CN108919213A - 一种机载雷达同步在线分析系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机载雷达同步在线分析系统，其包括：存储模块，存储模块用于存储自雷达记录仪发送而来的原始数据；控制模块，控制模块用于控制存储于雷达记录仪中原始数据的发送；数据分解模块，数据分解模块接收原始数据，并对所示原始数据进行分解以得到帧头数据和采样包数据，并输出原始数据分解的分解判断信息；信号处理模块，信号处理模块用于对采样包数据进行计算，得到机载雷达对探测目标的距离门和频率门；数据处理模块，数据处理模块用于分机模块的状态判决；显示模块，显示模块用于显示上述状态判决信息及分解判断信息。本发明在不影响机载雷达正常工作的情况下，能够对机载雷达的工作状态进行同步分析。

Description

一种机载雷达同步在线分析系统
技术领域
本发明属于机载雷达系统调试与分析技术领域，尤其涉及一种机载雷达同步在线系统。
背景技术
机载雷达是典型的多功能雷达，一般包含了空空、空地、空海和导航等30多个工作状态。在机载雷达工作状态调试中，需要雷达记录仪记录雷达工作信息，以便雷达系统工作人员能够对雷达数据进行回放，进而对机载雷达工作信息进行分析。
现有的雷达回放系统普遍采用光纤通道向雷达记录仪中录入原始信息，然后通过雷达记录仪控制器向记录仪发送回放指令，雷达记录仪将记录的原始信息发送到雷达处理机进行处理，将处理结果显示在显示器上。
处理机的处理结果一般是包含帧头分解状态字(帧头分解正确0或分解错误1)、包分解状态字(包分解正确0或包分解错误1)、采样数据频谱、各分机状态判决(正常工作0或非正常工作1)等内容的信息。
图1所示为某雷达二维频谱图，图中椭圆区域为未被检测出来的高度线杂波，通过雷达回放系统可对二维频谱进行回放，以观察雷达工作情况。
但由于机载雷达的分机包括了天线、电源、射频、数字下变频、总线、信号处理等多个模块，而雷达回放系统在雷达工作状态调试过程占用了信号处理模块的资源，导致雷达回放系统不能和机载雷达同时工作，不能对雷达工作状态信息进行实时监测。
发明内容
本发明的目的是提供一种机载雷达同步在线分析系统，用于解决上述问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种机载雷达同步在线分析系统，所述同步在线分析系统包括：
存储模块，所述存储模块用于存储自雷达记录仪发送而来的原始数据；
控制模块，所述控制模块用于控制存储于所述雷达记录仪中原始数据的发送；
数据分解模块，所述数据分解模块接收所述原始数据，并对所示原始数据进行分解以得到帧头数据和采样包数据，并输出原始数据分解的分解判断信息；
信号处理模块，所述信号处理模块用于对所述采样包数据进行计算，得到机载雷达对探测目标的距离门和频率门；
数据处理模块，所述数据处理模块用于分机模块的状态判决；
显示模块，所述显示模块用于显示上述状态判决信息及分解判断信息。
进一步的，所述存储模块为光纤转储卡。
进一步的，所述雷达记录仪发送所述原始数据的控制过程包括每次转发给所述存储模块的数据大小及存储位置。
进一步的，所述数据分解模块包括帧头分解模块及包分解模块，所述帧头分解模块用于分解所述帧头数据，所述包分解模块用于分解采用包数据。
进一步的，所述帧头分解模块分解过程包括：
持续检测所述原始数据直至检测到所述帧头数据中的帧头开始标记；
向后跳过第一数量的帧数据后，检测之后的第二数量的帧头数据是否为帧头结束标记，若是，则帧头分解模块结束工作，若不是，则向前跳过第三数量的帧数后，重复上述步骤。
进一步的，所述帧头分解模块结束工作后，所述包分解模块开始分解所述采样包数据，所述包分解模块分解过程包括：
根据所述采样包数据的数据包个数M及每个数据包的长度N并计算所述采样包数据长度M*N；
获取所述采样包数据的包头，并向后跳过预设长度数据后检测所述采样包数据的包尾，若为结束标志，则将所述采样包数据分解为M个包数据，若不为结束标志，则向前跳过预定长度数据后重新检测采用包数据包头，重复上述步骤，直至所述采样包数据分解正确。
进一步的，所述信号处理模块包括频谱计算模块，所述频谱计算模块用于根据得到的采样数据计算得到脉冲压缩结果，并根据所述脉冲压缩结果获得相参积累结果。
进一步的，所述信号处理模块还包括恒虚警检测模块，所述恒虚警检测模块用于对二维频谱通道上的目标进行检测，得到目标的距离门和频率门。
进一步的，所述状态判决信息包括正常和非不正常两种状态。
