机载火控雷达整机外场深度检测平台的设计与搭建

机载火控雷达整机外场深度检测平台的设计与搭建

巩涛

中国电子科技集团公司第十四研究所 江苏南京210000

摘要：关于机载火控雷达整机外场深度检测平台的设计与搭建，是当下技术人员较为关注的重点内容。该平台采用先进的测量技术，能够精确地测量机载火控雷达在不同外场条件下的深度性能，为火控雷达的研发提供重要的数据支持。本文首先介绍了机载火控雷达的基本原理和应用，然后详细介绍了整机外场深度检测平台的设计和搭建，包括硬件和软件方面的内容。最后，总结整个项目的成果和意义，并展望了未来的发展方向。

关键词：机载火控雷达；深度检测平台；硬件设计；软件设计；性能测试

前言：机载火控雷达是一种高科技的军用电子设备，广泛应用于现代军事装备中。它的主要功能是实时监测目标的位置、速度、方向等信息，并通过计算机处理，输出目标的距离、角度、高度等数据，以帮助武器系统精确打击目标。在不同的外场条件下，机载火控雷达的性能会受到影响，因此需要进行深度测试，以评估其性能指标。但是，由于测试环境的限制和测试手段的不足，现有的深度测试方法难以满足实际需求，需要开发一种新的测试平台。

一、机载火控雷达基本原理

（一）机载火控雷达原理

机载火控雷达是一种利用电磁波与目标物体之间的相互作用，用来对空空或空地目标搜索、截获和跟踪，并提供火控武器瞄准、射击和制导所需的数据。它通过发射脉冲信号，然后接收反射回来的信号，根据信号的时间差和相位差，计算出目标物体与雷达的距离、速度和角度等信息。机载火控雷达具有以下优点：（1）能够在恶劣环境下实现高精度的目标跟踪和打击；（2）具有较高的抗干扰能力和隐蔽性，难以被敌方干扰和破坏；（3）具有多种工作模式和多目标跟踪功能，可以满足不同的作战需求。

（二）机载火控雷达应用

机载火控雷达主要用于军事领域的目标跟踪和打击，包括战斗机、轰炸机、直升机、舰船等武器平台。它可以实现对地面、水面和空中目标的探测、跟踪和打击，对于提高武器系统的战斗力和作战效果具有重要意义。除了军事领域，机载雷达在民用领域也有广泛的应用，例如天气雷达、航空交通管制雷达、民用航空雷达等。这些应用领域需要的雷达性能指标和工作模式与军事领域有所不同，但机载火控雷达的基本原理和技术仍然是相通的。

二、整机外场深度检测平台模块设计

（一）应答机

目前，新型机载火控雷达应答机用于模拟虚拟目标，具有的优势在于体积较小，且能够完成实时控制，在控制上存有较高智能化的特点。不仅如此，能够完成回波信号延时、多普勒频率、幅度等，在这些重要参数上实现模拟的精确化，更好匹配市面上大部分的雷达外场测试。作为测试过程中的关键设备之一，应答机需要能够实现以下要求：（1）现存应答机需要尽可能将其工作频率包含大部分机载火控雷达，因此需要将本身频率调整为8-12G,带宽调整为1G。（2）雷达与应答机之间接口应尽可能减少连接数量，除了必须保留的输入（出）口外，其它信号连接口可根据情况进行减少。（3）测试应答机技术要求，我们可以根据其响应时间、目标距离、目标速度、目标方向以及幅度控制范围等指标进行评估，以上指标需同时符合战技指标要求，如此能够最大限度提升应答机效能，利用功分器可以模拟出多个目标;（4）对应答机设置预留接口，方便之后设备的功能扩展与利用。

（二）频谱仪

机载火控雷达搭载的频谱仪主要技术指标包括频率范围、分辨力、分析谱宽、分析时间、扫频速度、灵敏度等，能够精准测试出雷达频谱纯度及功率。现如今，频谱分析仪能够将频率范围控制在1Hz至300GHz，在正常工作时有能力区分出两条谱线之间频率间隔，并且提升分辨速度。频谱分析仪显示一般情况下会依照工作原理的不同而调整信号处理方式。通常，显示方式包括有线性、平方律和对数三种。当然在任务完成过程中，一次频谱分析所经历的时间，与分辨力及分析谱宽存在相互影响力，因而我们在使用频谱仪时需要注意其扫频速度和灵敏度。频谱分析仪灵敏度受到内部噪声干扰，噪声越小能够显示信息能力则越强，也就说频谱仪灵敏度越高则越好。在显示器上，动态范围代表最强信号与最弱信号之间数值，根据测试当下最佳动态范围可达80 dB，且通过频谱仪的测量值可以换算出信号的功率。

