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摘 要：为了提高防空导弹转级中的连通性测试能力，需要对导弹的雷达探测信号进行准确的检测和参量估计，提出一种基于自适应波束形成的防空导弹雷达信号波束输出连通性测试方法。构建防空导弹的雷达目标探测信号模型，在强电磁辐射干扰下采用IIR滤波器进行导弹对敌探测目标信号滤波处理，对滤波输出的高分辨雷达回波信号采用小波变换进行频谱特征分离，设计信号波束形成算法实现对导弹的回波探测信号的连通性测试。在算法设计的基础上进行测试系统的硬件设计，基于VXI总线技术进行导弹信号输出的连通性测试系统的总线开发和硬件集成设计。测试结果表明，采用该方法进行导弹的信号波束输出测试的准确性较好，信号的波束形成能力较强，提高了导弹的检测效能。
关键词：导弹； 信号； 波束形成； 连通性测试； 雷达
Abstract： In order to improve the connectivity test ability of air defense missile， it is necessary to accurately detect and estimate the radar detection signal of air defense missile. An adaptive beamforming method for testing the beam-output connectivity of air defense missile radar signal is proposed. The radar target detection signal model of air defense missile is constructed， and the IIR filter is used to filter the target signal of the missile against the enemy under the strong electromagnetic radiation interference. Wavelet transform is used to separate the spectrum features of the filtered high-resolution radar echo signal， and a signal beamforming algorithm is designed to test the connectivity of the missile echo detection signal. The hardware of the test system is designed on the basis of the algorithm design， and the bus development and the hardware integration design of the test system of missile signal output are carried out based on the VXI bus technology. The test results show that the proposed method has good accuracy and strong beamforming ability for missile signal beamforming， which improves the detection efficiency of the missile.
Key words： missile； signal； beamforming； connectivity testing； radar
引言
隨着信号测试技术的快速发展，采用现代信号处理技术进行信号的波束形成处理，提高对目标的识别和检测能力，相关的信号处理技术在防空导弹的连通性测试中占据着基础关键性的设计研究地位。防空导弹主要用于打击敌方飞机和拦截对方来袭导弹的一类精确制导武器，在战争中争夺制空权和防御敌方来袭中发挥重要价值[1]。在防空导弹的技术准备中，需要进行导弹的全弹连通性测试，分析导弹的输出雷达信号的传输能力和探测能力，结合波束形成技术和高分辨的宽带信号检测技术，进行信号输出的联调测试，保障导弹的良好性能，提高导弹的对敌攻击效率。研究防空导弹的信号波束输出连通性测试技术在弹道的技术转级中具有重要作用[2]。
对此，本文提出一种基于自适应波束形成的防空导弹雷达信号波束输出连通性测试方法。首先构建防空导弹的雷达目标探测信号模型，在强电磁辐射干扰下采用IIR滤波器进行导弹对敌探测目标信号滤波处理[3]，设计信号检测算法，进行防空导弹的信号波束形成分析和参量估计，结合自适应的信号处理技术，提高导弹连通性测试过程中的信号探测识别能力。然后进行测试系统的硬件开发设计，最后进行仿真实验分析，展示了本文方法在提高导弹检测和连通性测试能力方面的优越性能。
1 弹道测试的信号波束模型及波束形成
1.1 信号模型构建
为了实现防空导弹的信号波束输出连通性测试技术优化，首先构建导弹测试的雷达波束信号模型，进行信号输出的波束形成设计[4]，得到导弹连通性测试的信号输出为一个带宽双曲调频信号：
3 测试系统的硬件设计部分
对防空导弹连通性测试系统的硬件设计建立在TMS32010DSP基础上，TMS32010DSP的主频可达160 M/MIPS，能满足高速信号处理和信号检测需求，采用1条程序总线和2个VIX总线进行测试系统的总线传输控制，由DSP控制串行 EEPROM时钟[12]，进行信号集成探测和自适应处理，选用ADM706SAR进行寄存器接口设计，结合嵌入式的ARM进行硬件集成开发，通过CPLD中进行信号处理的交叉编译和程序加载设计，采用VXI总线、CAN总线与PCI总线进行程序收发和驱动模块设计，根据上述设计原理，得到本文设计的导弹信号波束输出连通性测试系统的硬件构成如图1所示。 4 仿真实验与结果分析
为了测试本文方法在实现防空导弹的信号波束输出连通性测试中的应用性能，进行仿真实验，实验中的算法设计采用Matlab 7 实现，雷达探测信号选择为CW波，对导弹输出脉冲信号的检测脉宽为12 ms，初始采样频率为12 KHz，带宽分辨率为0.34 dB，干扰强度为-12 dB，根据上述仿真参数设定，进行信号测试，得到信号波束输出的时域波形如图2所示。
