基于层次状态机的雷达显控技术研究

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基于CPCI总线技术的新型雷达显控台接口设计

１硬件组成
交换的过程中，数据传输速率低、误码率高等问题
一
由于设计实现了雷达系统控制信息和状态信息的
综合传输，因此称其为多功能接口板。该板的硬件原理如图１所示。其中，ＰＩ９５Ｃ０４是美国ＰＸ公司生产的先进Ｌ的ＰＩＣ总线接口芯片，它满足ＰＩ２２协议，支持Ｃ．ｖ３ｂｔ３２ｉＭＨｚ时钟ＰＩ线，特别适合于ＰＩ线３Ｃ总Ｃ总外设产品开发。
９５ＢＡＩＯ４Ｌ
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ＭＥＡＩＡＲＭＳＯＲ
二＿ＪＬＳＲＡＭＡＤＤＲＥＮＡＤＤＲ
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ＲＡＹＥＤ＃
地计器址数
Ｉ
收稿日期：２１．３２。０２０ —９
图１多功能接口板硬件原理
・０２２・
２１０２年６月第３期
现代导航
・０２ｌ・
基于ＣＣ总线技术的新型中国电子科技集团公司第二十研究所，西安７０６）１０８
摘要：针对当前雷达系统中显控台和各分机之间信息传送的情况，采用ＬＤ三线同步串ＶＳ口和ＣＣＰＩ总线技术开发了一种多功能接口板。重点叙述了板卡设计开发中的难点和细节，并且
详细研究了ＰＩ０４的状态机，具有一定的实用性和推广价值。Ｃ５９
关键词：三线同步串口；ＰＩ０４ＰＩ总线Ｃ５；ＣＣ９中图分类号：Ｎ９５Ｔ５文献标识码：Ａ

基于模糊层次分析的舰载雷达作战效能分析

策提供依据。我海军新时期军事战略方针以及特定的海军作战使命任务需求，要对包括舰载雷达在需内的多源情报感知系统的效能有定量化的掌握，为
各级作战指挥人员提供决策参考。效能分析可以牵引雷达装备的发展，为雷达的总体设计、研制、实验、
２舰载雷达作战系统效能指标体系
的选取
对于复杂的系统，不能由单一的性能指标来反
信息战时代对舰载雷达装备发展和使用的需求。
雷达系统的效能分析是实现雷达装备发展目标的有效的辅助决策手段，是实现雷达系统的优化设
映系统的效能，常通过能较全面反映系统完成作通战任务能力的一组综合指标，构造一个指标体系对
舰船电子工程
一
定的相对性。２１效能指标选取的原则．
ｔｃｉａｎｅｈｉａｅｆｒｎｅｉｄｃｔｒｒｒｎｒ．Ｔｈｏｇｈｏｒｈｎｉｅｅａｕｔｎｍｅｈｄｂｓｄｏｈａｔｌｄｔｃｎｃｌｒｏｍａｃｎｉａｏｓａｅｍｏｅａｄｍｏｅｃａｐｒｕｈｔｅｃｍｐｅｅｓｖｖｌａｉｔｏａｅｎｔｅｏｃｍｂｔｓｉｓｏｈａａｅｆｒｎｅｅｅａｔｐｃｌｓｉ－ｏｎａａｓａｅａａｙｅｎｏａｅｎｔｅｒｐｒｏａｃ．ｏａｋｌｆｔｅｒｄｒｐｒｏｍａｃ，ｓｖｒｌｙｉａｈｐｂｒｅｒｄｒｒｎｌｚｄａｄｃｍｐｒｄｉｈｉｅｆｒｎｅｌｍ

