基于COST視頻采集卡的雷達訓練系統研究

摘要：針對于現代雷達面臨的環(huán)境越來(lái)越復雜，利用計算機和仿真手段以及建模技術(shù)很難逼真地模擬雷達探測環(huán)境，而文中介紹了COST視頻采集卡具有對實(shí)裝雷達原始視頻進(jìn)行記錄和回放，可以真實(shí)的再現雷達探測環(huán)境，因此基于COST視頻采集卡的雷達訓練系統成功的解決了對雜波環(huán)境仿真逼真度問(wèn)題，對雷達職手教學(xué)和訓練具有很高的訓練效益。
關(guān)鍵詞：視頻采集卡；仿真；雜波環(huán)境；訓練：雷達原始視頻

未來(lái)的戰場(chǎng)是信息化戰場(chǎng)，復雜電磁環(huán)境是未來(lái)信息化作戰的主要環(huán)境特征。而錯綜復雜的戰場(chǎng)電磁環(huán)境對電子戰武器裝備的作戰性能和生存能力都提出了嚴重挑戰。因此，要想在未來(lái)實(shí)戰中獲得主動(dòng)權，必須注重平時(shí)的訓練，加大復雜背景環(huán)境下雷達裝備訓練的力度。為了提高訓練實(shí)效，并達到訓練目的，一般采用電子戰模擬技術(shù)及訓練模擬系統來(lái)模擬實(shí)戰條件下的訓練。而目前的訓練手段和方式，以及雷達模擬訓練系統還不能完全滿(mǎn)足復雜背景環(huán)境下雷達訓練的實(shí)戰要求。為了構建戰場(chǎng)復雜背景環(huán)境，提供逼真的雷達威脅環(huán)境，進(jìn)一步提高實(shí)戰情況下的雷達訓練效果。針對于艦載雷達，本文提出了一種基于COST視頻采集卡的雷達訓練系統。

1 雷達面臨的雜波環(huán)境特征分析
雷達探測位于陸地或海面上以及空中的目標時(shí)，雷達接收的不僅有目標的回波，而且疊加有不需要的被照射區域的回波，這部分回波被稱(chēng)為雜波，雜波的存在嚴重影響著(zhù)雷達對目標的探測，尤其是對小目標的探測。
雷達雜波就是雷達波束在物體表面形成的后向散射，主要有地物雜波和海雜波兩大類(lèi)，陸地上物體比較固定，在雷達中形成的雜波變化幅度不是很大；而海雜波表現出更強的動(dòng)態(tài)特性。海面作為雷達波的反射面，其性能十分復雜，海風(fēng)、海流、海浪、潮汐和不同的水質(zhì)等都對海雜波的產(chǎn)生有著(zhù)不同的影響。地物和海雜波的存在有時(shí)導致一些回波弱、速度快的目標淹沒(méi)在雜波中，使雷達不能對其檢測，而這些被漏掉的目標，往往有很高的威脅性，例如采用隱身技術(shù)的目標和掠海飛行的小目標。
雖然，目前采用計算機仿真技術(shù)和數學(xué)統計模型能夠對地物雜波和海雜波進(jìn)行仿真模擬，但是當前計算機仿真技術(shù)和手段還不能完全仿真模擬地物和海雜波的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性，只能模擬特定條件下的雜波形態(tài)變化。其中對海雜波的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性仿真模擬是最困難的，因其涉及到的計算量很大，以目前的計算機技術(shù)還不能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬，導致海雜波動(dòng)態(tài)性的仿真模擬效果還達不到實(shí)際要求。

2 雷達視頻采集設備的功能與性能優(yōu)勢
雷達視頻采集設備是一款基于PCI的COST設備，由于記錄的是數字信號，可以在不失真地情況下，實(shí)時(shí)記錄與重復回放。其次記錄的雷達信號可以重新生成(含時(shí)標與方位角)的雷達視頻。記錄的數據保存在大容量SCSI硬盤(pán)中，可以快速方便的讀寫(xiě)操作，同時(shí)具備DLT磁帶機備份儲存功能，用于數據歸檔作長(cháng)期保留。保留在DLT磁帶的數據可以隨時(shí)導入Centurion，再次生成原始雷達信號(也可用于雷達信號模擬器)。
該設備具有信號輸入、坐標處理／掃描轉換與顯示、信號輸出、存儲設備(數據記錄)等功能。
信號輸入：信號輸入部分是一塊PCI卡完成，可以輸入多種類(lèi)型的雷達信號(包括A顯、B顯與PPI扇掃顯)。這塊卡自身提供視頻和方位角的處理能力，包括一個(gè)2D的視頻放大器參量表，可補償雷達特征和雜波。信號輸入卡可同時(shí)接收三個(gè)輸入通道的總脈沖信號，包括雷達回波、觸發(fā)、方位、正北。如疊加一塊方位角輸入子卡可以適應一些特殊的方位角格式。雷達輸入卡提供輸入范圍和方位角可編程功能，信號采集部分為50MHz，8位精度。這8位數據也可以利用峰值檢測方法二次抽樣產(chǎn)生可自定義采樣頻率的信號和外部時(shí)鐘，如圖1所示。
信號輸入卡可接收2048／360°、4096／360°和8192／360°的方位角。數字化后的采樣信號以持續120MB／S的速率，DMA方式傳送到PCI總線(xiàn)上。

坐標處理／掃描轉換與顯示：Advantage／++掃描轉換卡是一塊獨立的雷達坐標轉換卡并支持最終顯示功能。通過(guò)PCI總線(xiàn)，它可以接收來(lái)自經(jīng)信號處理卡處理過(guò)的數據，如PPI格式的數據并把它們轉換為可用于直接顯示光柵格式與并同時(shí)將數據打包存儲，用于日后的回放與歸檔。三路圖形信號數字化后可與雷達信號顯示窗口多層疊加，但最終的記錄只能是選擇一路，如圖2所示。
雷達信號輸出：Centurion的主要功能便是雷達數據的錄取與日后的回放，因此Centurion內的雷達輸出卡是為該錄取器開(kāi)發(fā)的。雷達信號輸出卡可將存儲的雷達數據進(jìn)行重構，以模擬或數字格式輸出。既可以將原數據以PPI顯示形式輸出。
存儲設備：Centurion提供硬盤(pán)存儲與磁帶備份方式。首先，數據通過(guò)SCSI接口，保留到硬盤(pán)。硬盤(pán)內的數據既可以用于回放，也可以導入到磁帶機進(jìn)行歸檔永久保存。磁帶機內的數據也可以導回硬盤(pán)，存儲設備的性能參數如表1所列。