基于GL Studio的雷达显示器仿真
基于OpenGL的雷达PPI显示器仿真方法
概 述 ， 此 基 础 上 ， 出 了一 种 新 的 基 于 ＶＣ ＋ 和 Ｏ ｅ Ｇ 的 具 有 余 辉 效 果 的雷 达 Ｐ Ｉ 示 器 仿 真 模 型 及 其 实 现 方 法 。 法 在 提 ＋ ｐｎ Ｌ Ｐ显 方 简单 灵 活 、 于 掌握 ， 块 通 用 性 和 可 扩 展 性 强 ， 易 模 可移 植 性 高 。与 实 装 雷 达 Ｐ Ｉ 示 器 余 辉 效 果 的 对 比 以及 实 际 应 用 证 明 ， Ｐ 显 该 仿 真 模 型 及方 法 达 到 的 仿 真 效 果 符合 工 程 要 求 ， 有 较 高 的 实 用 价 值 。 具
基 于 Ｏｐ ｎ ｅ ＧＬ 的 雷 达 Ｐ Ｉ显 示 器 仿 真 方 法 Ｐ
邹 焕 新 陈振 林 周 石 琳 郑 ， ， ，
（．国 防科 技 大 学 电子 科 学 与 工 程 学 院 ， 沙 １ 长
键
烟 台 ２４ ０ ） ６ ０ １
４ ０ ７ ，．海 军 航 空工 程 学 院 ， １０３２ 山东
Ｚ ＯＵ ａ — ｉ Ｃ Ｈｕ ｎ ｘ ｎ ， ＨＥＮ ｈ ｎ ｌ ＺＨＯＵ ｈ —ｉ Ｚ Ｚ ｅ —ｉ ， ｎ Ｓ ｉｌ ， ＨＥＮＧ ｉｎ ｎ Ｊａ
基于OPENGL的组网雷达三维显示系统的开发与应用
口之一 ， 包 含着 数 百 个 图形 操 作 函 数 。技 术 人 员 可
以 利 用 这 些 函数 来 构 造 景 物 和 三 维 图 形 交 互 软 件 的
般是 不公 开 的 ， 即使 是公 开 了代码 ， 对非 参加 开发 的程序 员也 很难 读 懂 。因此 ， 开 发 另 一 套 三维 显 示 系统 ， 对 Ｓ Ｗ ＡＮ进 行补 充是必 要 的 。 本 文利 用 Ｏ Ｐ Ｅ ＮＧＩ 工具 包 ， 在 ＶＣ＋＋平 台下
的必然 趋 势 。近年 来 ， 国 内 在 这 方 面 也 做 了 不 少 工
作口 ］ ， 如２ ０ ０ ７年 张 发
展 的 三维 雷 达 组 网 产 品 显 示 系 统 ；２ ０ １ ０年 他 们 又 对 三维 雷 达产 品 系统 进 行 了完 善 和 应 用 ＿ ６ ｊ 。后 来 ， 中 国气 象局 推 广 的雷达 组 网 软件 平 台 Ｓ ｗＡＮ， 真 正 实 现 了三 维 雷 达 产 品 的 应 用 ¨ ７ ］ 。不 过 ， 由 于 各 地
制作 流程 如 图 １ 所示 。
（ １ ）搭 建 ０Ｐ Ｅ ＮＧ Ｌ三维空 问： 首先是 新建： 【 程， 创 建 ＷＩ Ｎ３ ２程 序 ； 接 着 加 入 ＯＰ Ｅ ＮＧＬ 三 维 ： 【
具包 ； 再设 置 窗 口句柄 ， 窗 口过 程 控 制 函数 等 ， 具体
可参 考相关 Ｏ Ｐ Ｅ ＮＧ Ｌ的三 维 图像设计 书籍 ｌ ９ ］ 。
普勒天气雷 达数据与风廓线雷达风场 资料相结合 ， 提 高 了 大 气 风 场 的 监 控 能 力 。此 项 工 作 对 Ｓ ＷＡＮ 起 到 了一 定
补充作 用 ， 并 可 进 一 步 推 进 三 维 雷 达 组 网产 品 的 业 务 应 用 。 关 键 词 （ ） Ｐ Ｅ Ｎ ＧＩ ； 气象雷 达 ； 三 维 可 视 化 显示
基于OpenGL的天基预警雷达视景仿真方法研究的开题报告
基于OpenGL的天基预警雷达视景仿真方法研究的开题报告一、研究背景和意义随着现代雷达技术的不断发展和应用，以及航空航天技术的快速发展，天基预警雷达的研究和应用成为了航空航天领域和国家安全领域的重要研究方向之一。
天基预警雷达是一种通过在地球轨道上的卫星或空间站上搭载高频雷达探测目标，实现对大范围区域的远程监视和预警的雷达技术。
为了准确、全面地模拟和分析天基预警雷达对目标的探测、跟踪和识别能力，开发一个基于OpenGL的天基预警雷达视景仿真方法显得尤为重要。
二、研究内容和方法本研究将针对天基预警雷达系统中的视景仿真问题，通过分析天基预警雷达系统的基础技术原理和视景仿真需求，提出一种基于OpenGL 的天基预警雷达视景仿真方法，并对仿真系统进行设计和实现。
具体研究步骤如下：（1）分析和研究天基预警雷达的系统原理和视景仿真需求；（2）探究OpenGL在雷达视景仿真中的应用特点和优势，选取合适的OpenGL版本进行开发；（3）设计和实现基于OpenGL的雷达探测系统模型和目标模型，并对地球建模；（4）实现天基预警雷达对目标的探测、跟踪和识别功能，并通过仿真数据进行验证和评估。
三、预期结果和创新性通过本研究，将实现一个基于OpenGL的天基预警雷达视景仿真方法，该方法具有以下预期结果和创新性：（1）实现对天基预警雷达系统的视景仿真需求的满足，具有更真实的仿真效果和更高的仿真精度；（2）通过OpenGL实现的仿真系统更具有可扩展性和可维护性；（3）提供一个可重用的仿真平台，为今后的研究和应用提供基础平台和数据支持。
四、研究的可行性和难点本研究的可行性主要表现在以下几个方面：（1）熟悉和掌握OpenGL编程技术，对OpenGL在航空航天领域中的应用特点和优势进行深入了解；（2）采用逐步推进的方法，先实现最基本的雷达探测功能，再逐步实现目标跟踪和识别功能；（3）利用已有的天基预警雷达仿真软件和资料，加以借鉴和参考，提高研究效率和仿真精度。
