雷达系统中状态监控软件的研究与设计
雷达便携式维修辅助系统软件设计与实现
雷达便携式维修辅助系统软件设计与实现发布时间：2022-09-05T01:42:41.767Z 来源：《中国科技信息》2022年5月9期作者：张昕[导读] 雷达便携式维修辅助系统（Radar Portable Maintenance Assist，RPMA）是基于某机载雷达维修保障而开发的张昕中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽省合肥市 230000摘要: 雷达便携式维修辅助系统（Radar Portable Maintenance Assist，RPMA）是基于某机载雷达维修保障而开发的综合性软件平台系统，该平台以数据分析为支撑，能够根据作战需求，做好装备运用决策，保证装备完好率，发挥装备作战效能，提升人员技战术水平，完善保障资源，解决了预警机雷达保障的难点问题。
本文介绍了雷达维修辅助系统工作原理，详细介绍了系统软件的系统架构、功能设计与实现。
实际应用结果表明该软件能很好的满足既定的设计需求。
关键词: RPMA; 维修辅助; 数据分析1.系统整体方案雷达便携式维修辅助系统原理主要是采用传感器信息、专家知识及维修保障信息，借助各种智能算法与推理模型实现武器装备运行状态的监测、预测、判别以及管理，实现低虚警率的故障检测与隔离，并最终实现智能任务规划及基于设备状态（历史、当前及未来状态）的智能维护。
雷达便携式维修辅助系统硬件平台采用Getac军用级加固笔记本，搭配Windows7操作系统，按照需求将系统功能分为装备状态、报文分析、RDS分析、性能仿真和数据交互。
总体结构如图1所示：图1 雷达便携式维修辅助系统软件总体结构图2.软件具体实现软件部分采用c#语言，数据库采用商用数据库SQL，系统架构采用三层架构：界面层（UI层）、业务逻辑层（B层）、数据访问层（D 层）。
雷达便携式维修辅助系统软件共有5大功能模块，分别是数据交互模块、装备状态模块、报文分析模块、RDS分析模块和性能仿真模块。
（1）数据交互：实现系统与装备数据的交互，其中数据下载功能实现对装备中间状态数据一键下载；软件安装功能辅助用户一键更新服务器各模块软件；配置更改功能实现用户模块软件配置项、配置文件等可视化更改；数据备份功能实现装备软件配置项、数据项等数据的一键备份。
雷神MK2系列雷达监控终端研究与开发
作者： 丘中于
作者机构： 中国民用航空中南地区空中交通管理局,广东广州510403
出版物刊名： 科学中国人
页码： 30-31页
年卷期： 2014年 第07S期
主题词： 雷达 同步通信 数据采集 WPF 监控终端
摘要：为了实时地获取雷神MK2系列雷达运行状态数据，通过对该系列雷达的通信分析、数据分析，以普通计算机作为监控终端硬件平台，利用WPF技术研发出了能实时监控该系列雷达，能向外实时提供该系列雷达运行状态数据的监控终端，将该系列雷达的运行状态更方便地展现给雷达维护和管理人员，为实现对空管设备进行集中监控的目标向前推进了一步。
对雷神MK2系列雷达监控终端研发方法。
相信对其他空管设备采集监控终端的研发也具有一定的指导意义。
雷达系统设计与模拟
雷达系统设计与模拟雷达系统是一种利用电磁波来侦测物体并获得其位置、速度、大小和形状等信息的技术。
它在国防、交通、气象、地质勘探等领域有着广泛的应用。
为了更好地发挥雷达系统的作用，需要对其进行设计和模拟。
一、设计雷达系统的基本原理和步骤设计雷达系统需要首先了解其基本原理，即雷达利用电磁波与物体相互作用后，记录反射回波的时间、频率、强度等信息，从而获得物体的位置和速度等参数。
在此基础上，雷达系统的设计步骤如下：1.确定应用领域和任务需求：不同的领域和任务对雷达的性能和参数有不同的需求。