本发明的机载雷达同步在线分析系统架构简单，在不影响机载雷达正常工作的情况下，能够对机载雷达的工作状态进行同步分析，对机载雷达出现的故障问题进行排查与定位，降低了机载雷达工作状态调试的复杂度，提高了工作效率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为某雷达二维频谱图。
图2为本发明的机载雷达同步在线分析系统结构组成图。
图3为本发明已实施例的机载雷达同步在线分析系统结构组成图。
图4为本发明中原始数据一帧结构图。
图5为本发明中帧头组成结构图。
图6为本发明中每包组成结构图。
图7为本发明中帧头分解模块处理流程示意图。
图8为本发明中包分解模块处理流程示意图。
图9为本发明中频谱计算模块处理流程示意图。
图10为本发明一实施例的恒虚警检测结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
如图2所示，本发明的机载雷达同步在线分析系统与雷达系统的雷达记录仪通过网线和光纤相连。网线采用千兆网线，同步在线分析系统通过千兆网线向雷达记录仪发送控制指令，控制雷达记录仪的工作方式和传输数据信息。光纤的接口类型为光口，链路协议为RapidIO高速串口协议，一路高速串口可以达到24Gbps的数据传输速率。同步在线分析系统通过光纤接收到来自雷达记录仪的原始数据，对原始数据进行实时分解、计算和分析，并将处理结果进行显示。
如图3所示，本发明的机载雷达同步分析系统包含控制模块、存储模块、数据分解模块、信号处理模块、数据处理模块、显示模块。
控制模块，用于向雷达记录仪发送控制指令，控制原始数据的发送。其中，控制过程既包括控制雷达记录仪每次转发给同步在线分析系统的数据大小，也包括控制转发数据在同步在线分析系统的存储位置。
存储模块，即光纤存储卡，具有大容量、传输速度快等优点，用于存储雷达记录仪传输而来的原始数据。
数据分解模块，数据分解模块接收所述原始数据并对上述原始数据按帧进行分解。原始数据是由帧构成的，一帧数据由帧头和多个数据包构成，如图4所示。
每一帧的帧头由开始标志、帧头数据(工作状态信息、波形信息、姿态角信息、信号处理控制信息、信号处理输出信息、天线状态信息、射频状态信息)和结束标志等部分组成，其结构组成如图5所示。
每一包是由包头开始标志、包头数据(惯导信息、各通道采样最大值)、包头结束标志、各通道采样数据和包体结束标志共同组成，包结构如图6所示。
数据分解模块包含帧头分解和包分解两个子模块，帧头分解子模块用于提取当帧雷达的工作状态、波形参数、姿态角、信号处理控制、信号处理输出、跟踪、分机模块状态等信息。帧头分解子模块首先检测帧头开始标志、然后跳过4200个字节的帧头数据长度，读取接下来的4个字节，如果不是帧头结束标志则提示帧头数据长度错误，后退1000个字节重新检测帧头开始标志。读取帧头数据时先按照无符号整形统一读取，然后按照约定的类型转换关系将其转换成整型或者浮点型，将帧头记为W。帧头分解子模块处理流程如图7所示。
包分解子模块根据帧头分解子模块波形参数中读取该帧的数据包个数M、一包的数据长度N字节，计算M个包的总长度为M*N个字节。读取第1包的包头开始标志，然后跳过M*N-4个字节，读取接下来的4个字节，如果不是第M包结束标志则提示包数据长度错误，后退1000个字节重新检测帧头开始标志。如果包数据长度正确，按包读取各个通道数据。包分解子模块处理流程如图8所示。
信号处理模块，对包分解子模块得到的各通道采样数据进行处理得到被检测目标的距离、速度等信息。处理过程包含频谱计算、恒虚警检测等。频谱计算子模块包含脉冲压缩和相参积累两部分，其流程图如图9所示，得到第i通道的采样数据为si(p,q)，脉冲压缩匹配函数为h(p)＝exp(-jπkp2)，p＝-P/2+1:P/2，其中k为帧头波形参数中线性调频信号的调频斜率，P为帧头波形参数中脉冲宽度内的采样点数，然后将两者进行频域复乘
temp(n,q)＝FFT(h(p))*FFT(si(p,q))
其中：FFT为快速傅里叶变换，其公式为PF为波形参数中脉冲压缩点数，然后对矩阵的每一列再进行FFT得到脉冲压缩结果CRi(n,q)。相参积累是对CRi(n,q)的每一行进行FFT，得到的结果为SRi(n,q)。
