基于pci总线的雷达信号模拟器的研制

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1、http://www.paper.edu.cn基于PCI总线的雷达信号模拟器的研制梁新莉，赫永霞，衡晓周，高孝日大连海事大学航海技术研究所，辽宁大连（116026）E-mail：lxl-shangliang@163.com摘要：为了更好地满足雷达ARPA模拟器的教学和培训需要，本文通过分析通用真实雷达系统,总结出雷达信号模拟器的工作原理，并进一步分析出其主要性能指标，提出了一种基于PCI总线的雷达信号模拟器的研制方案。通过初步调试,基于PCI总线的雷达信号模拟器产生了各种雷达信号，达到了所需的要求。

2、关键词：雷达；模拟器；雷达信号；PCI总线0.引言雷达模拟器在海员培训和适任评估中起着重要的作用。随着航海事业的发展，用户对雷达模拟器的要求越来越高，《STCW78/95公约》也对雷达/ARPA模拟器提出了明确的要求。国际海事组织在A级全功能航海模拟器的推荐标准中建议大型船舶操纵模拟器驾驶台应配备由真雷达构成的雷达ARPA模拟器。在配备真实雷达显示器设备的高档雷达模拟器中，雷达信号模拟器是其核心部件，雷达信号模拟器通过数模转换产生模拟视频信号,还须生成触发脉冲信号、方位信号和船首信号,送到雷达显示器

3、上显示，同时处理雷达显示器的增益、调谐、海浪干扰和量程选择信号，按操作者的意图生成雷达视频数据。实现具有真实雷达操作感，又具有模拟的海域环境，达到雷达模拟器的最终使用目的。雷达视频回波生成算法由VC环境下的算法改编而成。而雷达模拟器与PC机之间高速数据传输是一个重要环节，通过对雷达的系统分析，提出了基于PCI总线的雷达信号模拟器的实现方案。1.雷达信号模拟器的工作原理真实雷达/ARPA的工作流程是，雷达收发机和天线根据来自雷达/ARPA显示设备的量程选择、调谐、增益控制等输入控制信号，随着天线的旋转

4、，雷达发射机向雷达四周方向不断发射高频脉冲信号，雷达接收机不断接收天线方向上的反射回波。雷达/ARPA显示设备根据天线产生的船首和方位信号，由船的航向可以得到当前雷达天线的方位信息；在该方位上由接收到的反射回波显示在该方位上，这样雷达/ARPA就以本船位置为中心，将其四周物标回波显示在物标所在的方位和距离上。而本课题要考虑的是在没有雷达收发机单元和天线单元的情况下，如何让雷达显示器逼真地工作，这就是雷达信号模拟器所需要做的工作。可以想象，雷达显示器要正常工作，就必需有正常的信号输入，使雷达显示器还认

5、为在天线和收发机的驱动之下。参照雷达整机框图(图1(a))，来分析雷达显示器所需要的输入输出信号，也就是雷达信号模拟器的输出输入信号，如图1(b)。-1-http://www.paper.edu.cn船首信号船首信号天线方位信号显示器雷达方位信号控制信号量程信号信号控制信号触发信号显示器模拟量程信号视频信号器触发信号收发机视频信号罗经信号电计程仪信号罗经信号计程仪信号源（a）雷达整机框图(b)雷达模拟器框图图1雷达与雷达模拟器图中的控制信号包括显示器的开机工作信号，收发机准备信号，以及显示器的其它一

6、些控制信号，罗经信号和计程仪信号用于ARPA雷达显示器。使雷达信号模拟器的这些输入输出信号同步地工作是设计雷达信号模拟器的一个重要任务。雷达信号模拟器与雷达显示器之间的控制状态信号易于模拟，也不存在同步问题。雷达信号模拟器要模拟天线的功能，就必须向雷达显示器发送相应的船首和方位信号，具体波形见图2(注：该图为SperryRASCAR-3400T1024P/R的参数)。船首信号是天线转到船首方向AZP1时给出的一个信号，用来使视频扫描线AZP2达到在一周内同步，即船首信号使视频扫描线回到雷达显示器的船

7、首位置。方AZR1P/R位信号是一个脉冲信号，一个脉冲使视1T=×60sec/min=2.7ms频扫描线向前转一个角度，该角度的大1024×22小为360°/1024，也就是说，1024个方图2方位线与船首线波形关系图位脉冲正好使雷达显示器的视频扫描线转一周。另外，方位信号还有一个差90°相位的脉冲，用来控制雷达显示器的视频扫描线旋转方向，这样很容易设置扫描线顺时针或反时针方向旋转。触发脉冲与方位脉冲同步输出,用于表示一条雷达视频扫描线的开始．视频信号是雷达信号模拟器将已计算好的一条扫描线上对应位置

8、点的亮度值经D／A转换后,随触发脉冲的上升沿输出,由于频率高,要达到逼真效果,应使信号模拟器的视频输出速度满足系统要求.在ARPA雷达模拟器当中，计程仪和罗经信号一般由装有电子海图的PC机提供，雷达信号模拟器将其转换成雷达显示器可以接收读取的信号。PC机一般以字节形式给雷达信号模拟器传输数据，比如PC机给出罗经信号值为300°，在步进方式下，雷达信号模拟器要根据上一次的值作差，得出应该给雷达显示器的具体步数．而PC机给出的计程仪信号也就本船速度信号，也为一个具体的数值