基于OpenGL的雷达显示器计算机仿真的实现
以难 以进行 与视觉直 接相关 的效果 处理 ， 对亮度 的 如
处理等 。所 以人们还经 常使 用别 的颜 色模型来 对颜色
进行描述 ， 常见 的有 Ｃ 、 Ｓ ＭＹ Ｈ Ｖ等 。本 文使用基 于视觉
原 理的颜 色模 型 ＨＳ 它 由色调 Ｈ、 Ｉ， 亮度 Ｉ 、 饱和 度 Ｓ 在 ，
２所 示的色度坐标 三角形。
由于计算机使 用的是 Ｒ Ｂ颜色模型 ， Ｇ 而我们要描
述 的视觉效 果要使 用 ＨＳ模 型 ， 以要 在两 个模 型 间 Ｉ 所
建立 变换 。Ｒ Ｂ颜 色空间到粗略 ＨＳ颜 色空间 的转换 Ｇ Ｉ
１ 颜色模型 的选取
雷达显示器大都使 用单 色 阴极 射线 管 Ｃ Ｔ ｃｔ． Ｒ （ａｈ
的要素 ； 亮度是 颜色的明暗特性 ： 饱和度决定 于对应色
调 的纯度 ， 也就是“ 白色” 的程度 。
为 了更方便地研 究模 型 ， 我们 还采 用 了用 以匹配
可见光的 ＣＥ Ｉ色度图来定义颜 色域 。并将 Ｒ Ｂ三角形 Ｇ
景， 借助 Ｇ ｔｄ Ｌ ｕｉ ＯｅＧ Ｓ ｏ和 ｐ ｎ Ｌ实现 了对整个 雷达装备
摘要 ： 于建模 工具 Ｇ ｔｄ 基 Ｌ ｕｉ Ｓ ｏ和三维图形标准 Ｏ ｅ Ｇ 对 雷达 显示器 的计 算机仿真进 行研 究。本 文着 重论 述利 ｐｎ Ｌ
用 Ｏ ｅ Ｇ 对 雷达显示器余辉现象和 目标航路 模拟的 实现。在分析 Ｒ Ｂ Ｈｓ颜 色模型的基础上 ， 立了余辉现 象 ｐｎＬ Ｇ 、Ｉ 建 及 目标航路 数学模 型 。 并以某型雷达 Ｐ型显 示器的余辉 显示为例 给 出了在 Ｏ ｅ Ｇ 下进行模拟 的具体算法。 ｐｎ Ｌ
基于OPENGL的雷达／ARPA模拟器
对整个雷达／ ， Ａ Ａ仿真的效果具有很大影响 。
近年 来，随着计算机科学 、微 电子 学和 有关学科
的发展 以及研 究的深入，工程仿真技术 正得 到越 来越 广泛 的应 用，其 中军用 训练模拟器 的发展尤 为迅速 ， 目前 ，越来越多 的 Ａ Ｐ Ｒ Ａ采用雷达头、雷达信号处理
摘
要 ：针对雷Ｊ ／Ｒ Ａ模拟器的特 点，利用使用 Ｏ Ｅ Ｌ图形库开发 了雷￣／ Ｒ Ａ模拟器 ，详细介绍 了地形 － ｅＡ Ｐ ￣ Ｐ ＮＧ ＿ Ｐ Ａ
数据 的表示和抽稀方法 ，雷达 图像的显示方法和静态 目标 回波 的产 生方法，实验 表明本文介绍的技术能实现较
好 的仿真 。
关键词 ：雷￣／ Ｒ Ａ模拟器 ；Ｏ Ｅ Ｇ ；抽稀 ；回波 ＿ Ｐ Ａ ＰＮ Ｌ
计 算 机 系 统 应 用
ｈｌ：ｗ ｃＳａ ｒ． ｔ ， ｗ －－． ｇｃ ｐ／ ｏ ａ
２１ ０ ２年 第 ２ 卷 第 ６期 ｌ
基于 Ｏ Ｅ Ｇ Ｐ Ｎ Ｌ的雷达／ Ｒ Ａ模拟器① Ａ Ｐ
陈 杰 杨神化 ， ，曹士连
（ 集美大学 计算机工程学院，厦 门 ３ １２ ） ６ ０ １ （ 集美大学 航海学 院，厦 门 ３ １２ ） ６ ０ １
① 基金 项 目： 自然科学 基金 资助 项 目（ｌ０ｏ ｏ； 建省 自然科 学基 金资 助项 ￣（０ １０ ３３； 省教育 厅资助 项 Ｉ（ １５ ） 国家 ５ １９９ ） 福 Ｉ２ １Ｊ １２ ） 福建 ￣ Ｊ １６ Ｉ Ａ１ 收稿 时 间：０１１－６收到 修改稿 时 间： １．Ｉ１ ２ １．００ ； ２ １Ｉ．８ ０
７ ．０ ｍ。 ０ ８ ％ Ｊ
有 无碰撞 危险并进行 自动报警 ；通过模拟操作给 出避 让措施；对 自身的工作 性能、输入、输 出及各个部分 进行 自测等 。因此 ，使用雷￣ ／ Ｒ Ａ 模拟器进行训练 ＿ Ｐ Ａ 在提高船员雷达／ Ｒ Ａ 的使用方面所起 的作用也 已经 Ａ Ｐ 得到普遍认可，雷￣ Ａ Ｐ Ｒ Ａ模拟器对 于作为 Ａ Ｐ Ｒ Ａ重 要 功能的物标录取与跟踪 的模拟 效果如何直 接影响着 Ａ Ｒ 训练的效果【。雷达显示器是雷达显 示 目标 的 ＰＡ ｌ 】 重要手段 ，无论是操作训练还 是维修 训练，显示器 都 是操作人员注意的焦 点。所 以雷达显示器仿真的效果
GL Studio在仪表仿真开发中的关键技术研究
Ｏｂｅｔ ｆ Ｓｕ ｉ ｉ ｉｔ ｄ ｃｄｉ ｔｅｐ ｐｒＡｎａ ｐｉ ｔ ｎｅ ａ ｌ ｉ ｐｅ ｅｔｄ Ｔ ｅｌｇｃ ｌ ｔ ｃｕｅａ ｄｄ ｖ ｌｐ ｊｃ ｏ ＧＩ ｔｄｏ ｓ ｎｒ ｕ ｅ ｈ ａ ｅ． ｐ ｌ ａｉ ｘ ｍｐｅ ｓ ｒｓｎｅ ． ｈ ｏ ｉａ ｓｒ ｔｒ ｎ ｅ ｅ — ｏ ｎ ｃ ｏ ｕ ｏ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｒｅ ｅ ｔ ， ｒｕ ｌＳｍ ｕａｉｎ ｈ ｓｂ ｅ ｓ ｄｆ ｒＭ ｉｉ ｒ ａｎｎ ｄ ｌ． ｄ ｉｓｒｍ ｅ ｔ ｉ ｕａｉｎｉ ｈ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｓｒ ｃ ： ｃ ｎｌ Ｖｉｔａ ｉ ｌｔｏ ａ ｅ ｎ ｕ ｅ ｏ ｌ ａｙＴｒｉ ｉｇｗｉｅｙ Ａｎ ｔｕ ｎ ｍ ｌｔ ｓｔｅｋ ｙｔｃ ｎ ｌ ｇ ｙ ｔ ｎ ｓ ｏ
２ ＧＬＳ ｕ ｉ ｔｄｏ的特 点
Ｇ ｔ ｄｏ是 ＤＩＴ 公 司为仪表仿真软件开发提供 Ｌ Ｓｕ ｉ ＳＩ
