舰载相控阵雷达信号处理系统的设计与实现

摘要

现代战争模式下，海战将是未来的第一战场，甚至是主战场。当今飞机、导弹作战半径越来越大，所以如何及时发现远距离的敌方目标，掌握敌方动向，及早作出应对准备，在海战中占据主动权，是未来决定海战胜利的关键因素之一。舰载防空警戒雷达的作用显得尤其重要了。近些年，除了相控阵雷达这一体制创新外，雷达数字信号处理技术和硬件平台的飞速发展，大大提高了舰载雷达的性能。而信号处理系统作为整个雷达系统的一个关键子系统，对雷达整体功能和性能的都有着极为重要影响。该文结合本人目前参与的项目和研究课题，以舰载相控阵雷达系统为背景，对该雷达信号处理软件系统进行设计与实现。
　　该信号处理系统软件上采用C语言对信号处理进行开发；系统采用VxWorks嵌入式实时操作系统，其高性能的wind内核可以实现对雷达回波数据的实时性处理；软件编译制作平台采用交互式开发环境Workbench6.8。硬件上采用PowerPC架构信号处理板VPX-Q8640D，该处理板卡载有四片飞思卡尔公司最新的MPC8640D处理器，具有高效的运算速度和超大容量的数据通信能力。
　　该文首先将理论算法模块化，分模块对舰载相控阵体制雷达常用到的信号处理算法进行了研究。简单分析了和推导了数字波束形成技术、数字脉冲压缩技术、多普勒处理技术、恒虚警检测技术和目标方位测量等技术的理论基础和算法实现。并对各模块算法的优缺点进行了简单分析和归纳。然后根据信号处理系统的信号处理流程，以及与其他分系统之间的功能关系和信息交互，将系统按功能划分为调度与控制功能、目标检测功能和目标信息发送功能并进行需求分析。调度与控制主要完成雷达回波数据、雷达工作参数，以及处理控制命令的接收与转发；目标检测主要完成数字波束形成、数字脉冲压缩、多普勒处理、恒虚警检测、预测角数据提取、方位测量和点迹凝聚等功能，实现目标距离、速度和方位的检测；目标信息发送主要完成目标点迹发送、雷达工作参数发送和扫描线发送功能。然后，根据信号处理系统的结构功能分解图和信号处理系统的总体设计图完成各个功能模块的设计。并通过算法分析和流程图方式阐述每个模块的设计与实现过程。最终列举测试用例，对该系统各功能模块和系统性能进行测试，并给出对测试结果的分析结论。测试结果显示各功能模块均达到了需求预期，性能上也满足实时性的基本要求。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要工作内容和结构安排

第二章 相关理论与技术

2.1数字波束形成技术

2.2脉冲压缩技术

2.3多普勒处理

2.4恒虚警检测

2.5阵列信号测角法

2.6本章小结

第三章 信号处理系统需求分析

3.1信号处理系统的业务陈述

3.2功能需求分析

3.3非功能性需求

3.4本章小结

第四章 信号处理软件系统的设计与实现

4.1系统功能设计

4.2系统软硬件环境

4.3调度与控制模块的设计与实现

4.4目标检测模块的设计与实现

4.5目标信息发送模块的设计与实现

4.6本章小结

第五章 信号处理系统的测试与分析

5.1测试环境

5.2测试用例及测试过程

5.3测试结果分析

5.4本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

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