比如，军用雷达需要具有抗干扰能力和隐身侦测能力；民用雷达需要具有高精度和高灵敏度等特点。
2.确定设计参数：根据任务需求，确定雷达系统的频率、功率、天线、接收机等参数。
3.进行模拟仿真：利用仿真软件建立雷达系统模型，模拟雷达信号的传播和物体的反射。
通过仿真分析，优化雷达系统的性能和参数。
4.设计实验验证：对设计完成的雷达系统进行实验验证，验证其性能和参数是否符合预期。
二、雷达系统模拟的方法和技术雷达系统的模拟是指通过计算机软件模拟雷达信号的传播和反射等过程，从而预测雷达的性能和参数，并对其进行优化。
常用的雷达系统模拟方法和技术包括：1.有限差分时间域（FDTD）方法：FDTD方法是一种数值求解电磁场方程的方法，可以用于模拟雷达信号的传播和反射等过程。
它具有计算精度高、能耗低等优点。
2.物理光学（PO）方法：PO方法是一种基于物理光学理论的模拟方法，将电磁波视为光线，通过反射和折射等过程来预测雷达信号的传播和反射。
它具有计算速度快、适用于大尺寸目标等优点。
3.射线追踪（RT）方法：RT方法是一种基于几何光学理论的模拟方法，将电磁波视为射线，通过反射和折射等过程来预测雷达信号的传播和反射。
它具有计算快速、适用于多目标同时反射等优点。
三、雷达信号处理的方法和技术除了设计和模拟雷达系统外，还需要对雷达信号进行处理，以获得目标的位置、速度、大小和形状等信息。
关于雷达FPGA软件测试技术研究
关于雷达FPGA软件测试技术研究摘要：依托软件测试技术根据FPGA特点，分析雷达FPGA软件测试过程，拟定与雷达FPGA软件相符编码规范，同时通过测试验证，发现FPGA设计开发所产生的缺陷，切实提升FPGA软件质量与系统可靠性。
关键词：雷达；FPGA；软件测试技术随着现场可编程门阵列与复杂可编程逻辑器件应用，导致数字电路系统设计呈现革命性变革，切实缩短数字系统研发周期与成本，其所具备的处理速度快、规模大、编程灵活、集成度高等优点，使其成为广泛应用在航空航天等军工领域的可编程逻辑器件，为此，也存在更高的FPGA设计质量与可靠性要求。
之前在军用领域当成硬件管理不进行测试要求的可编程逻辑器件逐步纳入测试范围。
本文尝试着分析FPGA软件基本情况，结合软件测试技术分析FPGA软件测试过程。
1 FPGA软件测试现状雷达装备越来越多应用FPGA，借助FPGA实现很多重要功能，然而没有充分实施相关测试。
需求分析借助于设计文件追踪方式，仅仅只是设计依据的罗列与追踪覆盖，独立性较差，依赖设计文档质量，比较容易出现遗漏；实施人工审查方式审查代码，仅仅只是关注代码实现，不涉及报告一致性，甚至有些时候以设计方的审查代替测试人员独立审查；仿真验证弱化，通过板级确认测试代替；时序分析只是注重主要时钟路径，没有分析接口时序，约束不完备，时常出现遗漏等。
FPGA软件缺陷导致产品故障日益增多，受到FPGA时序器件特性以及开发环节测试不充分的影响，使得一些FPGA类软件问题逐步暴露。
2 FFPGA软件测试过程2.1 策划测试方按照测评任务书、合同或者别的等效文件以及被测软件任务书或者需求规格说明等涉及文档实施测试策划，必须评审编制的软件测试计划，还应该实施变更控制与版本控制。
2.2 设计与实现测试方按照测试计划与软件测试需求规格说明测试设计实现，测试设计工作要求主要的是：选定测试工具，逐步建立而且验证测试环境，确定测试优先级，涉及测试用例集，编制测试说明，评审软件测试说明，获得相关人员认可，实施变更控制与版本控制，还应该按照情况实施修订。
LFMCW雷达信号处理软件设计的开题报告