备驾 驶座舱 的系统复杂 ， 作面板大 ， 操 需显 示的仪器 仪 表 多 ，各 种仪 表 间逻 辑 关系 复杂 等 问题 ， 论 是使 用 无
Ｏ Ｐｅ 语言 生成 图形 ， 是使 用诸 如 ３Ｄ Ｍ ｎＧ Ｌ 还 ａｘ、
ｍｅ ｔｆ ｗ ｒ ｌ ｏ ｇ ｖ ｎ ｎ ｏ ａｅａｓ ｉｅ ． ｌ
Ｋｅ ｏ ｄ ：ＧＬ Ｓ ｕ ｉ ； Ｏ ； ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｌ ｇ ： ｅ ｔ ｒ ； ｏ ｉ ａ ｔｕ ｔ ｒ ｙＷ ｒ ｓ ｔ ｄ ｏ ＲＳ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｏ ＂ ｔ ｘ ｕ ｅ ｌ ｇ ｃ ｌｓｒ ｃ ｕ ｅ ｆ
直接决 定了整个系统 的训练效果［ 。然而 ， 针对 这些装
运行于 Ｗｉｄ ｗｓ Ｔ、Ｔ Ｉ ｎｏ Ｎ Ｒ Ｘ和 Ｌｎ ｘ操作系统上。使用 ｉｕ ＧＬ ｔ ｄ ｏ进行虚拟仪表仿真系统的开发 ， Ｓ ｕ ｉ 能够大大降 低建模难度 ， 减小工作量 ， 提高工作效率 ， 降低对计算机
基于OpenGL的雷达终端显示技术
V o l. 37 No. 286舰船电子工程Ship E le ctro n ic Engineering总第272期2017年第2期基于O penG L的雷达终纟而显不技术周星霖苗振查(江苏自动化研究所连云港222061)摘要随着雷达技术的发展，终端显示软件化显得愈发重要，而对平台的要求和计算机资源的利用成为实现的关键技术。
论文提出基于W m d o w s X P系统的O p e n G L接口来实现雷达P P I终端显示，建立雷达余辉衰减模型，采用G P U独有的A lp h a混合技术来实现雷达视频余辉衰减。
方案设计实现后，在不同的雷达扫描周期下，显示流畅，无顿挫感，且对平台依赖较小，是一种方便工程化实现的技术方案。
关键词终端显示；管线；混合中图分类号T N957D O I：10. 3969/j. issn. 1672-9730. 2017. 02. 021Radar Terminal Display Technology Based on OpenGLZHOU Yulin MIAO Zhenkui(Jiangsu A u to m a tio n Research In s titu te, Lianyungang 222061)Abstract W ith the developm ent o f radar technology, the te rm in a l display o f radar is becom ing m ore and m ore im p o rta n t ,and the requirem ents o f the p la tfo rm and the use o f com puter resources become the key technology to achieve. I t is p roposed th a t radar P P I te rm in a l display is achieved based on the O penG L system o f W indow sX P? and the radar a fte rg lo w attenu ation m odel is established, and G P U A lp h a h y b rid technology is used to achieve the radar video a tte n u a tio n In d iffe re n t radar scanning periods, and no sense o f fru s tra tio n, and has less dependence on the p la tfo rm, and is a convenient engineering im p le m e n ta tio nKey Words te rm in a l d isp la y, p ipeline, blendClass Number T N957i引言随着计算平台、图像信号处理技术的发展，采 用基本的运算平台来实现雷达信息处理和视频显 示已成为可能。
机载多功能火控雷达显控界面仿真
第４５卷第２期２０２３年４月指挥控制与仿真ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＶｏｌ ４５㊀Ｎｏ ２Ａｐｒ ２０２３文章编号：１６７３⁃３８１９（２０２３）０２⁃０１４４⁃０６机载多功能火控雷达显控界面仿真王旭明，姜㊀涛，曹㊀建，周大利（海军航空大学，山东烟台㊀２６４００１）摘㊀要：从教学训练需求出发，针对战斗机综合航电系统显控界面的交互性㊁多输入多输出㊁复杂时序逻辑控制特点，探索一种将显控逻辑独立设计的显控界面仿真思路㊂在此框架下，提出一种面向多功能火控雷达的松耦合㊁模块化㊁可视化的显控界面仿真方法，并给出了基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ／Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ的显控逻辑仿真实现㊂应用结果表明，该方法开发过程直观，程序可维护性强，有利于提高显控逻辑仿真度和开发效率，可为综合航电系统及其子系统显控界面仿真提供参考㊂关键词：机载雷达；综合航电；显控界面；飞行仿真；有限状态机中图分类号：Ｖ２４７ １；ＴＰ３９１ ９㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃３８１９．