雷达回波数据格式标准化设计

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1、第一章绪论弟一早三百了匕1．1论文产生的背景和意义雷达是利用目标对电磁波的反射(或称为二次散射)现象来发现目标并测定目标位置的装置。随着技术的发展，雷达的任务不仅是简单的测量目标的距离、方位，而且还需要测量目标的速度，甚至于从目标回波中获得关于目标的其他信息【11。在雷达系统的设计过程中，产生包含目标与环境信息的回波信号，并以此信号对雷达系统进行调试、分析与评估，是现代雷达设计的必要步骤之一。同时，由于雷达回波信号包含有大量的信息，对于雷达设计师来说，雷达回波信号是后续分析处理工作的基础，所以雷达信号的采集与存储非常重要，对耗资大、制约条件多的外场试验来说，雷达信号的采集就更显得尤其重要。在

2、实际采集与存储雷达数据的过程中，需要把数据从记录平台向处理平台转移。但是不同的芯片系统基于不同的指令集、具有不同的记数方式，显然这些会使数据的通用性降低。使用者必须在使用数据之前了解数据的记录与读取的格式，这大大地降低了工作效率。现行的计算芯片主要基于两种记数格式：”big和”littleendian”，两种记数格式的数据具有完全相反的字节排列顺序。诸如SGI、IBM、SUN等基于Motorola芯片的计算机系统，它们采用”bigendian”记数格式；又如大部分IBMPC及其兼容机是基于Intel芯片的计算机系统，它们往往采用”littleendian”记数方式。因此，在使用不同记数方式的

3、计算机平台之间交换处理数据时需要进行数据格式的转换。通常，雷达回波信号的采集与分析是独立完成的，而且信号的采集设备又有多种型号，这就造成了信号分析时的不便。因此，制定一个雷达数据存储的标准，并且把采集到的信号都按照所制定的统一标准存储下来是非常有必要的。正交采样技术可以完整地保留信号复包络的幅度、相位等信息，在信号处理领域中有着广泛的应用。传统的正交采样方法是采用模拟电路来实现正交双通道处理。这种方法获得的双路正交信号存在较大的相位与幅度误差，反映在频域就是附加了虚假信号，因此很难满足高性能信号处理技术的要求。现在普遍使用的解决方法是采用数字正交采样法，即对中频带通信号直接采样并通过数字信号

4、处理的方法来得到正交双路信号。由于两路信号是经过数字处理得到的，因此可以达到较高的精度，使两路正交信号的幅度和相位一致性得到显著提高。在目前的雷达信号分析领域，普遍使用的工具是MATLAB。MATLAB是一套2雷达同波数据格式标准化设计功能非常强大的数学软件，在众多领域都得到了广泛的应用，但是由于MATLAB所采用的是一种脚本语言，其解释是逐行执行的，因此执行的效率非常低，特别是在进行大数据量运算时速度非常慢，这就使分析雷达信号的效率受到了极大的影响。VisualC++是Windows平台下主要的应用程序开发环境之一，它能方便的实现软件开发，开发的系统具有界面友好，执行速度快，方便维护等优点

5、。现在一般的雷达回波信号的采集与存储都是将回波信号直接存储起来，这种方法的优点是比较简单，存储过程中不需要处理；缺点是在使用时，需要针对不同平台所采集的信号做不同的处理，同时由于前期没有做任何的预处理，后期处理时的复杂程度就会上升。对于这些缺点，我们采用以下的解决方法：针对现在采集设备存储标准不一的现状，制定统一的存储标准，采集到的数据都将按照所制定的标准进行存储；针对现在存储的数据一般都未做预处理的现状，结合在信号处理时一般都要完成正交检波这一情况，对采集到的数据进行正交检波后再将I、Q两路信号按照标准存储起来，这样可以大大降低后续信号分析的难度和减少处理时间，同时正交检波之后经过抽取还可

6、以大大的降低需要存储的数据量；针对MATLAB在处理大量数据时效率低下的问题，采用VisualC++这一平台来开发应用程序，以便能更加高效的完成数据的处理。1．2国内外研究历史与现状雷达回波数据的采集作为现代雷达设计的必要前提之一，在国内外的雷达界都受到了重视，很早就开始了相关的研究。数据采集就是将被测对象的各种参量通过各种传感元件做适当转换后，再经过信号采样、量化、编码等步骤，最后送到控制器进行数据处理或者存储记录的过程。用于数据采集的成套设备称为数据采集系统【21。数据采集系统随着新型传感技术、微电子技术和计算机技术的发展而得到了迅速的发展。由于目前数据采集系统一般都使用计算机进行控制，

7、因此数据采集系统又被称为计算机数据采集系统。数据采集系统一般由传感器、前置放大器、滤波器、多路模拟开关、采样／保持器、模／数转换器和计算机系统组成13J。在国内，现在数据采集相关的标准并不统一，数据存储的格式五花八门，而在国外，早期的数据也是按照各自所制定的格式标准来存储，后来随着互联网的发展，数据格式的统一性显得越来越重要，现今广泛使用的数据格式是Netcdf(NetworkCommonDataFormat