陳麗朝

（成都中電錦江信息產(chǎn)業(yè)有限公司，四川 成都 610000）

雷達（Radiodetectionandranging，Radar）是指無線電探測與測距，即利用無線電技術進行目標探測與跟蹤[1]，誕生于20世紀30年代，經(jīng)過初步研究與發(fā)展，二戰(zhàn)期間正式投入軍方使用。由于在戰(zhàn)爭中的突出表現(xiàn)，人們把它譽為“第二次世界大戰(zhàn)的天之驕子”[2]。此后，雷達技術受到世界各國的高度關注，在體制、理論、方法、技術和應用等方面都已得到迅猛的發(fā)展。雷達顯示與控制終端作為雷達系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分，是雷達使用者與雷達系統(tǒng)之間的交互平臺[3]。

當下，無人機監(jiān)視雷達顯控終端的信息顯示、軟件界面和操控性能受到高度重視。借鑒大型雷達顯控終端的信息顯示及控制模式，用當今計算機、軟件設計和雷達數(shù)據(jù)處理等方面的先進技術成果，充分利用雷達信號處理系統(tǒng)提供的各種目標信息，研發(fā)具有領先水平的雷達顯控終端具有重要的意義。

1 雷達顯控終端的系統(tǒng)設計方案

雷達顯控終端的作用是實時顯示雷達主機中信號處理板處理后的雷達目標信息、雷達系統(tǒng)狀態(tài)信息、紅外攝像頭數(shù)據(jù)，通過人機交互界面設置雷達工作參數(shù)和紅外控制信號，通過網(wǎng)口發(fā)送至雷達主機，同時將要實施打擊的無人機目標參數(shù)發(fā)送至精確打擊系統(tǒng)完成實時打擊。軟件通過Qt平臺實現(xiàn)，設計使用Qt 5.9.0版本，代碼編輯使用Qt Creator 4.3.1版本。

1.1 軟件功能需求

從顯控終端的功能需求進行分析，將顯控終端系統(tǒng)大致分為以下幾個模塊：雷達目標的像素密度（Pixels Per Inch，PPI）顯示模塊、雷達控制模塊、紅外攝像模塊、精確打擊系統(tǒng)模塊、BIT顯示模塊、系統(tǒng)設置和日志模塊。主要內(nèi)容有雷達目標的PPI顯示模塊；BIT顯示；紅外攝像視頻圖像顯示；局部放大功能，量程可選；電子地圖顯示；控制界面顯示；狀態(tài)信息顯示；具有手動記錄和存儲功能，并能夠重演；威脅目標及參數(shù)和屬性列表；威脅目標的聲音警報和顏色警報；實現(xiàn)對雷達轉速、工作模式、掃描方式、頻率、自動增益控制（Automatic Gain Control，AGC）、紅外攝像頭指向、門限等控制。

1.2 軟件系統(tǒng)設計

雷達顯控終端的任務是雷達信息的顯示以及對雷達系統(tǒng)和相關系統(tǒng)的精確控制。無人機監(jiān)視雷達顯控終端是基于Windows操作系統(tǒng)和Qt平臺實現(xiàn)軟件開發(fā)，并完成人機交互界面、系統(tǒng)通信、相關控制等設計與實現(xiàn)。顯控終端軟件的總體設計如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)設計框架

1.2.1 雷達PPI顯示模塊

雷達PPI顯示是指將目標采用平面二維顯示方式，顯示目標方位和目標距離。

（1）點航跡顯示。雷達傳送數(shù)據(jù)包括點跡數(shù)據(jù)和航跡數(shù)據(jù)。點跡數(shù)據(jù)是指通過雷達檢測確定為目標的數(shù)據(jù)信息，包括目標方位、距離、方位寬、距離寬、信噪比、濾波號、幅度、時間等信息。通過設置點跡顏色、點跡保留圈數(shù)、是否畫眉毛、最大顯示數(shù)量等，將所有接收到的點跡信息進行顯示。航跡數(shù)據(jù)是在點跡基礎上判定為運動目標，并記錄一定運動軌跡的一系列數(shù)據(jù)信息，包括航跡批號、方位、距離、速度、方位寬、距離寬、高度、仰角、航向、時間等信息，通過設置當前航跡和歷史航跡的顏色、航跡顯示個數(shù)、最大顯示航跡數(shù)、航跡顯示形狀、航跡保留圈數(shù)等，實現(xiàn)航跡信息的顯示，同時顯示當前點跡總數(shù)和航跡總數(shù)。