基于嵌入式计算机的雷达系统显控终端软件设计

基于嵌入式计算机的雷达系统显控终端软件设计
曾凌洋;杨建宇;熊金涛;武俊杰
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2005(18)7
【摘要】讨论了PC104-plus嵌入式计算机平台下,某新体制双基地雷达接收站显控终端软件的设计.介绍了系统的硬件组成,并详细介绍了显控软件的设计.显控软件采用面向对象技术,进行了人机界面和控制程序的开发.其中控制程序又分为串口通信模块、PC104-plus通信模块、多线程和同步模块、数据库模块.
【总页数】3页(P30-31,33)
【作者】曾凌洋;杨建宇;熊金涛;武俊杰
【作者单位】电子科技大学电子工程学院,610054;电子科技大学电子工程学院,610054;电子科技大学电子工程学院,610054;电子科技大学电子工程学
院,610054
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于CPCI总线的雷达数据采集与控制系统显控软件设计 [J], 张晓愚
2.基于Qt的船用导航雷达显控终端软件设计 [J], 王冰山;郝延刚;王远斌
3.一种基于Windows系统的雷达显控终端软件设计 [J], 郝春环; 高梅国
4.一种基于Windows系统的雷达显控终端软件设计 [J], 郝春环; 高梅国
5.基于Qt的多维度雷达显控系统软件设计 [J], 伍云辉
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雷达信号处理机显控及通信技术分析

雷达信号处理机显控及通信技术分析摘要：现代雷达系统功能愈发丰富，系统构成也变得复杂，雷达显控系统要满足更多的功能与需求。

通过合理利用现代化科学技术提升信号处理显控与通信功能，促进雷达使用性能的提升。

本文从雷达显控系统功能要求为切入点，分析雷达信号处理机显控及通信技术要点，推动技术创新与进步。

关键词：雷达显控系统；通信技术；抗干扰引言雷达信号处理机，在各种干扰波、信号的影响对回波信号进行有效检测，也会对雷达定位的准确性产生一定影响。

雷达信号处理的正常运行受到处理机显控与通信技术的影响，因此有必要做好研究分析工作。

通过分析研究雷达信号处理显控与通信技术，可以逐步完善与提升雷达性能，本文就此展开论述。

1、雷达技术分析与概述雷达，即利用电磁波对目标探测，通过借助无线电定位方式完成探测与侧巨额，并利用回波明确被探测目标的具体空间位置。

就眼下情况而言，雷达具有较为准确的定位功能，在实际中有着广泛使用，如气象领域、军事领域、航天航空等。

简而言之，雷达就是利用电磁波发射，对目标完成一系列操作，包括探测、照射、回波接收等。

雷达产生之处用于军事，也就是一战期间。

但受到当时技术条件的限制，探测范围有限且探测精确性不足。

随后到二战时期，随着各项技术条件发展，雷达技术逐渐成熟，已经初步完成地对空、空对地及空对空探测。

后期雷达中开始应用脉冲跟踪技术，20世纪又纳入微处理技术、光学探测技术等，这意味着雷达技术开始走上智能化与自动化的道路。

2、雷达显控系统功能的特点2.1多样化功能特点雷达系统种类不同，各项侧重点也存在差异，雷达系统显示信息也不同，这也是雷达系统多样性特点的最直观体现。

比如，日常常见高频天地波雷达系统，本身侧重显示压缩后的距离与速度的频谱信息，因此实际中侧重探测目标态势信息；成像雷达，对目标护理、方位的信息借助PPI显示器实时显示，并将目标成像图形进行显示。

此外，利用三维立体的方式显示距离、速度的压缩信息，将探测范围内的目标更加直观、详细的显示出来。

雷达信号处理机显控及通信技术探究

雷达信号处理机显控及通信技术探究雷达信号处理机是在各种杂波、干扰背景下，检测目标有效回波信号的关键，影响雷达信号捕捉效果，影响雷达定位探测准确性和有效性。

本文将以雷达信号处理机显控与通信技术为研究对象，结合雷达信号处理基本理论，对雷达信息处理机显控问题展开研究，分析如何实现雷达信号的高速处理与显控，并提出滤波技术的应用，削弱固定杂波对信号处理机显控的负面影响，从而使雷达功能得到更好发挥，提高显控水平，保证探测质量。