恒虚警检测模块用于对二维频谱通道1(即和路信号)SR1(n,q)上的目标进行检测，得到目标的距离门和频率门。恒虚警检测的结构图如图10所示，当检测M点时，白色部分设置为保护带，保护带宽度为3个距离门或频率门，黑色部分为检测点M的参考区参考区的均值如果检测点M处的|SR1(nM,qM)|大于KY，其中K为特定的常数，则该检测点就是目标，将目标的距离门记为nM，频率门记为qM。
数据处理模块，将信处模块得到的距离门和频率门与帧头W中信处输出信息中的目标距离门、频率门对比，判断雷达信号处理机是否检测正常，同时读取帧头中各分机的状态信息，判断各个分机是否正常工作。数据处理模块包含信号处理状态判决子模块、天线状态判决子模块、射频状态判决子模块。
信号处理状态判决子模块将恒虚警检测子模块得到的目标的距离门nM，频率门qM与帧头分解中W的信号处理输出信息中得到的目标距离门、频率门进行对比，如果完全相同，则输出目标检测正常，否则输出目标检测异常。
天线状态判决子模块将帧头分解得到的W提取天线温度信息，如果天线温度超过50℃，则提示天线温度超温，否则输出天线温度正常。
射频状态判决子模块将帧头分解得到的W提取各通道自检状态字，如果为0则各通道状态正常，否则提示射频通道输出异常。
除信号处理判决外，本发明中其余所有分机状态判决均可以由数据分解模块产生的分机状态信息直接显示于显示模块，而不需信号处理模块及数据处理模块的参与。
最后，显示模块将数据分解、信号处理、数据处理模块的提示和输出信息在屏幕上显示。
本发明的机载雷达同步在线分析系统架构简单，在不影响机载雷达正常工作的情况下，能够对机载雷达的工作状态进行同步分析，对机载雷达出现的故障问题进行排查与定位，降低了机载雷达工作状态调试的复杂度，提高了工作效率。
以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种机载雷达同步在线分析系统，其特征在于，所述同步在线分析系统包括：
存储模块，所述存储模块用于存储自雷达记录仪发送而来的原始数据；
控制模块，所述控制模块用于控制存储于所述雷达记录仪中原始数据的发送；
数据分解模块，所述数据分解模块接收所述原始数据，并对所示原始数据进行分解以得到帧头数据和采样包数据，并输出原始数据分解的分解判断信息；
信号处理模块，所述信号处理模块用于对所述采样包数据进行计算，得到机载雷达对探测目标的距离门和频率门；
数据处理模块，所述数据处理模块用于分机模块的状态判决；
显示模块，所述显示模块用于显示包括所述状态判决信息及分解判断信息。
2.根据权利要求1所述的机载雷达同步在线分析系统，其特征在于，所述存储模块为光纤转储卡。
3.根据权利要求1或2所述的机载雷达同步在线分析系统，其特征在于，所述雷达记录仪发送所述原始数据的控制过程包括每次转发给所述存储模块的数据大小及存储位置。
4.根据权利要求1所述的机载雷达同步在线分析系统，其特征在于，所述数据分解模块包括帧头分解模块及包分解模块，所述帧头分解模块用于分解所述帧头数据，所述包分解模块用于分解采用包数据。
5.根据权利要求4所述的机载雷达同步在线分析系统，其特征在于，所述帧头分解模块分解过程包括：
持续检测所述原始数据直至检测到所述帧头数据中的帧头开始标记；
向后跳过第一数量的帧数据后，检测之后的第二数量的帧头数据是否为帧头结束标记，若是，则帧头分解模块结束工作，若不是，则向前跳过第三数量的帧数后，重复上述步骤。
6.根据权利要求5所述的机载雷达同步在线分析系统，其特征在于，所述帧头分解模块结束工作后，所述包分解模块开始分解所述采样包数据，所述包分解模块分解过程包括：
根据所述采样包数据的数据包个数M及每个数据包的长度N并计算所述采样包数据长度M*N；
获取所述采样包数据的包头，并向后跳过预设长度数据后检测所述采样包数据的包尾，若为结束标志，则读取数据包内的采样数据，若不为结束标志，则向前跳过预定长度数据后重新检测采用包数据包头，重复上述步骤，直至所述采样包数据分解读取。
7.根据权利要求1所述的机载雷达同步在线分析系统，其特征在于，所述信号处理模块包括频谱计算模块，所述频谱计算模块用于根据得到的采样数据计算得到脉冲压缩结果，并根据所述脉冲压缩结果获得相参积累结果。
8.根据权利要求7所述的机载雷达同步在线分析系统，其特征在于，所述信号处理模块还包括恒虚警检测模块，所述恒虚警检测模块用于对二维频谱通道上的目标进行检测，得到目标的距离门和频率门。
9.根据权利要求1所述的机载雷达同步在线分析系统，其特征在于，所述状态判决信息包括正常和非不正常两种状态。
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