时显示目标信息：UI层实时显示接收到的目标信息，目标信息至少包括：目标相对雷达的方位、目标速度、目标经纬度、目标类型、目标相对雷达的距离。

本申请中的上位机是指PC机、下位机是指雷达主机。

本发明的工作流程为：

第一步：软件初始化

UI人机界面加载位于本地的离线地图，设置系统中心坐标、敏感区、警戒区及地图中心设定，同时打开通信管理界面，设置通信方式；

第二步：发送伺服控制命令

通过雷达业务功能模块中的伺服控制功能模块设置校北、转速及扇扫，向下位机发送指令，下位机开始工作，根据设置的伺服参数进行相应的扇扫；

第三步：发送信处控制命令

通过信处控制功能模块设置高低速门限、高低速区分门限、波形、频率、STC及功放，向下位机发送指令，下位机收集满足信处参数的目标数据；

第四步：数据处理

通过雷达处理服务中心模块，将上位机接受到下位机收集的目标数据，进行数据分析、处理，同时将数据存储于数据库中；

第五步：显示工作状态

软件工作过程中，所述雷达业务功能模块中的系统状态监控模块实时检测并显示其工作状态，包括：主机工作状态、多路收发模块工作状态、电源、伺服及温度状态；

第六步：显示目标信息

软件工作时，上位机处理目标数据，发送至UI人机界面，GIS界面通过敏感区域过滤、警戒区目标过滤及所有航迹处理后，在界面上进行敏感区域叠加、警戒区域叠加、及目标航迹叠加。

本发明通过用多线程编程的方式来管理数据传输及数据处理，在保证用户易操作性及界面可视化的前提下，大幅度提高了整个运行速度。满足了雷达数据传输实时、数据量大，所以对软件性能有很高的要求。

为方便用户更加直观地查看目标数据，引入了GIS系统；引入GIS系统使目标点更加清晰地呈现在系统中，同时能够真实反馈目标所在的地理位置信息，更加形象化地表达了雷达扫描数据。解决了现有雷达系统界面相对复杂，界面单一，用户可操作性不高。

与现有技术相比，本发明为用户提供了更加通俗易懂的操作模式，在数据处理方面很大程度上提高了软硬件的结合效率，在数据呈现方面使雷达信号数据更加直观、准确。

图2是系统整体逻辑结构图。如图2所示，本发明逻辑结构包括用户操作、GIS系统、算法处理、数据存储及数据通讯。

（1）用户操作。

用户运行软件，为软件自定义雷达参数，发送配置参数至下位机，下位机进行参数解析，根据用户需求返回与之对应的目标数据。

（2）GIS系统。

在GIS系统中，用户自定义设置地图中心点（雷达当前地理坐标），设置雷达的扫描范围、警戒范围等参数，设置完成后，等待算法处理后将数据显示在GIS系统中。

（3）算法处理。

上位机获取下位机传输的数据，通过目标幅度、目标速度、目标类型及目标距离等参数，进行凝聚和航迹分析，分析后的结果发送给GIS系统，同时存储于数据库中。

（4）数据存储。

实时存储雷达扫描数据，为后续分析做准备。

（5）数据通讯。

本发明通过单兵雷达捕捉到目标数据以网口通信方式发送给上位机，上位机通过一系列算法处理后，借助内嵌浏览器的方式传输处理后的数据。

Claims (10)

1.一种单兵雷达软件系统，其特征在于：包括UI人机界面模块、雷达处理服务中心模块、GIS业务功能模块和雷达业务功能模块，所述UI人机界面模块与雷达处理服务中心模块信号交互相连，所述UI人机界面模块与GIS业务功能模块信号相连，所述雷达处理服务中心模块与雷达业务功能模块信号交互相连。

2.根据权利要求1所述的单兵雷达软件系统，其特征在于：所述UI人机界面模块包括离线地图模块、系统坐标中心设定模块、敏感区设定模块、警戒区设定模块和航迹回放模块。

3.根据权利要求2所述的单兵雷达软件系统，其特征在于：所述离线地图模块基于离线GoogleMap API，在桌面应用系统中内嵌第三方浏览器的方式加载本地离线地图；所述系统坐标中心设定模块实时更新雷达坐标在地图上的相对位置；所述敏感区设定模块自定义设置雷达敏感区域，目标处于该区域内，雷达才能捕捉到目标；所述警戒区设定模块自定义雷达警戒区域，目标处于警戒区域内，系统会通过音频方式进行警示；所述航迹回放模块记录目标在扫描区域内的运动轨迹。