LFMCW雷达信号处理软件设计的开题报告开题报告：LFMCW雷达信号处理软件设计一、研究背景LFMCW（Linear Frequency-Modulated Continuous Wave）雷达是一种采用频率调制的连续波雷达，具有测距精度高、测速精度高、较好的抗干扰能力等优点，在多个领域有广泛的应用。
随着LFMCW雷达应用领域和使用场景的不断扩大，对其信号处理算法和软件的要求也越来越高。
本次设计旨在针对LFMCW雷达信号处理软件设计，以提高雷达信号处理效率和准确度，为LFMCW雷达应用提供支持。
二、研究内容（一）LFMCW雷达信号模型建立根据LFMCW雷达工作原理构建信号模型，对不同信号参数进行模拟和验证。
调节参数对不同的信号接收效果进行分析，为信号处理提供测试基础。
（二）LFMCW雷达信号数据采集与预处理通过雷达硬件数据采集进行信号采集，并对信号进行预处理，包括去噪、滤波、解调等。
提高信号的准确性和稳定性，为后续信号处理提供高质量的数据基础。
（三）LFMCW雷达信号处理算法研究与优化采用MATLAB等工具对LFMCW雷达信号进行处理，对现有的信号处理算法进行评估和优化，以提高信号处理效率和准确度。
（四）LFMCW雷达信号处理软件开发根据信号处理算法设计和优化结果，开发LFMCW雷达信号处理软件。
实现信号处理算法的自动化执行和结果展示，提高LFMCW雷达信号处理效率和可靠性。
设计用户友好的界面，方便使用者进行数据采集、信号处理及结果展示。
（五）系统测试与界面优化对开发完成的LFMCW雷达信号处理软件进行系统性能测试，发掘潜在问题和改进的空间，不断优化软件的功能及用户体验，最终达到提高软件性能的目的。
三、研究意义和社会价值（一）提高雷达信号处理效率和准确度；（二）支持LFMCW雷达应用领域的发展和应用场景的扩展；（三）为相关领域的工程师、科研人员和决策者提供技术支持和决策依据。
四、研究方法1、文献梳理。
基于虚拟仪器的某型雷达状态监测和故障诊断系统设计
基于虚拟仪器的某型雷达状态监测和故障诊断系统设计王乾;李鸿杰【摘要】针对某型雷达无法实现工作状态自动和远程监测，故障判断完全依靠人工测试和分析，难以实现快速判断和提前预判。
基于虚拟仪器，设计了采用自动测试技术的状态监测和故障诊断系统，从而实现该型雷达的状态自动、远程监测和故障的快速判断。
%For a certain type of radar can not achieve automatic and remote monitoring,fault diagnosis rely entirely on manual testing and analysis, difficult to achieve quick to judge and predict in advance. Based on virtual instrument is designed using automatic test technology of condition monitoring and fault diagnosis system,so as to realize the radar automatic state,remote monitoring and fault was quick to judge.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】3页(P9-11)【关键词】雷达;虚拟仪器;状态监测;故障诊断【作者】王乾;李鸿杰【作者单位】91245部队，葫芦岛，125000;91245部队，葫芦岛，125000【正文语种】中文某型雷达由于设计生产时间较早，技术状态监测完全依靠指示灯和模拟表头，且如发射功率、脉冲频率等很多参数没有数据，无法实现工作状态自动、远程监测。
