0 引言

動目標偵察雷達通常采用單脈沖全相參脈沖多普勒工作機制來有效提取復雜地雜波下的動目標信號，這種方法能有效跟蹤活動目標，提取目標的距離、方位、徑向速度等有用信息。該方法在民用領域主要用于邊防哨所的偵察警戒，軍事上則主要對戰(zhàn)場活動目標進行監(jiān)視，因此，動目標偵察雷達正逐漸發(fā)揮出其重要作用。由于地面運動目標種類多樣，運動方式不同，產生的運動軌跡和多普勒音響差異很大，因此，為了能快速發(fā)現并跟蹤目標，降低對雷達操作手的要求，本文給出了一種通過雷達模擬訓練卡來為雷達操作手提供逼真訓練環(huán)境的具體方法。

1 總體設計思路

目前各科研院所研制的目標模擬器主要是對雷達信號的模擬，根據模擬信號頻率不同可分為射頻、中頻、視頻信號的模擬。此類模擬器主要用于對雷達性能指標的測試，其結構復雜但功能強大，造價也比較高。本文所研制的動目標模擬訓練卡主要用于訓練雷達操作手，而不用于檢測雷達性能指標，因此結構簡單。同時可將其制成雷達電路板的通用型號，并可直接通過接口電路置于雷達機箱內，操作攜帶都很方便。

動目標模擬訓練卡能模擬雷達的背景信號和動目標信號，可在不加高壓的情況下為雷達操作人員提供較為逼真的訓練環(huán)境。該模擬訓練卡能在 0 °～ 360 °的范位內模擬固定目標和動目標，其模擬運動目標的類型有單兵、輕型車輛、重型車輛、直升機、坦克等。

該動目標模擬訓練卡采用微型計算機的設計思路。其整體結構如圖 l 所示。

系統(tǒng)中的 MSC-51 系列芯片 80C 31 主要用于控制從 RAM 和 ROM 讀取背景、目標、多普勒音響等存儲信息；輸入設備采用雷達自身的薄膜操作鍵盤和距離／方位手輪；輸出設備采用雷達的 CRT 顯示器。這樣能使雷達操作人員快速熟悉鍵盤上各指令的操作位置及雷達裝備的結構特征，避免重復設計的浪費，達到模擬雷達操作人員訓練的最終目的。

2 雷達動目標模擬訓練卡電路組成

雷達模擬訓練卡的電路組成主要有 CPU 控制電路、背景產生電路、動目標產生電路和多普勒音響產生電路。圖 2 為該訓練板的電原理圖。

與其它雷達信號模擬器不同的是，該模擬雷達操作手的動目標信號首先存儲在動目標模擬訓練卡內，這些存儲的信號都是在雷達正常工作時錄入的，信號特征真實可靠，從而有效避免了其它雷達信號模擬器可能因自身模擬信號的產生故障而達不到訓練要求的困難。

動目標模擬訓練卡的工作過程是：首先由 CPU 根據當前薄膜鍵盤和控制手輪錄入的雷達方位碼和雷達狀態(tài)信號中的距離起點信息，調出預先存儲有各種動目標的聲音信號和背景信號。然后通過背景產生電路和動目標產生電路送出相應顯示段的背景信號和動目標信號，同時根據雷達狀態(tài)信號中的光標信號來判決當前的方位和距離上是否有動目標，若有則通過多普勒聲音產生電路送出相應的聲音信號。

3 具體電路設計及功能實現

CPU 控制電路是系統(tǒng)電路部分核心，其余的背景產生電路、動目標產生電路、多普勒聲音產生電路都由 CPU 根據雷達當前狀態(tài)決定其工作方式和內容。雷達狀態(tài)主要包括主時鐘信號、錄取光標信號、距離推移信號、背景采樣信號等，其中從距離推移信號可得到當前顯示的距離段，而從錄取光標信號加距離推移信號則可得到當前顯示的距離段上某一點的距離。微機數據總線可送來雷達狀態(tài)信息，如扇掃、顯示范圍等。

3.1 CPU 控制電路

CPU 的主要任務是按預定算法計算各動目標的運動方向和位置，更新動目標數據庫的數據，并根據方位和距離起點信息送出相應顯示段的動目標信號。本訓練卡的 CPU 采用 MCS-51 系列 80C 31 芯片，其 CPU 控制電路如圖 3 所示。

