雷达信号之软件设计论文

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1软面板设计

雷达信号分析软件的软面板是为了实现人机交互，通过软面板上的各个控件可实现对软件的控制，同时，测量结果及软件状态也反映在面板上。雷达信号分析软件的软面板如图2所示，包括菜单栏、工具栏、显示窗口和状态栏。

2仪器连接设计

雷达信号分析软件可通过GPIB接口或LAN接口与多种仪器进行连接。其中，LAN接口可通过仪器名称或IP地址、远程仪器名称或端口号进行连接。在仪器连接设计中，IO连接向导具有记忆功能，可自动显示之前连接成功的仪器IP。

3信号获取设计

雷达信号分析软件可通过程控命令控制仪器，从而获取信号。获取IQ数据的程控命令为“FETch:IQ?”。为增强雷达信号分析软件的通用性，软件还可从文件中直接读取被分析信号。软件可读取的数据文件格式有CSV、TXT、DAT和WV，其他格式文件也可转换成雷达信号分析软件可读取的格式，再进行读取。

4信号分析设计

雷达信号分析软件需要对多种脉内调制方式的变脉冲重复周期的雷达信号进行分析，这就需要分别从时域、频域和调制域分析雷达信号特征，这也是雷达信号分析的难点。(1)时域分析。雷达信号时域参数众多，包括脉冲幅度、峰值功率、脉冲宽度、脉冲周期等，一类是功率参数，另一类是时间参数，脉冲参数示意图如图3所示。如图3所示，脉冲雷达信号时域参数测量的基础是脉冲顶值和底值的确定，确定顶值和底值的算法主要有密度分布平均法［5］和密度分布众数法［5］。密度分布众数法是以被测脉冲波形出现在某一电平的密度分布的众数为基础，按众数直接确定其顶值和底值。其中，众数是指在一个数列中出现频率最大的那个数。由于众数并不是严格意义上的平均数，因此，雷达信号分析软件采用密度分布平均法。当测出顶值和底值后，便可通过其他时域参数的定义测出其值，并绘制相应的图表。(2)频域分析。由于快速傅里叶变换的效率远高于直接离散傅里叶变换。因此，频域分析主要利用快速傅里叶变换［6］及其反变换来测量被测信号的频率组成信息。(3)调制域分析。复杂的雷达调制信号是非平稳信号，单独的使用时域或频域不能准确的反映这个信号的特征，这时，就必须进行调制域分析。调制域分析可测量出被测信号的调制域参数，并画出时频曲线、瞬时相位曲线、瀑布图、三维图等。雷达信号的调制域分析方法有多种，这里仅介绍软件使用的相位差分法［7］和短时傅里叶变换［8］。(4)其中，φ(t)为信号的相位;f(t)为信号的频率。连续时间的微分运算在离散时间域对应为差分运算，因此，可利用相位差分算子得到离散时间的瞬时频率。由于中心有限差分估计对线性调频信号是无偏的，具有零群时延，因此，雷达信号分析软件采用中心有限差分算法。

5多线程设计

由于需要对雷达信号的脉冲重复周期等参数进行分析，同时需要分析多组脉冲。当软件是单线程运行时，可能会出现读取数据阻塞或者分析数据阻塞的现象，此时就必须进行多线程设计［9］。

6显示设计

由于不同的用户对测量分析图表显示要求不同。因此，雷达信号分析软件设计成可用自动、手动配置图表进行显示。自动配置图表是根据当前用户选择的待分析雷达信号样式，自动地配置合理的显示图表，使配置的图表能够充分反映该雷达信号的典型特性。手动配置图表则是依据用户的需要，可从图表库中添加或删除相应图表，图表库涵盖了信号的时域、频域和调制域等各个方面的图表。

7结果保存设计

为了能直观地观察某时刻的雷达信号特征，就需用图片的形式保存分析测试结果;为了能够具体地说明雷达信号的调制质量，需要用具体的数值来保存分析测试结果。雷达信号分析软件不仅能以图片的形式保存分析测试结果，还可以文本的形式保存分析测试结果，软件可保存的图片格式包括:.bmp、.png和.jpg，文本里保存了被测信号的时域测量参数和脉内调制参数。

8可靠性与健壮性设计

软件可靠性与健壮性不同，可靠性是与软件本身内部是否错误有关，而健壮性是与软件环境是否异常有关。软件可靠性是在假设的环境下正确地实现所要求的软件功能，在雷达信号分析软件设计中，采用故障隔离［10］等措施使软件可靠性得到大幅提高。其中，故障隔离是指软件设计过程中，采用模块化设计，可将软件故障隔离到各独立模块。软件健壮性［11］是防御性的软件设计，尝试去预测那些可能导致软件问题的外部因素，在雷达信号分析软件设计中，采用在数据流中增加保护位和校验位、检查函数输入输出、各模块之间相互怀疑、容错处理等措施来增强软件健壮性。其中，各模块之间相互怀疑是指各模块都假设其他模块中含有故障，这就需要检查各模块的输入是否正确;容错处理是指在软件设计时，对用户的各种操作先进行判断，若为误操作，进行屏蔽，同时给出错误提示信息。雷达信号分析软件充分利用了LabWindows/CVI丰富的图形功能，建立了友好的人机交互界面;还可利用LabWindows/CVI平台，与各种数据采集硬件及以太网系统无缝集成，与各种主流的现场总线通信，与多数通用数据库链接;同时，其采用C语言编程，大幅提高了软件的实时性;软件的模块化设计也易于软件维护和版本升级。

9软件测试

采用从泰克AWG7122B任意波形发生器上产生的线性调频信号对雷达信号分析软件进行测试，线性调频信号参数如表1所示。通过测试分析结果可以看出，雷达信号分析软件测量偏差小、精度高，可满足用户要求。

10结束语

雷达信号分析软件实现了对多种复杂脉内调制的雷达信号进行时域、频域和调制域的分析测量功能，该软件具有操作简单、误差小、精度高、易于功能扩展和软件升级等优点，可广泛应用于分析测试领域。

作者：雷宇 张林让 苗雪平 单位：西安电子科技大学