4.根据权利要求1所述的单兵雷达软件系统，其特征在于：所述GIS业务功能模块包括地图中心设定模块、敏感区域叠加模块、警戒区域叠加模块和目标航迹叠加模块。

5.根据权利要求4所述的单兵雷达软件系统，其特征在于：所述地图中心设定模块通过GoogleMap API，用户能实时定位至地图中心位置；所述敏感区域叠加模块能使用户实时修改敏感区域扫描范围的半径；警戒区域叠加模块能用户实时自定义警戒区域形状及大小；所述目标航迹叠加模块能在地图上实时显示目标航迹及目标详细信息。

6.根据权利要求5所述的单兵雷达软件系统，其特征在于：所述敏感区设定模块通过敏感区域过滤模块的处理与敏感区域叠加模块信号相连；所述警戒区设定模块通过警戒区目标过滤模块与警戒区域叠加模块信号相连；所述航迹回放模块通过所有航迹处理模块与目标航迹叠加模块信号相连。

7.根据权利要求1所述的单兵雷达软件系统，其特征在于：所述雷达业务功能模块包括信处控制模块、系统状态监控模块、通讯管理模块和伺服控制模块；所述信处控制模块实现高低速门限的设置、高低速区分门限的设置、波形选择、频率选择、功放的开关以及STC的开关；所述系统状态监控模块实时更新雷达工作状态，包括雷达主机工作状态、多路收发模块工作状态、电源状态、伺服状态及温度信息；通讯管理模块能自由切换雷达通信模式，默认为网口通信；所述伺服控制模块能使用户自定义设置雷达扇扫中心、扇扫范围及扇扫速度，同时为用户提供自动校北、伺服系统和转速的功能。

8.根据权利要求1所述的单兵雷达软件系统，其特征在于：所述雷达处理服务中心模块实现如下功能：

下位机获取目标信息：根据雷达的工作原理，下位机将雷达信号进行处理后，形成一组组点迹数据；

下位机向上位机发送目标数据：下位机将生成的点迹数据，通过与上位机拟定协议，进行数据传输；

上位机处理目标数据：上位机将获取到的数据，进行凝聚、航迹分析；

数据入库：上位机将获取到的数据，实时存储在数据库中，为态势回放和航迹回放数据请求做准备；

上位机向UI人机界面发送数据：上位机将处理后的数据，实时发送给UI层的离线地图。

9.根据权利要求1所述的单兵雷达软件系统，其特征在于：UI人机界面实时显示目标信息：UI层实时显示接收到的目标信息，目标信息至少包括：目标相对雷达的方位、目标速度、目标经纬度、目标类型、目标相对雷达的距离。

10.根据权利要求1所述的单兵雷达软件系统，其特征在于：本发明的工作流程为：

第一步：软件初始化

UI人机界面加载位于本地的离线地图，设置系统中心坐标、敏感区、警戒区及地图中心设定，同时打开通信管理界面，设置通信方式；

第二步：发送伺服控制命令

通过雷达业务功能模块中的伺服控制功能模块设置校北、转速及扇扫，向下位机发送指令，下位机开始工作，根据设置的伺服参数进行相应的扇扫；

第三步：发送信处控制命令

通过信处控制功能模块设置高低速门限、高低速区分门限、波形、频率、STC及功放，向下位机发送指令，下位机收集满足信处参数的目标数据；

第四步：数据处理

通过雷达处理服务中心模块，将上位机接受到下位机收集的目标数据，进行数据分析、处理，同时将数据存储于数据库中；

第五步：显示工作状态

软件工作过程中，所述雷达业务功能模块中的系统状态监控模块实时检测并显示其工作状态，包括：主机工作状态、多路收发模块工作状态、电源、伺服及温度状态；

第六步：显示目标信息

软件工作时，上位机处理目标数据，发送至UI人机界面，GIS界面通过敏感区域过滤、警戒区目标过滤及所有航迹处理后，在界面上进行敏感区域叠加、警戒区域叠加、及目标航迹叠加。