２０２３．０２．０２３Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｆｏｒａｉｒｂｏｒｎｅｍｕｌｔｉ⁃ｆｕｎｃｔｉｏｎｆｉｒｅｃｏｎｔｒｏｌｒａｄａｒＷＡＮＧＸｕ⁃ｍｉｎｇ，ＪＩＡＮＧＴａｏ，ＣＡＯＪｉａｎ，ＺＨＯＵＤａ⁃ｌｉ（ＮａｖａｌＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｔａｉ２６４００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｆｌｉｇｈｔｔｅａｃｈｉｎｇａｎｄｔｒａｉｎｉｎｇ，ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ，ｍｕｌｔｉ⁃ｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉ⁃ｏｕｔｐｕｔａｎｄｃｏｍｐｒｅ⁃ｈｅｎｓｉｖｅｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｏｇｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｖｉｏｎｉｃｓｓｙｓｔｅｍｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｆｏｒｆｉｇｈｔｅｒｓ，ａｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂｙｄｅｓｉｇｎｉｎｇｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｉｓｓｔｒｕｃ⁃ｔｕｒｅ，ａｌｏｏｓｅｌｙｃｏｕｐｌｅｄ，ｍｏｄｕｌａｒａｎｄｖｉｓｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｆｏｒｍｕｌｔｉ⁃ｆｕｎｃｔｉｏｎｆｉｒｅｃｏｎｔｒｏｌｒａｄａｒｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃｂａｓｅｄｏｎＳｉｍｕｌｉｎｋ／Ｓｔａｔｅｆｌｏｗｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｐｒｏｇｒｅｓｓｉｓｍｏｒｅｉｎｔｕｉｔｉｖｅ，ａｎｄｔｈｅｃｏｄｅｉｓｍｏｒｅｍａｉｎｔａｉｎａｂｌｅ，ｓｏｔｈｉｓｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｃａｎｉｍ⁃ｐｒｏｖｅｔｈｅｆｉｄｅｌｉｔｙａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ａｌｌｔｈｅｓｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｆ⁃ｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｆｏｒａｖｉｏｎｉｃｓｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｉｔｓｓｕｂｓｙｓｔｅｍｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｉｒｂｏｒｎｅｒａｄａｒ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｖｉｏｎｉｃｓｓｙｓｔｅｍ；ｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ｆｌｉｇｈｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｆｉｎｉｔｅｓｔａｔｅｍａｃｈｉｎｅ收稿日期：２０２２⁃０５⁃２４修回日期：２０２２⁃０６⁃２３作者简介：王旭明（１９８２ ）男，博士，讲师，研究方向为航空电子系统应用及其仿真技术㊂姜㊀涛（１９７３ ），男，博士，副教授㊂㊀㊀火控雷达作为战斗机综合航电系统的传感器子系统，是探测目标，感知战场态势的主要手段㊂对于多用途战斗机，由于要承担对空㊁对地㊁对海作战任务，火控雷达也相应地具备多种工作方式㊂熟练掌握多功能火控雷达的操作使用，对于飞行员在作战中实现 先敌发现㊁先敌攻击㊁先敌摧毁 