（三）示波器

示波器作为机载火控雷达中关键设备之一，它的作用在于测试雷达的脉冲包络，能够将人们肉眼观察不到的信号转化成图像，更加方便技术人员对各种电现象的变化过程进行深入研究。在使用示波器时，我们需要对其进行简单检查及定量测试，防止在过程中出现电路缺失或是幅度频率不一致情况。技术人员利用示波器设备，能够观察各种不同电信号幅度实时变化的波形曲线，凭借该技术方式，应用于测量电压、时间、频率、相位差和调幅度等电参数，保证深度检测设备所得出的数据进行记录，并为后期故障分析及日常巡检提供支持。

三、整机外场深度检测平台的系统软件设计

（一）嵌入式软件设计

嵌入式软件设计是整机外场深度检测平台的核心部分，其主要任务是通过软件控制机载火控雷达的各种工作状态，同步控制测试系统的各个硬件模块进行测试。应答机、频谱仪、示波器等模块的测试值并通过显示屏和通讯接口进行数据的显示和传输。嵌入式软件设计采用C语言进行编写，使用Keil C51集成开发环境进行开发。主要任务包括：（1）雷达控制：通过雷达网口或串口等通讯软件对雷达进行状态控制、参数设置以便于功能性能检测。（2）自动测试:在雷达被控制的各种状态下，控制各设备仪表对多种项目的性能指标进行自动测试，并自动保存数据。（3）通讯接口控制：通过RS232通讯接口将数据传输给上位机。（5）系统配置：提供系统配置界面，允许用户对系统进行参数配置，例如测试项的选择、测试条件的补偿、通讯协议以及合格判据修改等。

（二）上位机软件设计

上位机软件设计是整机外场深度检测平台的用户界面部分，其主要任务是通过RS232通讯接口与嵌入式系统进行数据交互，实现数据的显示、保存和分析等功能。上位机软件设计采用C#语言进行编写，使用Visual Studio集成开发环境进行开发。主要任务包括：（1）串口通讯：通过RS232串口与嵌入式系统进行通讯，实现数据的实时传输。（2）数据显示：系统软件中选择测试的项目与测试结果显示在屏幕上，进行宏观的分析。（3）数据保存：将数据保存到本地文件或数据库中，方便后续分析和处理。（4）数据分析：数据进行分析，通过对雷达各项直测指标汇总并做一个综合评价，以及对雷达理论探测距离、灵敏度或抗干扰能力等非测试指标进行评估等。（5）系统配置：提供系统配置界面，允许用户对系统进行参数配置，例如通讯协议和速率、数据保存路径和格式等。

四、实验验证

为验证整机外场深度检测平台的性能和可靠性，进行了实验验证。实验内容包括测试平台对整机的测量精度和稳定性，以及测试整机在不同环境下的工作能力。

我们选择了入冬后某西北方地区的飞机火控雷达。当地海拔1500米左右，当日最低温度零下10度。将机载火控雷达外场深度检测平台经过普通的水泥路拖至被测雷达旁。对该雷达进行控制与测试，测量结果稳定性良好，测试结果与对雷达综合性能的判断与实际飞行录像的结果非常接近。

为测试整机在不同环境下的工作能力，进行了多种户外实验。实验场地包括平坦道路、丘陵地带和森林地带等不同地形以及南方某海边的环境。实验结果显示，整机外场深度检测平台在不同环境下的工作能力良好，能够准确获取雷达性能的数据，并将数据传输给上位机进行分析和处理。同时，整机具备良好的抗干扰性能，能够在强电磁干扰和噪声环境下正常工作。

五、结束语

目前，机载雷达整机通用测试平台具有专用性、自动化、易操作、可扩展性等特点，具备机外自动测试功能，要求仪表集成度高、重量轻、可靠性好、便于携带，并具有一键测试、测试数据及图片留痕、参数测试等功能。同时，通过上位机软件设计，实现数据的保存、分析和处理，提高了数据的利用价值。既能测试巡检相关项目，又能实现典型故障（分机或组件级）的辅助诊断。

参考文献：

[1]谭胜利,李成龙,蔡明龙,等.基于立体视觉的机载雷达外场三维重建方法[J].光学精密工程,2015,23(2):330-337.

[2]沈亮,马秋阳,孙铭,等.一种基于三维激光雷达的机载雷达外场测距系统[J].仪器仪表学报,2017,38(11):2498-2505.

[3]丁鹭飞 雷达原理