当发生比较复杂的故障后，一般需采用逐步排除法，即通过人工使用专门工具测量雷达各系统节点参数，逐点检测诊断，该方法效率低，平均查找故障时间长，要求技术人员具有丰富的维修经验，且需对本雷达的结构和原理非常熟悉，对系统中每个节点的状态参数了如指掌，在技术人员不足尤其是外场环境下保障比较困难。
雷达波形模拟系统软件设计
雷达波形模拟系统软件设计摘要：随着科技的发展，武器装备也更加复杂，电子战系统愈发重要，特别是作为千里眼的雷达，其地位不言而喻。
电子战系统的工程验证需要产生精确并且可重复的测试信号，用以模拟真实的电子战环境，雷达波形模拟系统可以克服内存大小对波形模拟时间的限制，构建复杂的雷达信号环境。
该雷达波形模拟系统产生具有可变时序和类型的基带信号，在AD/DA芯片内进行混频产生中频信号，经变频模块，TR组件从天线产生线性调频信号，巴克码信号，非线性调频信号等脉冲压缩信号和点频信号。
本文从波形分析及软件顶层设计，波形发射时钟传递和触发的同步，及组成系统的各软件模块实现方法，介绍了雷达波形模拟系统的具体实现方案，并通过示波器和频谱仪观测中频模拟信号的时域波形以及频谱，与仿真软件生成波形的基带信号比较，最后在远端架设标准喇叭通过频谱仪对最终生成的射频信号进行验证。
经测试，该系统功能正常，运行良好，为电子战系统的工程验证打下了基础。
一：模拟波形分析及软件顶层设计该雷达模拟系统可根据指令同时发射多种类型，不同时序的波形。
其中巴克码是一种特殊的二相编码，其编码序列的特殊性，使其具有理想的自相关函数。
目前只找到7种巴克码，最长的是13位，其主副瓣比可达22.2dB。
线性调频（LFM）信号与非线性调频（NLFM）信号的信号频率随时间改变。
不同的是，LFM信号频率随时间变化规律（LFM调频函数）为一条直线，NLFM信号频率随时间变化规律（NLFM调频函数）为曲线。
本设计中选择FPGA芯片作为逻辑控制单元；时钟芯片AD9520提供多路输出时钟分配功能，具有亚皮秒级抖动性能，片内集成锁相环（PLL）和电压控制振荡器（VCO）实现发射时钟同步；AD/DA芯片IFTR1801将一个高速，直接数字频率合成器（DDS）、高性能，高速14位数模转换器（DAC）、时钟乘法器电路、数字滤波器和其他DSP功能集成在一个芯片上，用来实现数模转换，混频和基带信号插值。
模型驱动的雷达信号处理系统软件开发技术方案
1.项目背景传统的信号处理系统软件开发以编码为中心，在需求分析与设计初期通常采用文档进行描述。
当编码开始时，这些文档只能起到一些辅助或约束作用，并且随着项目推进，开发人员所编写的代码与文档之间的同步性变得越来越目自，甚至没有关联。
基于模型的软件开发，其核心思想是将模型作为软件开发过程中的主要产物，而将自动模型转换作为软件开发过程中不同阶段产物生成的主要手段。
模型对待开发的目标系统从不同角度进行高层次的抽象描述，从而使业务逻辑与具体软件实现相分离，这极大提高了软件开发的生产力，降低了沟通和变更成本，因此，已逐渐成为软件开发的一种主流方法。
2014年，对象管理组织提出的模型驱动架构 2.0(MDA，ModelDrivenArchitecture)，是一种指导软件开发的方法和思想，支持软件设计和模型的可视化、存储和转换。
MDA的核心是模型，因此需要有相应的建模语言来支撑其建模和验证。
统一建模语言(UML，UnifiedModelingLanguage) 由于其具有极好的扩展性和开放性，在软件工程领域取得了较大的成功。
国际系统工程学会和对象管理组织UML2．0的基础上进行重用和面向系统工程的扩展，定义了一种新的系统建模语言标准SysM L。
MDA的核心技术之一是模型转换，是一种将某个模型转换到系统中另一个模型的过程。
模型转换的方法有很多，比如基于规则的模型转换、基于模板的代码生成技术、基于元模型间映射的模型转换、基于模式的模型转换等。
ATLAS转换语言(ATL，ATLASTransforrnationLanguage)是一种基于规则的模型转换语言,既有描述性语言的特征，又含有命令式语言的内容。
2.开发流程参考模型驱动软件工程研究与应用领域的前沿思想和方法，并结合雷达信号处理系统软件开发的实际情况，将基于模型的软件开发流程划分为需求工程、概要设计、详细设计、软件实现以及软件测试五个阶段，其流程顺序及相关产物如图1所示。
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雷达系统中状态监控软件的研究与设计
摘要：随着雷达技术不断发展，各型雷达系统在军事和民用方面发挥着巨大作
用。而雷达系统的稳定、可靠运行需要有针对性的状态监控系统对系统设备的监
视和控制。以二次雷达系统为基础，进行了雷达状态监控系统的研究，介绍了状
态监控系统的组成、软硬件平台，对状态监控软件进行了需求分析，并对软件各
功能模块进行了设计，为今后的研究打下了坚实的基础。
关键词：雷达系统；状态监控软件；需求分析；功能模块设计
引言
雷达主要应用于地面、空中、海上和太空，主要用来对各处目标进行探测、
定位和跟踪，还可用作导航工具。随着时间的推移和雷达技术不断发展，各型不
同用途的雷达被相继研制，在军事和民用方面都发挥出巨大的作用。雷达系统由
很多设备组成，一般包含有天线、发射机、接收机、信号处理机和终端设备等。
而且雷达系统大多安装在无人值守的地区，长时间无间断运行，因此，单纯依靠
人工对雷达的工作状态进行全面实时的监控是不可能的，必须要具有针对性的状
态监控系统实现对系统设备的监视和控制。与此同时，随着雷达电子产品的广泛
应用，对雷达工作状态数据的实时采集、报警信息的自动触发也提供了可能。
1系统概述
本文以二次雷达系统作为参考系统，对二次雷达系统进行研究，并对其进行
状态监视控制功能的设计开发工作。由天馈系统、询问分机、控制分机、切换分
机、网络传输设备、监控维护终端组成。状态监控系统由传感器、数据采集器、
数据处理器、数据传输设备及数据存储服务器、监控终端组成。其中，不同设备
的传感器类型不同，数据采集器收集传感器采集的数据并将之转换为计算机能识
别的数字信号，数据处理器将采集数据进行处理并进行上传或将控制信息发送至
相应设备。传感器、数据采集器、数据处理器均安放在雷达设备场地内，由
数据传输设备将有效的数据传输至控制间，设备监控间内由监控终端和数据存储
服务器实现数据的存储和雷达系统监控的人机交互。
2软硬件平台
2.1硬件平台
状态监控软件驻留在监控终端中，监控终端采用常规通用计算机，由计算机
实现与外部传输设备的物理连接，而数据存储服务器实现大量监视数据的存储，
并实现日志等信息的存储。
监控终端的硬件配置在满足日常使用需求的基础上更优更好，比如内存最低
配置4G、网卡2路、硬盘500G以上等，硬件资源应留够足够的余量，以满足监
控的实时操作。
2.2软件平台
状态监控软件平台如下：系统为Windows系统，软件代码编辑为QT，软件
编译调试工具为MicrosoftVisualStudio2010。
3软件需求分析
3.1功能需求
状态监控软件为雷达系统监视控制提供人机交互，需要实现系统状态的监视、
控制功能，也可提供设备参数的配置功能，包括对天线分机、雷达主机内各分机
和各设备的监视控制，并可提供操作日志、状态日志的管理，实现用户权限管理
等操作。
3.2界面需求
状态监控软件界面要求直观、美观、易操作。状态监控软件界面包含的项目
有标题栏、菜单栏、工具栏、日志显示区、主显区、状态栏等，每个区可根据用
户设置选择是否显示，主显区是必显项，监控软件界面可进行全屏显示。
3.3性能需求