1雷达功能与特点雷达是利用电磁波探测目标的电子设备，是通过无线电定位方式，来实现无线电探测与测距，通过回波测定发现探测目标空间位置信息，由于雷达通过无线电技术实现探测，所以也被称为“无线电定位”。

其探测原理是通过发射电磁波，对探测目标进行照射，在通过天线接收其回波，提取回波信息，来获取测定目标速度、方位、高度等信息。

探测通信过程中信息载体是无线电波，天线接收回波后，由接收设备进行处理，提取信息数据，当前广泛应用于：气象领域、军事领域、航空领域。

雷达技术最早出现于一战时期，但由于当时受到技术水平限制，探测范围和准确性都存在局限。

二战时期雷达技术得到实际运用，且已十分成熟，能实现地对空、空对空、空对地的探测识别。

随后更融入了脉冲跟踪技术，能通过跟踪模式对目标进行跟踪探测，且探测中系统能自动修正干扰误差，提高探测准确性和有效性。

二十世纪末，微处理技术与光学探测技术融入雷达领域，使雷达探测实现智能化、自动化，能自动进行多目标跟踪探测，在军事领域中做出了巨大贡献。

2雷达通信技术雷达应用非常广泛，可探测飞机、舰艇、导弹。

除军事用途外，还可用来为飞机、船只导航。

另一方面，气象领域中的应用，可探测台风、雷雨、乌云，以实现预测天气目的。

雷达通信基本过程是，发射机发射电磁波，由收发转换开关传送给天线，由天线将电磁波发送出进行传播，电磁波遇到目标后产生回波，回波被天线获取，通过接收设备进行信号处理。

距离测量是根据回波延迟时间判断，计算公式为S=CT/2。

雷达组网中显控技术研究

器仪表到远程监控设备都能看到它的身影。显控的
实现方法也多种多样，常用的开发环境有Ｗｉｄｗ、ｎｏｓＬｎｘＶｗｒｓ等，本文将结合实例提出一种ｉｕ、ｘｏｋ
组网技术可以实现多部雷达的信息共享，更加及时的掌控全局战况；协调各部雷达完成综合作战任务，更加有效的发挥各部雷达的作用及充分利用各部雷达的资源。
整；第四，数据记录及回放模块：程序设计中可根
据指令实现数据的文件记录及回放，同时指令和数据也可以通过网络实现辅助操控和存储。４３详细设计－显控设计采用Ｗｉｄｗｓｎｏ操作系统，发软件采开用ＶｓａＣ＋６（ｉｌ＋ｕ需安装Ｄｉｃ（ＤＫ）考虑到输ｒｔＳｅ｝。
Ｗｉｏｓｎｗ环境下的快速开发方案。ｄ２ＤｉｅｔａｒｃＤｒｗＤｒｃｒｉｔａｅＤｗ实质是Ｗｉｏｓ台，远程
显控平台依据统一的接口接收各雷达的数据，完成各雷达态势的监控、信息汇总、命令控制。
ｃｎｒｌｅｈｏｏｓｄｆｒｄｒｅｏｋｉｐｏｏｅａｅｌａｒａｘｍｐｅｏｔｏｃｔｎｌｇｕｅｏｒａｔｒｒｐｓｄｂｓｄＯｌａｌ．ｙａａｎｗｓｌｅｅ
系，并具有全频段、多体制、多重叠等战术性能，
加强了信息的互联互通和抗毁性，能充分发挥体制
对抗和群体对抗的优势。雷达组网可以增强单个雷达系统的生存能力；扩展整个系统的时间、空间覆盖范围；改善探测性能，减少信息模糊性，提高目标可信度；提高系统的电子对抗能力。雷达组网既可以使用同型雷达，也可以依托统