系統(tǒng)程序存儲器采用 27C 512 ，保證有 64KB 的程序空間給監(jiān)控程序使用，數據存儲器則采用 62C 256 ，它有 32KB 的 RAM 可使用，地址譯碼電路可產生若干端口信號，這些端口信號可控制訓練卡的輸入輸出緩沖等接口，以保證從系統(tǒng)得到正確的輸入控制信號，并通過輸出端口控制輸出。在電路中， RAM( 62C 256) 占有 0000-7FFFH 的地址，剩余的地址分配給端口使用。

(1) 距離推移脈沖信號形成

距離推移信號的數值提取以 50 kHz 為時鐘，并以零距離信號為計數起點。距離推移信號為數據鎖存信號，它可將計數器的值鎖存到鎖存器。該值稱為距離推移鎖存值。由于計數器時鐘為 50kHz ，計數器的一步為 3 km ，因此，距離推移信號的數值等于距離推移鎖存值× 3 。

(2) 錄取光標脈沖信號形成

錄取光標信號的數值提取以 12.8 MHz 為時鐘，以距離推移信號為計數起點信號，錄取光標信號為數據鎖存信號，并將計數器的值鎖存到鎖存器中，該值稱為錄取光標鎖存值。由于計數器的時鐘是 12.8MHz ，計數器的每一步即是 11.7m ，因此，錄取光標信號的數值等于錄取光標鎖存值× 11.7 。

(3)CPU 計算方法

可利用 CPU 并通過公式：距離推移鎖存值× 3+ 錄取光標鎖存值× 11.7 來計算當前的距離。方位數據可由外界直接送入，不存在轉換的問題。雷達的狀態(tài)信號可表示雷達的扇掃范圍、顯示量程和工作方式等狀態(tài)信息。由于該值是數字信號， CPU 可直接處理。

最后，在模擬訓練卡得到雷達狀態(tài)信息、距離和方位信息后，即可決定當前的聲音和需要顯示的動目標和背景。

3.2 背景產生電路

背景信號不需要 CPU 進行計算，只需根據方位和距離起點信息送出相應顯示段的背景信號即可。其電路如圖 4 所示。

背景產生電路主要以一片 EPROM( 27C 010) 來設計，該 EPROM 中存有一幅實際的背景圖象，每一象素由三位二進制表示，背景產生就是在距離推移信號的上升沿開始輸出 EPROM 中的數據，然后由方位和距離起點信息決定輸出數據的起點，而輸出數據的范圍 ( 或者說當前顯示段 ) 則由以背景采樣時鐘為時鐘信號的地址產生器來決定的。 EPROM( 27C 010) 是八位存儲器，而一個象素是三位，為了節(jié)約存儲空間，可將 EPROM( 27C 010) 每一字節(jié)分成二個象素存儲單元，每次輸出的數據由一片 GAL 來對地址信號譯碼，以決定當前輸出是高四位還是低四位。

3.3 多普勒音響電路

多普勒聲音產生電路主要由 CPU 根據方位、距離和錄取光標信號來判斷當前位置是否有動目標，若有動目標，就從動目標數據庫中調出其對應的聲音。當前聲音控制器可選擇目前產生的聲音是這八種中的哪一種，然后將其輸出給音響報警板，最后產生多普勒聲音。

4 系統(tǒng)程序流程

本系統(tǒng)由 80C 31 的定時器 T0 設定采用時間間隔， T0 定時一到即進人中斷服務程序，系統(tǒng)依次采集各路模擬輸入量。并存人對應的 RAM 中。當外部開關量輸入信號發(fā)生變化后，即可通過 80C 31 的引腳／ INT1 請求中斷。當 80C 31 進入相應的中斷服務程序后，系統(tǒng)便可做出相應的反應。其程序流程圖如圖 5 所示。

5 結束語

動目標偵察雷達模擬訓練卡通過與雷達的聯機調試來有效模擬背景圖和各種動目標信號，當轉動雷達距離手輪和方位控制顯示器中的搜索光標一定，搜索光標套住顯示器上的動目標時，雷達喇叭便可發(fā)出不同動目標的多普勒音響，從而說明該模擬訓練卡的設計達到了有效訓練雷達操作手的目的。本文將微型機的設計原理應用到雷達模擬訓練卡的設計中，避免了常規(guī)雷達信號模擬器回波模擬的巨大工作量，節(jié)約了成本，同時有效達到了逼真訓練雷達操作手的目的。