當收到航跡信息時，系統(tǒng)會彈出提示信息并發(fā)出警報聲，提醒工作人員準備實施打擊，同時顯示產(chǎn)生航跡列表，顯示航跡的具體信息。

（2）掃描線等輔助信息。實時接收當前雷達天線掃描方位，并通過扇形掃描線顯示當前雷達天線掃描方位。雷達作用距離小于10 km，需要顯示相應刻度線，并可以設置量程，包含2 km，4 km，6 km，8 km和10 km。同時，顯示當前雷達天線掃描速度、時間、顯示的中心坐標、鼠標所指的方位和距離等。

（3）電子地圖顯示。背景需要實時顯示電子地圖，主要包括街道和地點、主要輪廓等，并可以設置透明度。

（4）記錄與回放功能。主要是實現(xiàn)手動記錄和存儲功能，并能夠重演。如果當前軟件顯示部分由于發(fā)現(xiàn)目標或者其他原因需要記錄時，可以通過記錄功能添加記錄，并可隨時重演記錄內(nèi)容。

1.2.2 雷達控制模塊

雷達控制主要包括參數(shù)控制、門限控制和扇區(qū)控制等，實現(xiàn)對雷達系統(tǒng)的實時控制和實時監(jiān)控。

（1）參數(shù)控制。包括對雷達的運轉速度、掃描方式、工作模式、頻率、AGC等的控制。運轉速度有停轉、每分鐘15轉、每分鐘20轉、每分鐘30轉等方式；掃描方式有環(huán)掃和扇掃，扇掃時還需要控制起始方位和終止方位；工作分為調頻連續(xù)波模式、PD模式、寂靜模式等；頻率和AGC分別控制雷達發(fā)射頻率和雷達自動增益控制。

（2）門限控制。主要是對雷達檢測目標的閾值的控制，相對來說，門限越低越容易發(fā)現(xiàn)目標，但同時雜波也可以越多。主要包括多普勒處理和超雜波處理，包括總共8個相應門限值的控制。

（3）扇區(qū)控制。主要是實現(xiàn)雷達對不同方位使用不同工作模式。比如在工作人員所在方位采用寂靜模式，以免雷達發(fā)射電磁波對身體造成傷害；如果在某個區(qū)域想重點檢測，可以設置該區(qū)域特定的工作模式、相應AGC等?？梢詣澐侄鄠€扇區(qū)，最多發(fā)送10個扇區(qū)，對每個扇區(qū)都可以設置工作模式、AGC等。

1.2.3 BIT顯示模塊

BIT顯示模塊主要是針對整個雷達系統(tǒng)中每個系統(tǒng)的工作狀態(tài)的監(jiān)控。主要分為天線系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、頻綜模塊、伺服系統(tǒng)、紅外系統(tǒng)和終端系統(tǒng)的故障和狀態(tài)信息。

終端軟件界面需要實時顯示各個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如果出現(xiàn)故障會進行報警顯示，并可以查看具體故障內(nèi)容，信號系統(tǒng)會實時給終端系統(tǒng)發(fā)送故障信息。

1.2.4 紅外攝像模塊

無人機監(jiān)視雷達的主要目的是發(fā)現(xiàn)周邊敵方無人機或者惡意低、小、慢目標，并對威脅目標實現(xiàn)打擊，以達到秘密信息不被發(fā)現(xiàn)的目的。一般無人機飛行較低，可以通過高清紅外攝像觀察目標，通過雷達發(fā)現(xiàn)目標后根據(jù)目標方位調整紅外攝像的指向，實時觀察目標的情況。終端主要完成視頻圖像的顯示、云臺控制、攝像頭控制等：

（1）視頻圖像顯示。紅外系統(tǒng)會實時向終端系統(tǒng)發(fā)送視頻數(shù)據(jù)，終端軟件需要對接收到的視頻流數(shù)據(jù)進行解析并顯示。（2）云臺控制。主要是實現(xiàn)紅外攝像頭的指向控制，可以控制云臺水平方向順時針和逆時針轉動，俯仰方向的俯仰運動，還可以通過定位控制、自動獲取控制和手動跟蹤控制。（3）攝像頭控制。主要包括對攝像頭的變位、聚集、光圈的控制和燈光的控制。