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＆ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＶｏｌ４５㊀Ｎｏ２Ａｐｒ２０２３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：Ｖ２４７１；ＴＰ３９１９㊀㊀㊀㊀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１１㊀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Ｆｉｇ１㊀ＴｙｐｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＤＣＭＳ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㊂１２㊀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Ｆｉｇ２㊀Ｄｅｓｉｇｎｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄａｖｉｏｎｉｃｓｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ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Ｆｉｇ３㊀Ｄｅｓｉｇｎｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｄｉｓｐｌａｙ２）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Ｆｉｇ４㊀ＦＳＭｍｏｄｅｌｏｆｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ２㊀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Ｆｉｇ５㊀Ｔｙｐｉｃａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｍｏｄｅｓｏｆｍｕｌｉ⁃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Ｆｉｇ６㊀Ｄｅｓｉｇｎｏｆｆｉｒｅｃｏｎｔｒｏｌｒａｄａｒｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ３１㊀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㊂３２㊀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Ｆｉｇ７㊀ＦＳＭｍｏｄｅｌｏｆｆｉｒｅｃｏｎｔｒｏｌｒａｄａｒｓｔａｔｅｓ３３㊀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Ｆｉｇ８㊀ＲａｄａｒＭＦＤｄｉｓｐｌａｙｉｎｓｔａｎｃｅ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Ｆｉｇ９㊀Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｂａｓｅｄｏｎｓｔａｔｅｆｌｏｗ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Ｆｉｇ１０㊀Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｌｏｇｉｃｏｆｆｉｒｅｃｏｎｔｒｏｌｒａｄａｒｏｐｅｒａｔｉｎｇｍｏｄｅｓ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Ｆｉｇ１１㊀ＳｗｉｔｃｈｉｎｇｌｏｇｉｃｏｆｆｉｒｅｃｏｎｔｒｏｌｒａｄａｒＡ⁃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］．Ｘｉａｎ：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］．Ｘｉａｎ：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）。

基于android的船舶雷达实时显控系统的设计与实现

摘要摘要随着移动互联网技术的积累和发展，各种智能移动设备不断出现，传统行业与移动互联网的联系越来越密切。

利用各种移动软件和智能网络我们可以轻松的处理我们的生活和工作，给我们的生产生活带来了极大的便利。

移动技术的冲击也势必会影响到传统的船舶行业。

随着网络和软硬件设备性能的不断提高，促使传统的船舶行业向着更加便捷，高效的方向快速发。

为解决传统船舶显控系统存在体积大，造价高，维护难的问题[1]，顺应时代的发展，提出了一种基于Android的船舶雷达实时显控系统。

首先，根据平台特征和功能需求，通过运用合理方法实现了传统显控系统的基本功能；其次对系统中存在的图像漏点，目标快速定向关键问题进行了深入研究；最后利用智能移动平台固有的互联交互特性对系统功能进行了扩展。

本文围绕以上内容主要展开了以下工作：1.研究了船舶行业的发展，介绍显控系统研发过程中所需的理论基础，对于船舶实时显示控制系统的功能需求进行了分析，描述了在实现过程中出现的问题及解决方法。