以图2的信号波形为测试集，进行连通性测试，得到高分辨雷达回波信号的时频分析结果如图3所示。
分析图3得知，采用本文方法能实现高分辨的导弹探测波束信号检测和时频特征提取，提高导弹的连通性测试能力。最后，测试不同方法进行导弹信号波束形成结果，如图4所示，分析图4得知，本文方法进行防空导弹的信号波束输出特征分析的抗干扰能力较强，旁瓣抑制能力较好，提高了导弹的连通性测试的效率。
5 结束语
在防空导弹的技术准备中，需要进行导弹的全弹连通性测试，分析导弹的输出雷达信号的传输能力和探测能力。本文提出一种基于自适应波束形成的防空导弹雷达信号波束输出连通性测试方法。构建防空導弹的雷达目标探测信号模型，进行导弹对敌探测目标信号滤波处理，对滤波输出的高分辨雷达回波信号采用小波变换进行频谱特征分离，设计信号波束形成算法实现对导弹的回波探测信号的连通性测试。在算法设计的基础上进行测试系统的硬件设计。测试结果表明，采用该方法进行导弹的信号波束输出测试的准确性较好，信号的波束形成能力较强，提高了导弹的检测效能，在导弹技术转级测试中具有很好的应用价值。
参考文献
[1] 王洪迅，王士岩，王星，等. 瞬时测频系统的线性调频信号分析及改进[J]. 兵工学报，2014，35（8）：1193-1199.
[2] 陆兴华， 谢振汉， 范太霖. 嵌入式多模控制系统的VXI总线数据采集技术[J]. 电子科技， 2016，29（6）： 182-184，189.
[3] HE Y， ZHANG C S， TANG X M， et al. Coherent integration loss due to pulses loss and phase modulation in passive bistatic radar[J]. Digital Signal Processing， 2013， 23（4）：1265-1276.
[4] 宋军，刘渝，薛妍妍. LFM-BPSK复合调制信号识别与参数估计[J]. 南京航空航天大学学报，2013，45（2）：217-224.
[5] 陈雯雯，王亚林，周杰. 三维统计信道中的多普勒效应及其信号分析[J]. 计算机科学，2017，44（3）：84-88， 131.
[6] 邸珩烨. 基于多径码间干扰滤波的短波通信优化[J]. 物联网技术，2015，5（10）：47-48，52.
[7] 郑振，王丽媛，周勇. 混沌理论研究及其在舰船目标识别中的应用[J]. 舰船电子工程，2013，33（5）：48-50.
[8] 闫源江，胡光波. 关联维估计在舰船辐射噪声特征提取中的应用[J]. 科学技术与工程，2010，10（27）：6756-6759.
[9]赵威. 强海水混响背景下水中兵器攻击目标检测研究[J]. 智能计算机与应用，2016，6（2）：51-54.
[10]石鑫，周勇，胡光波. 基于信号峰脊陡变调制的雷达测距算法[J]. 物联网技术，2015，5（4）：12-14.
[11]刘昊晨，梁红. 线性调频信号参数估计和仿真研究[J]. 计算机仿真，2011，28（2）：157-159，263.
[12]刘家亮，王海燕，姜喆，等. 垂直线列阵结构对PTRM阵处理空间增益的影响[J]. 鱼雷技术，2010，18（4）：263-267.
关键词：导弹； 信号； 波束形成； 连通性测试； 雷达
Abstract： In order to improve the connectivity test ability of air defense missile， it is necessary to accurately detect and estimate the radar detection signal of air defense missile. An adaptive beamforming method for testing the beam-output connectivity of air defense missile radar signal is proposed. The radar target detection signal model of air defense missile is constructed， and the IIR filter is used to filter the target signal of the missile against the enemy under the strong electromagnetic radiation interference. Wavelet transform is used to separate the spectrum features of the filtered high-resolution radar echo signal， and a signal beamforming algorithm is designed to test the connectivity of the missile echo detection signal. The hardware of the test system is designed on the basis of the algorithm design， and the bus development and the hardware integration design of the test system of missile signal output are carried out based on the VXI bus technology. The test results show that the proposed method has good accuracy and strong beamforming ability for missile signal beamforming， which improves the detection efficiency of the missile.
