一种末制导雷达教学和探测一体化平台系统的制作方法

1.一种末制导雷达教学和探测一体化平台系统，用于末制导雷达模拟教学与目标探测，本实用新型涉及制导雷达技术领域。


背景技术：

2.现代高技术条件下的战争是战场环境条件下体系和体系之间的对抗。由于精确制导武器打击敌方目标的精确性和对其军事设施破坏的彻底性，已成为各军事大国大力竞相发展的关键武器装备。敌对双方在利用精确制导武器进行激烈对抗的同时，伴随着侦察与反侦察、干扰与反干扰、隐身与反隐身等诸多方面的激烈对抗。未来的战场环境对精确制导武器提出了更高的要求，即全天候能力、首发命中和精确打击能力、抗干扰能力、自动目标识别能力、对付多目标能力等。
3.末制导雷达即末端制导，就是在弹道导弹从最高点下落至目标这一阶段，即飞行过程中的末段(很接近目标时)进行制导。末制导雷达一直是各大海军院校重点教学和研究领域，但是目前不少院校的末制导雷达教学科研装备或是滞后于部队新型装备，或是模拟教学与目标探测分布在不同的平台上面，院校教学科研与部队装备之间存在着严重的脱节，各院校需要一套更加先进的用于教学和科学研究的一体化平台。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于：提供一种末制导雷达教学和探测一体化平台系统，通过使用了先进技术的硬件平台，加上与之配套的现有软件，使模拟教学与目标探测功能由同一个平台实现。
5.本实用新型采用的技术方案如下：一种末制导雷达教学和探测一体化平台系统，包括四通道数据采集系统、主控计算机、usb/串口转化器、三波段收发系统，所述主控计算机分别与四通道数据采集系统、usb/串口转化器连接，所述四通道数据采集系统通过pci express总线进行双向通信；所述三波段收发系统分别连接有x单脉冲天线、ku单脉冲天线、ka单脉冲天线以及usb/串口转化器，并使用稳压直流电源进行供电。
6.本实用新型的工作原理为：所述三波段收发系统为系统核心，单脉冲天线三个频段各有一个(即x和、ku和、ka和)，每次只使用一个；每个波段都有独立的射频收发端口连接各自的天线，所以有三组射频端口，每一组都是和差两路；三个波段的接收机回波输出信号是共用的，单脉冲雷达接收机是和差两路，每一路都采用正交解调方式，所以有两路iq共四个回波输出端口；四路回波信号连接到主控计算机内嵌的所述四通道数据采集系统，进行回波数据的采集和存储；主控计算机通过串口控制三波段收发系统，能够对工作模式，信号体制以及其他参数进行配置。
7.在目标探测功能中，选择波段和波形后，所述三波段收发系统在prf的触发下产生相应的中频信号，通过上变频、发射机和收发开关，经过天线将信号辐射出去，然后再接收和(通过收发开关)差支路目标回波信号，分别在各自的接收前段进行低噪声放大和下变
频，然后进入中频放大和正交解调，输出iq基带信号给所述四通道数据采集系统，然后再将采集的数据传输给所述主控计算机进行处理和显示。
8.在教学模拟功能中，选择波段和波形后，所述三波段收发系统将prf延迟(延迟量对应目标距离，可编程)后触发产生相应的中频信号，通过上变频后连接到一个喇叭天线上，用喇叭天线的辐射信号模拟目标回波，所述三波段收发系统正常接收，但是发射机不工作。
9.所述四通道数据采集系统有6个输入端口，分别为ch1、ch2、ch3、ch4、时钟pt以及触发gt。
10.所述usb/串口转化器通过usb接口和主控计算机连接并进行双向通信，通过串口和所述三波段收发系统连接，并使用rs232协议进行双向通信，所述三波段收发系统输出的信号数据由所述四通道数据采集系统采集并传输给所述主控计算机进行处理。
11.所述三波段收发系统有15种信号输出，分别为和i、和q、差i、差q、触发(波门)、第一采样时钟、第二采样时钟、第一基准时钟、第二基准时钟、x和、ku和、ka和、prf、波门触发以及信号回波；所述三波段收发系统具有两种工作模式，分别为正常工作模式和回波模拟模式，用于目标探测和教学模拟。
12.所述稳压直流电源的电压为28v。
13.所述一体化平台系统还包括综合控制系统，其中，所述综合控制系统包括雷达参数配置功能、雷达状态显示功能、天线搜捕跟控制功能、天线参数显示功能、采集卡参数配置功能以及数据采集功能。
14.所述雷达参数配置功能包括以下参数的配置：雷达串口、天线串口、工作模式、工作波段、波形模式、波门宽度、接收增益、模拟回波延时、脉冲重复频率、信号脉冲宽度以及线性调频带宽。
15.所述采集卡参数配置功能包括采样频率配置、数据文件配置以及输入量程配置。
16.所述天线搜捕跟控制功能包括采集、搜索、捕获、跟踪以及雷达休眠。
17.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
18.本实用新型除了可以实现目标的高分辨特性测量，用于科学研究外，还可以从射频信号产生、发射、接收、采集、处理等环节对新体制末制导雷达的组成结构与功能进行全面模拟，能够让学员掌握新体制雷达导引头的组成，并在理解系统功能和基本指标的基础上，加深对信号处理方法及其流程的深入了解。
19.本实用新型硬件参数和硬件状态均可由软件进行配置和显示，具有高度的灵活性，方便进行教学或者科研。