在此基础上提出了基于Android的船舶雷达实时显控系统的设计方案。

2. 系统中通过合理的优化方案在Android平台上实现了基本功能并进行了功能扩展。

界面显示中采用合理的绘图策略和算法，使得显示效果更佳的流畅和友好。

为了满足多屏扩展的功能需求，引入了IP 多播传输机制。

制定了对应多播地址并定义了报文的数据结构，并通过网络编程实现了相应功能。

另外，依托移动设备的交互特性，引入了用户管理和资讯管理功能，对系统功能进行了扩展。

3. 研究了系统实现过程中存在的关键问题，如图像漏点，目标快速定向等。

针对于以上问题，提出了相应的解决方法。

对于图像漏点，提出了一种基于四元查找表的图像补点方法，利用较少的内存空间实现了图像补全，解决了Android 系统中经常存在的OOM问题，增强了图像显示效果。

在快速测向问题上，提出了基于辅助角转换的目标快速测向方法，方法中优化了搜索特征函数，压缩了搜索范围，减少了目标测向估计时间。

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和雷达操作控制显示部分。如图１示。所
软件可复用性等诸多要求也愈来愈高，这使软件结构的设计方法显得尤为重要。雷达显控系统的用户界面大都由外部事件触发其某种特定功能产生不
同状态完成用户需求。针对这一特点可将层次状态
（ＤＣＳ）
１引言
随着雷达技术的发展，雷达状态日趋繁多，雷
达显控系统的复杂度也在不断提高，同时其软件结
构的设计也日益复杂和庞大，其实时性、可靠性及
雷达显控系统采用模块化方法进行设计，包含
三个部分：态势显示部分，雷达参数状态显示部分
（中国航空无线电电子研究所，上海２０３）０２３
［摘要］鉴于雷达显控系统的复杂度不断提升，各种状态相互交叉，相互影响，导致软件结构的设计也越来越复杂，不便于设计和后期的维护。本文采用了基于层次状态机的方法，将雷达显控系统的各种状态按照层次
（）态势显示部分１
期内所经历的状态序列，以及如何响应来自外界的各种事件［。在面向对象的软件系统中，一个对象１１
无论多么简单或者多么复杂，都必然会经历一个从开始创建到最终消亡的完整过程，这通常被称为对象的生命周期。通常，对象在其生命期内是不可能完全孤立的，它必须通过发送消息来影响其它对象，或者通过接受消息来改变自身。
Ｍａｈ２１ｏ．．（ｅａＮ．３ｒ０１１２Ｎｏ１ｓｒｌｏ１）ｃＶ４ｉ４
航空电子技术
ＡＯＩＴＣＮＯＬＧＹＶＩＮＣＳＥＨＯ
基于层次状态机的雷达显控技术研究
吕林森，郑凤，马晋
进行分类，针对不同的层次设计出其状态转换图，使编程更加简化，层次更加分明，同时可减少代码占用空间，提高系统的实时性能。
［关键词］层次状态机；显控【中图分类号］Ｎ９７７文献标识码］文章编号］０６１１（０１１０８０Ｔ５．［Ａ［１０－４Ｘ２ｌ）０．３－６０
ａｅｕｔｏｔｒｔｕｔｒｃｍｅｒｏｐｅｎａｄｒｔｅｉｎａｄｍａｎａｎＴｈｓｐｐｅｄｎｉｅａｉｕｓａｒｓｌ，ｓｆｗａｅｓｒｃｕｅｂｅｏｓｍｏｅｃｍｌｘａｄｈｒｅｏｄｓｇｎｉｔｉｉａｒｉｅｔｆｓｖｒｏｓｉ
机方法应用于雷达显控系统用户界面软件控制部
态势显示区
参数状态显示区
操作控制区
分的程序设计中。
图１雷达显控系统
基于层次状态机的雷达显控技术研究吕林森等
２１年３月第４０１２卷第１期（第１３期）总４
ｃｅｒｈｅａｃｒｎｓｌｓｏｅａｄｂｅｔｒｒａ－ｉｅｓｓｅｐｒｏｍａｃ．ｌａｉｒｒｈｙｂｉｇｅｓｃｄｎБайду номын сангаас ｔｅｅｌｔｙｔｍｅｆｒｎｅｍ
Ｋｅｒｓｉａｃｉａｔｅｍａｈｎ；ｉｌｙａｄｃｎｒｌｙｔｍｙｗｏｄ：ｈｅｒｈｃｌａｃｉｅｄｓａｔｓｒｓｔｐｎｏｏｓｅ
态势显示部分主要采用ＯｐｎｅＧＬ技术，将雷达发送过来的目标绘制在当前界面上，并实时反映根
据目标对雷达的各种操作。
（）参数状态显示部分２
状态显示部分主要是实时显示雷达当前的各种工作参数以及雷达内部各部件的故障状态。另外
ＳｔｙｏｄａｓａｎＣｏｔｏｙｓｅＢａｅ－ｎｕｄｎＲａｒＤｉｐｌｙａｄｎｒｌＳｔｍｓｄ－ｏ
ＨｉｒｒｈｃｌＳａｅＭａｈｎｅｅａｃｉａｔｔｃｉ
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