监控终端及监控软件能长时间可靠、稳定工作，平台MTBF（无故障持续工作
时间）大于10000h；CPU在忙时的利用率均值不超过70%；内存在忙时的使用率
均值不超过70%；告警发生到显示在软件界面时间要求在3s内；对历史监控数据，
保留30d；对于重要的历史数据，应当进行数据备份，备份的时间间隔为每月1
次，保留最新的1份。
3.4接口需求
监控终端与外部设备连接方式采用网络连接，串口设备需要使用转换设备将
之转换为网口。考虑到状态监控软件要求稳定、可靠的数据传输，采用TCP/IP协
议作为软件的网络传输层协议，并使用socket技术实现数据的传输。这是因为利
用了基于TCP/IP的socket通信编程接口编写程序，其目的是在TCP/IP所组建网
络的不同机器之间利用客户/服务器模式建立通信连接。
4软件功能模块设计
4.1用户管理
用户管理包括用户登录和用户配置。用户登录通过用户名与密码认证方式登
录，软件自动配置与其权限匹配的界面；用户配置实现用户的配置管理，包括添
加、编辑、删除用户信息，用户分组包括管理员、操作员等，其中，操作员具备
个人资料管理、设备状态控制、故障日志查询、设备状态查看等功能，管理员除
具备操作员的操作外，还可具备用户添加、用户编辑、用户删除的功能。
4.2日志管理
日志管理主要是对用户操作、设备状态、故障等日志管理，包括日志存储、
日志查询、日志导出、日志删除等功能。所有的操作信息以列表的形式显示在表
格中，并可以通过点击按钮查询不同日期、不同设备的、不同类型的日志内容，
并可以将日志保存为PDF文档，日志定期进行删除，重要日志信息和重要历史数
据将定期进行备份。
4.3各分机、设备的状态监视
状态监视模块接收、分析系统各分机、各设备的当前运行状态信息，并通过
图形、文字形式显示各设备的状态，以供用户观察、判断。状态监控软件的主显
区以方框形式添加分机、设备，并按系统、分机、设备进行分级显示，以颜色区
分不同状态，并可查看设备的相关参数，参数值以表格的形式显示。
4.4各分机、设备的状态控制
状态控制模块实现雷达系统设备的状态控制功能，通过用户对软件操作将用
户命令转换成控制数据下发给雷达设备。状态控制模块根据系统、设备的不同需
求形成不同功能的控制模块，主要包括电源控制、模式控制、发射控制、天线扫
描控制、转速控制、主备切换控制等功能，控制在界面上以按钮形式存在，通过
按钮的点击触发命令的下发。
4.5数据库
状态监控软件需要使用到的数据库包括用户数据库和日志数据库，数据库可
采用Sqlite或mysql等，QT平台具有与数据库之间的函数接口，可直接通过调用
函数实现数据库数据的读写操作。用户数据库所包含的列表项有用户名、密码、
用户权限组、提示、登录时间、创建时间等，日志数据库包含的项有分机、模块、
内容、发生时间等信息。
5结束语
在对二次雷达系统和相应的监控系统研究的基础上，本文介绍了二次雷达监
控系统的组成，对二次雷达系统的状态监控软件的功能、性能、接口等进行了需
求分析，并且对监控软件各功能模块进行了研究设计。本文针对二次雷达系统设
计的状态监控软件，经过开发实现、系统测试验证证实，软件稳定、可靠，能有
效地对系统、各设备进行监视和控制。未来的工作中，可在此基础上进行更深一
步的拓展，对关键点或通用化进行更多的研究。
参考文献
[1]丁鹭飞，耿富录.雷达原理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.
[2]曹威伍.天气雷达及探空雷达工作状态监控系统设计与开发[D].成都：电子
科技大学，2014.
[3]姜文平，谭晖.基于 TCP/IP 的 SOCKET 接口实现网络通信[D].湖北：湖北省邮
电科学研究院，1998.