Key words： missile； signal； beamforming； connectivity testing； radar
引言
隨着信号测试技术的快速发展，采用现代信号处理技术进行信号的波束形成处理，提高对目标的识别和检测能力，相关的信号处理技术在防空导弹的连通性测试中占据着基础关键性的设计研究地位。防空导弹主要用于打击敌方飞机和拦截对方来袭导弹的一类精确制导武器，在战争中争夺制空权和防御敌方来袭中发挥重要价值[1]。在防空导弹的技术准备中，需要进行导弹的全弹连通性测试，分析导弹的输出雷达信号的传输能力和探测能力，结合波束形成技术和高分辨的宽带信号检测技术，进行信号输出的联调测试，保障导弹的良好性能，提高导弹的对敌攻击效率。研究防空导弹的信号波束输出连通性测试技术在弹道的技术转级中具有重要作用[2]。
对此，本文提出一种基于自适应波束形成的防空导弹雷达信号波束输出连通性测试方法。首先构建防空导弹的雷达目标探测信号模型，在强电磁辐射干扰下采用IIR滤波器进行导弹对敌探测目标信号滤波处理[3]，设计信号检测算法，进行防空导弹的信号波束形成分析和参量估计，结合自适应的信号处理技术，提高导弹连通性测试过程中的信号探测识别能力。然后进行测试系统的硬件开发设计，最后进行仿真实验分析，展示了本文方法在提高导弹检测和连通性测试能力方面的优越性能。
1 弹道测试的信号波束模型及波束形成
1.1 信号模型构建
为了实现防空导弹的信号波束输出连通性测试技术优化，首先构建导弹测试的雷达波束信号模型，进行信号输出的波束形成设计[4]，得到导弹连通性测试的信号输出为一个带宽双曲调频信号：
3 测试系统的硬件设计部分
对防空导弹连通性测试系统的硬件设计建立在TMS32010DSP基础上，TMS32010DSP的主频可达160 M/MIPS，能满足高速信号处理和信号检测需求，采用1条程序总线和2个VIX总线进行测试系统的总线传输控制，由DSP控制串行 EEPROM时钟[12]，进行信号集成探测和自适应处理，选用ADM706SAR进行寄存器接口设计，结合嵌入式的ARM进行硬件集成开发，通过CPLD中进行信号处理的交叉编译和程序加载设计，采用VXI总线、CAN总线与PCI总线进行程序收发和驱动模块设计，根据上述设计原理，得到本文设计的导弹信号波束输出连通性测试系统的硬件构成如图1所示。 4 仿真实验与结果分析
为了测试本文方法在实现防空导弹的信号波束输出连通性测试中的应用性能，进行仿真实验，实验中的算法设计采用Matlab 7 实现，雷达探测信号选择为CW波，对导弹输出脉冲信号的检测脉宽为12 ms，初始采样频率为12 KHz，带宽分辨率为0.34 dB，干扰强度为-12 dB，根据上述仿真参数设定，进行信号测试，得到信号波束输出的时域波形如图2所示。
以图2的信号波形为测试集，进行连通性测试，得到高分辨雷达回波信号的时频分析结果如图3所示。
分析图3得知，采用本文方法能实现高分辨的导弹探测波束信号检测和时频特征提取，提高导弹的连通性测试能力。最后，测试不同方法进行导弹信号波束形成结果，如图4所示，分析图4得知，本文方法进行防空导弹的信号波束输出特征分析的抗干扰能力较强，旁瓣抑制能力较好，提高了导弹的连通性测试的效率。
5 结束语
在防空导弹的技术准备中，需要进行导弹的全弹连通性测试，分析导弹的输出雷达信号的传输能力和探测能力。本文提出一种基于自适应波束形成的防空导弹雷达信号波束输出连通性测试方法。构建防空導弹的雷达目标探测信号模型，进行导弹对敌探测目标信号滤波处理，对滤波输出的高分辨雷达回波信号采用小波变换进行频谱特征分离，设计信号波束形成算法实现对导弹的回波探测信号的连通性测试。在算法设计的基础上进行测试系统的硬件设计。测试结果表明，采用该方法进行导弹的信号波束输出测试的准确性较好，信号的波束形成能力较强，提高了导弹的检测效能，在导弹技术转级测试中具有很好的应用价值。
参考文献
[1] 王洪迅，王士岩，王星，等. 瞬时测频系统的线性调频信号分析及改进[J]. 兵工学报，2014，35（8）：1193-1199.
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[3] HE Y， ZHANG C S， TANG X M， et al. Coherent integration loss due to pulses loss and phase modulation in passive bistatic radar[J]. Digital Signal Processing， 2013， 23（4）：1265-1276.
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[12]刘家亮，王海燕，姜喆，等. 垂直线列阵结构对PTRM阵处理空间增益的影响[J]. 鱼雷技术，2010，18（4）：263-267.