具有重要意义［１⁃２］㊂综合航电系统的突出特点之一是采用了综合化的显控界面，在减轻飞行员工作负担的同时，对操作技能提出了更高的要求，需进行大量操作使用训练㊂在机型改装教学和训练中，应用具有高仿真度显控界面的飞行训练模拟器或模拟软件有助于飞行员缩短掌握新装备的时间，降低训练成本，从而提高教学和训练效益［３⁃６］㊂火控雷达与其他航电子系统的控制部件集中安装在航空电子启动板㊁正前方控制板㊁武器控制板等面板和握杆控制器上，目标数据则与飞行㊁导航㊁武器瞄准等信息共同在平显和多功能显示器上进行综合显示㊂此外，作为子系统，火控雷达的工作模式受航电系统工作模式的控制㊂因此，对火控雷达进行的显控界面仿真，应在综合航电系统显控界面框架下进行㊂火控雷达工作模式多，控制逻辑和显控界面复杂，传统的文本编程开发方式工作量大，调试不便，代码可维护性差㊂本文从教学和训练的实际需求出发，介绍了一种模块化㊁松耦合㊁可视化的综合航电显控界面仿真思路，在此基础上对多功能火控雷达的显控界面进行仿真，并基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ／Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ进行了实现㊂１㊀航电系统显控界面仿真设计１ １㊀显控系统功能座舱人机交互界面功能由综合航电系统的显控系统实现㊂显控系统典型结构如图１所示㊂显控处理机（ＤＣＭＰ１㊁ＤＣＭＰ２）运行作战飞行程序（ＯＦＰ），采集飞行员操作输入信号，通过总线接口板完成１５５３Ｂ总线管理并与其他子系统通信，将显示数据送字符发生器生成显示信息在平显（ＨＵＤ）㊁多功能显示器（ＭＦＤ）上进行综合显示，从而实现人机接口㊁总线数据通信控第２期指挥控制与仿真１４５㊀制㊁航电系统管理等功能［７］㊂图１㊀显控系统典型结构Ｆｉｇ １㊀ＴｙｐｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＤＣＭＳ显控系统的输入包括航电启动板（ＡＡＰ）㊁正前方控制板（ＵＦＣＰ）㊁武器控制板（ＡＣＰ）㊁握杆控制器（ＨＯ⁃ＴＡＳ）㊁多功能显示器（ＭＦＤ）等上的开关㊁按键㊁旋钮等多个部件的控制信号；飞行㊁作战等信息主要显示在ＨＵＤ和３台ＭＦＤ的多个画面中，如ＨＵＤ要显示飞行数据㊁导航数据㊁目标数据㊁瞄准符号㊁告警信息等４０多种数据，每台ＭＦＤ可切换显示２０多种画面，部分画面又有多种子画面㊂输入部件中，除旋钮用于输入数据外，开关㊁按键都是有限个状态的输入，其不同的操作顺序㊁开关不同状态的组合会影响航电系统的工作模式㊁各子系统的工作状态，进而改变平显和多功能显示器的显示画面和显示数据㊂因此，可将显控界面的功能仿真视为事件驱动的有限状态多输入多输出时序逻辑决策问题㊂１ ２㊀显控界面仿真设计某型飞行训练模拟器采用半实物仿真方案，如图２所示㊂座舱部分采用与实装布局一致的硬件实现，航电系统功能仿真由采用模块化设计的软件实现㊂由于显控界面仿真涉及多输入多输出的复杂逻辑判断，为简化设计的复杂性，降低模块之间的耦合度，将显控界面仿真模块从各子系统的功能仿真模块中剥离出来单独设计，主要包括显示画面仿真和显控逻辑仿真两个模块㊂１）显示画面仿真显示画面仿真主要包括由仪表虚拟仿真软件ＧＬＳｔｕｄｉｏ开发的平显㊁多功能显示器的多个画面，如图３所示㊂各显示画面独立工作，不负责任何控制处理，只图２㊀航电显控界面仿真总体设计Ｆｉｇ ２㊀Ｄｅｓｉｇｎｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄａｖｉｏｎｉｃｓｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ接收显控逻辑仿真模块送来的显示参数，在相应位置进行显示并实时更新㊂图３㊀显示画面仿真设计Ｆｉｇ ３㊀Ｄｅｓｉｇｎｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｄｉｓｐｌａｙ２）显控逻辑仿真根据显控逻辑多输入多输出的时序逻辑决策特点，可应用有限状态机理论加以解决㊂有限状态机（ＦＳＭ，ＦｉｎｉｔｅＳｔａｔｅＭａｃｈｉｎｅ）是表示有限个状态以及在这些状态之间转移和动作等行为的数学模型，其广泛应用于建模应用㊂一个有限状态机模型Ｍ可用一个五元组来描述［８］：Ｍ＝（Ｑ，Ｘ，Ｙ，ｑ０，δ，Ｏ）其中，Ｑ为有限的状态集合；Ｘ为有限的非空输入字符的集合；Ｙ为有限的输出字符的集合；ｑ０ɪＱ为初始状态；δ：ＱˑＸңＱ为状态转移函数；Ｏ：ＱˑＸңＹ为输出函数㊂将开关㊁按键等多个控制部件的有限个输入的组合作为时序输入Ｘ，将平显㊁３台多功能显示器的画面组合及每个画面的显示信息作为输出Ｙ，通过定义初始状态ｑ０，合理设计转移函数δ及输出函数Ｏ，来构建一１４６㊀王旭明，等：机载多功能火控雷达显控界面仿真第４５卷个确定的有限状态机模型，即利用可视化编程工具实现与实际装备操作控制逻辑一致的显控界面功能仿真，如图４所示㊂图４㊀显控界面有限状态机模型Ｆｉｇ ４㊀ＦＳＭｍｏｄｅｌｏｆｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ２㊀多功能火控雷达工作模式为适应作战任务需要，机载火控雷达通常具有空⁃空㊁空⁃面㊁导航等三大类多种功能，从而实现不同任务场景下对目标的搜索㊁截获㊁跟踪，为武器与火控系统提供目标指示［９⁃１０］，如图５所示㊂图５㊀多功能火控雷达工作模式Ｆｉｇ ５㊀Ｔｙｐｉｃａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｍｏｄｅｓｏｆｍｕｌｉ⁃ｆｕｎｃｔｉｏｎｆｉｒｅｃｏｎｔｒｏｌｒａｄａｒ雷达工作模式受航电系统工作模式的控制，各种工作模式之间根据飞行员操作控制进行转换㊂例如在边搜索边测距模式（ＲＷＳ）下，飞行员移动光标截获目标成功后，雷达转入情况探查模式（ＳＡＭ）；边搜索边跟踪模式（ＴＷＳ）下指定两个目标，进入双目标跟踪模式（ＤＴＴ）；海１搜索模式（ＳＥＡ１）下按压周边键切换到海２搜索模式（ＳＥＡ２）等㊂在空空拦截模式和空面模式工作时，雷达画面主要在ＭＦＤ上显示；在空空格斗模式工作时，雷达画面在ＨＵＤ和ＭＦＤ上都有显示㊂３㊀火控雷达显控界面仿真按照前述航电系统显控界面总体设计思路，火控雷达显控界面包括信号转换㊁雷达仿真画面和雷达工作状态判断逻辑三部分，如图６所示㊂图６㊀火控雷达显控界面仿真设计Ｆｉｇ ６㊀Ｄｅｓｉｇｎｏｆｆｉｒｅｃｏｎｔｒｏｌｒａｄａｒｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ３ １㊀信号转换信号转换部分负责实时采集模拟座舱控制部件的第２期指挥控制与仿真１４７㊀初始状态和输入信号，对信号进行去抖动处理，将拨动开关，按下按键等输入信号转换为操作事件，用于驱动雷达工作状态转换㊂３ ２㊀工作状态判断逻辑雷达在某一时刻的工作状态是确定的，那么其在ＭＦＤ（或ＨＵＤ）上的显示画面也是确定的，将当前工作状态画面中所需显示的俯仰扫描行数㊁方位扫描范围㊁量程㊁光标位置㊁天线位置等参数，以及其他仿真系统生成的高度㊁速度㊁航向㊁坡度等信息封装为显示参数，即可送往仿真画面驱动显示㊂雷达工作状态判断逻辑模块采用有限状态机模型实现，如图７所示㊂将雷达工作模式作为互斥基本状态，每种模式下有限状态的雷达参数为并行子状态（如ＲＷＳ模式下方位范围㊁俯仰范围㊁重复频率㊁工作频率㊁ＩＦＦ询问状态等），定义雷达关机状态为初始状态㊂根据飞行手册（ＰＯＰ）中火控雷达操作说明，设计仿真故障注入，操作事件触发下的状态转移函数δ，如按压ＡＡＰ上 雷达 按键时，雷达开机㊁自检；按压油门杆主模式开关左键时，航电系统进入空空拦截模式，雷达默认进入ＲＷＳ工作方式（默认选择６０ʎ方位范围㊁４行俯仰扫描㊁自动重频㊁固定频点１㊁ＩＦＦ询问接通）；开机状态下，持续按压ＡＡＰ上 雷达 键关闭雷达等㊂图７㊀火控雷达工作状态ＦＳＭ模型Ｆｉｇ ７㊀ＦＳＭｍｏｄｅｌｏｆｆｉｒｅｃｏｎｔｒｏｌｒａｄａｒｓｔａｔｅｓ３ ３㊀雷达画面仿真利用ＧＬＳｔｕｄｉｏ软件开发的雷达ＭＦＤ画面示例如图８所示㊂生成的程序代码既可独立运行，也可嵌入其他仿真程序中使用㊂根据松耦合原则，仿真画面不进行任何控制判断，只接收工作状态判断逻辑模块送来的显示参数进行显示并实时更新㊂４㊀基于Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ的仿真实现Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ是Ｍａｔｌａｂ基于有限状态机的图形化建模工具，通过状态转移图㊁流程图等图形化对象，针对系统对事件㊁基于事件的条件以及外部输入信号的反应方式等组合和时序逻辑决策进行建模［１１］㊂构建的有限状态机模型可以作为Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型中的模块执行，执行过程中通过图形动画能够直观地进行分析和调试，调试完成后可生成Ｃ＋＋代码嵌入主仿真程序中㊂基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ／Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ的雷达显控界面功能仿真实现如图９所示㊂图８㊀雷达ＭＦＤ画面示例Ｆｉｇ ８㊀ＲａｄａｒＭＦＤｄｉｓｐｌａｙｉｎｓｔａｎｃｅ输入端口对应控制部件采集信号㊁仿真数据和故障注入数据；输出参数包括雷达工作状态（送往雷达仿１４８㊀王旭明，等：机载多功能火控雷达显控界面仿真第４５卷图９㊀基于Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ的显控界面功能仿真Ｆｉｇ ９㊀Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｂａｓｅｄｏｎｓｔａｔｅｆｌｏｗ真程序）㊁ＨＵＤ和ＭＦＤ的画面索引号及各画面显示参数结构体㊂显控逻辑部分由Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ模型实现㊂雷达工作模式受航电系统工作模式的控制，为使结构清晰，采用分层的模块化设计㊂根据飞行手册设计的雷达空空拦截工作模式㊁空空格斗工作模式㊁空面工作模式，导航工作模式的Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ转换逻辑如图１０所示，空空拦截各种模式的转换逻辑如图１１所示㊂图１０㊀火控雷达工作模式转换逻辑Ｆｉｇ １０㊀Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｌｏｇｉｃｏｆｆｉｒｅｃｏｎｔｒｏｌｒａｄａｒｏｐｅｒａｔｉｎｇｍｏｄｅｓ通过Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ的可视化编程方式，能够简化复杂的转换逻辑开发过程，避免了文本编程的大量判断语句和调试㊁修改不便的问题，使开发人员重点集中在状态转移函数的设计中，从而保证操作逻辑的真实度㊂构建的模型通过ＳｉｍｕｌｉｎｋＣｏｄｅｒ可以直接生成Ｃ＋＋类代码，嵌入主仿真程序中调用，从而提高开发效率㊂图１１㊀火控雷达空空拦截各模式转换逻辑Ｆｉｇ １１㊀ＳｗｉｔｃｈｉｎｇｌｏｇｉｃｏｆｆｉｒｅｃｏｎｔｒｏｌｒａｄａｒＡ⁃Ａｉｎｔｅｒｃｅｐｔｍｏｄｅｓ５㊀结束语从教学与训练的角度，对多功能火控雷达显控界面仿真更侧重于操作逻辑的真实度，因此，采用低成本的软件仿真方法更为经济可行㊂作为综合航电系统的子系统，火控雷达的显控界面仿真应与航电系统界面仿真统筹考虑㊂针对火控雷达显控操作的交互性㊁多输入多输出时序逻辑决策特点，本文介绍了一种将显控逻辑从功能仿真模块中剥离出来单独设计的航电系统显控仿真设计思路，在此基础上，根据松耦合原则对多功能火控雷达的界面仿真进行了阐述，并应用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ／Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ对其中的显控逻辑部分进行了实现㊂该设计思路已应用于某型多用途战斗机飞行员模拟器航电仿真软件和火控雷达教学软件，结果表明，可视化㊁模块化㊁松耦合的设计思路结构清晰，代码易于维护，大大地提升了开发效率，可供综合航电系统显控及其子系统的显控界面仿真参考㊂参考文献：［１］㊀常硕．航空信息设备原理［Ｍ］．北京：航空工业出版社，２０２０．ＣＨＡＮＧＳ．Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆａｉｒｂｏｒｎｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＡｖｉａｔｉｏｎＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ，２０２０．［２］㊀梁青阳．综合航空电子系统原理［Ｍ］．北京：航空工业出版社，２０２０．ＬＩＡＮＧＱＹ．Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｖｉｏｎｉｃｓｓｙｓｔｅｍ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＡｖｉａｔｉｏｎＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ，２０２０．［３］㊀蒋龙威，姜南，孙宇，等．用于教学和训练的雷达显控仿真系统设计实现［Ｊ］．空军预警学院学报，２０２１，３５（１）：３０⁃３５．ＪＩＡＮＧＬＷ，ＪＩＡＮＧＮ，ＳＵＮＹ，ｅｔａｌ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｒｅａｌｉ⁃ｚａｔｉｏｎｏｆｒａｄａｒｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｅａｃｈｉｎｇａｎｄｔｒａｉｎｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｉｒＦｏｒｃｅＥａｒｌｙＷａｒｎｉｎｇＡｃａｄｅｍｙ，２０２１，３５（１）：３０⁃３５．第２期指挥控制与仿真１４９㊀［４］㊀王凯．机载雷达集成显控仿真平台的研究与实现［Ｄ］．西安：西安电子科技大学，２０１８．ＷＡＮＧＫ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｄｉｓ⁃ｐｌａｙｃｏｎｔｒｏｌｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒａｉｒｂｏｒｎｅｒａｄａｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｄ］．Ｘｉ ａｎ：ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１８．［５］㊀虞敬璠．雷达显控终端仿真设计［Ｄ］．西安：西安电子科技大学，２０１２．ＹＵＪＦ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｒａｄａｒｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｔｅｒｍｉｎａｌ［Ｄ］．Ｘｉ ａｎ：ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１２．［６］㊀吴华兴，鲁艺，黄伟，等．基于多型航电系统的显控界面仿真［Ｊ］．系统仿真学报，２００９，２１（２３），７４５６⁃７４５９．ＷＵＨＸ，ＬＵＹ，ＨＵＡＮＧＷ，ｅｔａｌ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｂａｓｅｄｏｎｖａｒｉｏｕｓａｖｉｏｎｉｃｓｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，２００９，２１（２３）：７４５６⁃７４５９．