20.本实用新型末制导雷达模拟教学与目标探测的一体化，满足了不同领域，不同层次学员的需求，既可以满足学员对于原理的深入了解，也可以使研究生学员自己编写程序验证算法。
附图说明
21.本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
22.图1是本实用新型结构框架图；
23.图2是本实用新型综合控制系统功能图；
24.图中标记为：1
‑
四通道数据采集系统，2
‑
主控计算机，3
‑
usb/串口转化器，4
‑
三波段收发系统，5
‑
稳压直流电源，6
‑
x单脉冲天线，7
‑
ku单脉冲天线，8
‑
ka单脉冲天线。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.实施例1
27.如图1
‑
2所示，一种末制导雷达教学和探测一体化平台系统，包括四通道数据采集系统1、主控计算机2、usb/串口转化器3、三波段收发系统4，所述主控计算机2分别与四通道数据采集系统1、usb/串口转化器3连接，所述四通道数据采集系统1通过pci express总线进行双向通信；所述三波段收发系统4分别连接有x单脉冲天线6、ku单脉冲天线7、ka单脉冲天线8以及usb/串口转化器3，并使用稳压直流电源5进行供电。
28.本实用新型的工作原理为：所述三波段收发系统4为系统核心，单脉冲天线三个频段各有一个(即x和、ku和、ka和)，每次只使用一个；每个波段都有独立的射频收发端口连接各自的天线，所以有三组射频端口，每一组都是和差两路；三个波段的接收机回波输出信号是共用的，单脉冲雷达接收机是和差两路，每一路都采用正交解调方式，所以有两路iq共四个回波输出端口；四路回波信号连接到主控计算机2内嵌的所述四通道数据采集系统1，进行回波数据的采集和存储；主控计算机2通过串口控制三波段收发系统4，能够对工作模式，信号体制以及其他参数进行配置。
29.在目标探测功能中，选择波段和波形后，所述三波段收发系统4在prf的触发下产生相应的中频信号，通过上变频、发射机和收发开关，经过天线将信号辐射出去，然后再接收和(通过收发开关)差支路目标回波信号，分别在各自的接收前段进行低噪声放大和下变频，然后进入中频放大和正交解调，输出iq基带信号给所述四通道数据采集系统1，然后再将采集的数据传输给所述主控计算机2进行处理和显示。
30.在教学模拟功能中，选择波段和波形后，所述三波段收发系统4将prf延迟(延迟量对应目标距离，可编程)后触发产生相应的中频信号，通过上变频后连接到一个喇叭天线上，用喇叭天线的辐射信号模拟目标回波，所述三波段收发系统4正常接收，但是发射机不工作。
31.实施例2
32.在实施例1的基础上，所述四通道数据采集系统1有6个输入端口，分别为ch1、ch2、ch3、ch4、时钟pt以及触发gt，可以同时采集4个数据通道的数据，实现了基于正交解调处理的高分辨单平面单脉冲雷达信号的实时录取。
33.实施例3
34.在实施例1的基础上，所述usb/串口转化器3通过usb接口和主控计算机2连接并进行双向通信，通过串口和所述三波段收发系统4连接，并使用rs232协议进行双向通信，使得所述主控计算机2可以对所述三波段收发系统4进行参数配置以及状态读取，所述三波段收发系统4输出的信号数据由所述四通道数据采集系统1采集并传输给所述主控计算机2进行
处理，数据的具体处理由软件实现，通过编程可以对数据实行不同的算法处理，满足研究需要。
35.实施例4
36.在实施例1的基础上，所述三波段收发系统4有15种信号输出，分别为和i、和q、差i、差q、触发波门、第一采样时钟、第二采样时钟、第一基准时钟、第二基准时钟、x和、ku和、ka和、prf、波门触发以及信号回波；所述三波段收发系统4具有两种工作模式，分别为正常工作模式和回波模拟模式，用于目标探测和教学模拟，在硬件层面上为目标探测和教学模拟的一体化提供基础。
37.实施例5
38.在实施例1的基础上，所述稳压直流电源5的电压为28v，满足硬件的供电需要，同时电压较小，比较安全。
39.实施例6
40.在实施例1
‑
5任一项的基础上，所述一体化平台系统还包括综合控制系统，其中，所述综合控制系统包括雷达参数配置功能、雷达状态显示功能、天线搜捕跟控制功能、天线参数显示功能、采集卡参数配置功能以及数据采集功能，所述三波段收发系统4和所述四通道数据采集系统1由软件进行完全控制，具有调试方便、扩展性强、交互性好等优点。
41.实施例7
42.在实施例6的基础上，所述雷达参数配置功能包括以下参数的配置：雷达串口、天线串口、工作模式、工作波段、波形模式、波门宽度、接收增益、模拟回波延时、脉冲重复频率、信号脉冲宽度以及线性调频带宽，满足了多样化的教学和研究的需求，完成不同雷达参数下目标数据的录取与采集。
43.实施例8
44.在实施例6的基础上，所述采集卡参数配置功能包括采样频率配置、数据文件配置以及输入量程配置，满足不同数据的实时采集需求。
45.实施例9
46.在实施例1的基础上，所述天线搜捕跟控制功能包括采集、搜索、捕获、跟踪以及雷达休眠，在完成搜索、捕获目标后，当辐射源移动，则雷达天线将对目标进行跟踪，天线方位角将在软件界面进行显示。
47.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。