1.2.5 打擊系統(tǒng)模塊

精確打擊系統(tǒng)主要是針對發(fā)現(xiàn)的無人機或其他威脅目標實施打擊，以達到阻止其對我方造成進一步影響。打擊系統(tǒng)模塊主要是對精確打擊系統(tǒng)的控制，包括信號源開關、干擾信號、轉臺控制、打擊控制等。干擾信號包括GPS信號、WiFi信號、遙控信號等，轉臺控制主要是對轉臺水平方向上的控制。通過打擊控制，可以實現(xiàn)在指定方位發(fā)射干擾信號進行打擊。

1.2.6 系統(tǒng)設置和日志

系統(tǒng)設置和日志主要是對系統(tǒng)進行相應的設置以及操作記錄、點航跡信息保存等。

（1）系統(tǒng)設置，包括對終端各個部分的設置。常規(guī)設置包括是否顯示刻度線、刻度線顯示方式、是否顯示航跡游標、是否顯示圈外目標、天線顯示方式等；點跡設置包括點跡保留圈數(shù)、是否畫眉毛、點跡顏色、最大顯示數(shù)量等；航跡設置包括連續(xù)顯示個數(shù)、顯示形狀、當前航跡顏色、歷史航跡顏色、最大顯示數(shù)量、保留圈數(shù)等；BIT設置包括警報顏色、正常顏色、故障提示方式等；扇區(qū)設置包括畫扇區(qū)顏色、線條粗細、扇區(qū)上限個數(shù)等。系統(tǒng)還可以設置傳輸IP和端口，但是需要輸入管理員密碼，以防止隨意更改導致數(shù)據(jù)傳輸故障。

（2）日志，包括操作記錄、點航跡信息保存等。系統(tǒng)保存所有操作記錄，包括具體設置的數(shù)值。對所有接收到的點跡和航跡數(shù)據(jù)信息進行保存，可以顯示當前接收到的數(shù)據(jù)信息，以文件的形式保存所有接收的數(shù)據(jù)，以便進一步查看。

2 雷達顯控終端的實現(xiàn)

系統(tǒng)參數(shù)設置、門限設置、扇區(qū)設置、打擊系統(tǒng)、系統(tǒng)設置等通過菜單打開實現(xiàn)。無人機監(jiān)視雷達顯控終端軟件完成后，通過網(wǎng)口與各個系統(tǒng)進行連接，并進行系統(tǒng)聯(lián)調。經(jīng)過實驗驗證，終端軟件可以完成所有需求的功能，可以正確接收數(shù)據(jù)并進行顯示，正確控制雷達系統(tǒng)及相關系統(tǒng)，完成系統(tǒng)與雷達系統(tǒng)其他各部分的協(xié)同工作。主界面包含雷達PPI顯示、BIT顯示、航跡列表、紅外顯示等，如圖2所示。

圖2 軟件主界面

3 結語

文章設計實現(xiàn)了基于Qt平臺的雷達顯示與控制終端，系統(tǒng)具有性能高、功能強大的特點。主要設計工作內(nèi)容及系統(tǒng)功能如下：（1）經(jīng)過分析比較，選擇Qt平臺作為無人機監(jiān)視雷達顯控終端軟件的開發(fā)平臺，通過Qt的系統(tǒng)架構、圖導引擎以及信號與插槽機制等關鍵技術完成無人機監(jiān)視雷達顯控終端軟件的開發(fā)。（2）根據(jù)無人機監(jiān)視雷達顯控終端的功能需求，設計并實現(xiàn)了顯控終端軟件。本文實現(xiàn)的雷達系統(tǒng)較大，需研發(fā)周期也較長，由于時間限制，對系統(tǒng)進行了初步設計與實現(xiàn)，存在一些不足之處，文章實現(xiàn)的無人機監(jiān)視雷達顯控終端功能還需進一步完善，后期還需對電子地圖等功能進行完善以及相關數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)目標航跡跟蹤等功能。