［７］㊀杨立亮，董海涛．航电系统作战飞行程序仿真运行环境研究［Ｊ］．航空电子技术，２０１１，４２（４），２４⁃２８．ＹＡＮＧＬＬ，ＤＯＮＧＨＴ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎａｖｉｏｎｉｃｓＯＦＰｓｉｍｕ⁃ｌａｔｉｏｎｒｕｎｎｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｊ］．ＡｖｉｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，４２（４）：２４⁃２８．［８］㊀谭同超．有限状态机及其应用［Ｄ］．广州：华南理工大学，２０１３．ＴＡＮＴＣ．Ｆｉｎｉｔｅｓｔａｔｅｍａｃｈｉｎｅａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｄ］．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ：ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３．［９］㊀刘俊江．机载火控雷达工作模式识别［Ｊ］．电子测量技术，２０１６，３９（２）：１３１⁃１３３．ＬＩＵＪＪ．Ａｉｒｂｏｒｎｅｆｉｒｅｃｏｎｔｒｏｌｒａｄａｒｗｏｒｋｍｏｄｅｓｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６，３９（２）：１３１⁃１３３．［１０］唐玉文，何明浩，韩俊，等．机载火控雷达典型空⁃空工作模式浅析［Ｊ］．现代防御技术，２０１８，４６（６）：８７⁃９３．ＴＡＮＧＹＷ，ＨＥＭＨ，ＨＡＮＪ，ｅｔａｌ．Ｔｙｐｉｃａｌａｉｒｔｏａｉｒｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｓｏｆａｉｒｂｏｒｎｅｆｉｒｅｃｏｎｔｒｏｌｒａｄａｒ［Ｊ］．ＭｏｄｅｒｎＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１８，４６（６）：８７⁃９３．［１１］吕学志，于永利，刘长江．基于Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ的复杂可修系统的建模与仿真方法［Ｊ］．指挥控制与仿真，２００９，３１（６）：７１⁃７５．ＬＶＸＺ，ＹＵＹＬ，ＬＩＵＣＪ．Ａｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｐｐｒｏａｃｈｏｆｃｏｍｐｌｅｘｒｅｐａｉｒａｂｌｅｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｓｔａｔｅｆｌｏｗ［Ｊ］．ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，２００９，３１（６）：７１⁃７５．（责任编辑：许韦韦）。
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基于GL Studio 的雷达显示器仿真
1 引言雷达在现代战争中不可或缺。
雷达系统的仿真是雷达系统分析设计、模拟训练的一种重要手段，受到人们越来越多的重视。
而雷达显示器作为
整个雷达系统显示终端和人机交互界面，其仿真实现水平直接影响整个系统的
仿真效果。
常见的平面位置显示器PPI(Plane Position Indicator)仿真和航迹显示多是基于Visual C++和OpenGl 或VB 直接开发，工作量大，结果不直观，开发周期长。
而GL Studio 是以其为底层，具有丰富的外部程序接口，且支持“照片级”的纹理，在此基础上进一步开发，可减少工作量，提高效率．所生成
的代码方便移植。
仿真实现的基本思想：在GL Studio 开发环境下，对雷达显示器上所有要显示的图形、符号及数字进行建模，融合顶点RGBA 值模拟扫描
的余辉及目标回波。
在此基础上调用API 函数实时显示航迹点、绘制航迹线，
最终实现常规和偏心PPI 雷达显示器的仿真。
2 GL Studio 简介GL Studio 是DISTI 公司开发的用于建立实时、三维、照片级的交互图形显示界面。
用户可在图形设计窗口以所见即所得的效果完成所需
界面的设计制作。
通过代码编辑器完成课题所需的逻辑仿真。
其代码生成器能
将用户完成的设计自动转换为C++和OpenGL 代码，这些代码既可单独编译，也可嵌入到其他程序中编译，避免大量的底层程序开发。
图1 为其逻辑结构。
3 雷达PPI 显示器及其仿真方法3．1 雷达PPI 显示器雷达显示器用来直观显示雷达所截获的目标信息和情报。
常见的雷达显示器有：A 型显示器、PPI
显示器、B 型显示器和E 型显示器。
其中，A 型显示器通常用在天线不扫描的
测量雷达和数据收集雷达中；PPI 显示器在距离和方位角的极坐标下示意出目
标的斜距和方位角；B 型显示器通常用于空对空场合，以直角坐标形式反映搜。