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软件系统开发与集成


雷达是复杂的电子设备,特别是近年来从传统的模拟雷达向数字化雷达的技术发展,对于雷达设计生产单位提出了更高的要求。对于雷达整机设计,传统的雷达系统研发平台基本是基于型号开发的具体需求,也就是说依据传统的经验式的研发方式。在需要开发某些电路时配备相关软件及仪器,造成软件和仪器的大部分功能得不到很好应用。同时,这种方式也会导致系统指标分配不合理,整机联调失败率高,后期系统调试耗费大量的时间和资金、整机成本偏高等问题。


2.1系统性

长期以来,弹载雷达系统的开发基本上没有统一的研发平台和流程,这在过去设计手段落后,设计软件技术落后以及测试手段落后的情况下形成的,但是随着本世纪以来设计软件的快速进步,尤其是民用通信的蓬勃发展,以及军用系统数字调制技术的应用,仿真软件和测试仪器已经能够通过精确建模,配合流程化的二次开发,建立完整的建模仿真和设计验证平台,并且已经在国外雷达系统、射频综合机等系统研发中得到广泛的应用,但由于过去思维的局限性,在选择和采购设计仿真软件以及仪器时,往往仅仅考虑软件的工具功能,而非进行通盘考虑,进行系统性的建设,因而现有的研发平台严重缺乏系统性,平台及流程随型号研发而变化,造成建模仿真和设计验证的严重缺乏,严重限制了新一代系统以及新一代技术的快速开发。


2.2先进型

新技术的出现使传统的研发平台及流程不再适应,系统的复杂性大大增加,导致依靠经验的开发模式的落后,在面向新一代弹载雷达系统开发中,以下的技术导致旧的研发平台不再适用:

2.2.1 有源相控阵雷达技术需要系统的建模和系统级仿真能力

系统的复杂性大大提高,传统的依靠经验的方法不能够准确进行系统级指标分配,进行射频中频分系统与信号处理分系统的连接仿真验证能力,由于原有的平台是基于工具建设的,因此彼此之间的接口,甚至是分系统的仿真建模流程,都远非完善。

2.2.2 自动目标识别和非合作目标识别

由于该项技术需要建立准确的目标模型,并将这些模型带入到系统级及电路级进行系统级验证,避免过去单纯依靠外场试飞,造成成本和时间的浪费,并大大延长了产品的开发周期。

因此,迫切需要能够囊括整个系统级仿真、电路级仿真、目标及路径建模、连接仪器功能的设计软件。

大量的外场试验效率极低,并且由于时间的限制,不能够进行系统的雷达功能验证,因此,需要一套系统的实验室仿真及电子对抗平台进行完整的系统级实验室内验证。

2.2.3 低截获概率/隐形技术

随着系统功能的增加,尤其是射频综合功能的加强,系统消耗功率及天线数目必然增加,在这种情况下,对天线外场的试验非常必要,并且对系统功耗的优化,包括EMC测试仿真就非常必要,而以往的设计验证不够系统化和精确化。

2.2.4 抗电子干扰和反隐形技术

随着国外雷达技术的进步尤其是射频综合的发展,雷达的电子对抗功能越来越增强,这同样对国内雷达技术和射频综合技术的发展带来巨大的挑战,但传统的研发平台由于仅仅注重在样机调试和反复外场试飞,对系统的抗电子干扰和反隐形技术的开发带来困难,缺乏有效的电子干扰模拟系统,比如信号仿真平台,缺乏对干扰样机的快速开发是造成这些困难的主要原因。

2.2.5 空-时自适应处理

在这些处理技术中,需要大量的高速信号处理机的开发,而过去的模式仅限于小系统、简易系统的开发,对于高速高频信号处理机的开发,尤其是需要信号处理分系统与射频中频分系统进行协同仿真及半实物验证,传统的研发平台根本不能在此领域进行长期的有效的技术研发。

同样,在新一代的弹载雷达和射频综合系统中,应用了先进的软件开发技术,系统中软件比重增多,更需要更先进的软件设计技术,因此培养和建设高级软件开发技术也是传统研发平台遇到的挑战之一。


2.3 数字化仿真能力

过去的设计软件及测试设备往往缺乏彼此之间的协同能力,因此,在进行数字化的仿真时,这些平台之间互相割裂,往往需要在加工成为样机后,才能够进入外场进行试验,试验不成功也缺乏侦错能力,也缺乏数字化样机的开发手段,造成研发效率比较低下。


2.4完备性

现有的测试场地,研发平台条件远远不完善,测试手段不够先进,迫切需要下列测试条件:

2.4.1 半实物验证测试能力

我国军用系统的开发和西方发达国家尤其是美国仍有较大差距,因此时间对国内雷达科研院所是非常宝贵的,传统的测试条件需要等待所有系统开发出来后才能进行系统验证,这样的流程造成时间的浪费,并缺乏科学的解决问题能力。因此,半实物的验证测试能力迫切需要。

2.4.2 快速验证样机开发能力

系统的预研方案和功能性样机是指导研发的必要手段,传统上,需要很长时间进行功能性样机的开发,实际上往往该功能样机已经接近工作系统,但是这样的开发流程往往需要走很大的弯路。因此,快速的、经济的、通用的快速样机平台非常需要。

2.4.3 收发组件测试验证能力

传统的测试平台仅仅对器件级小功率特性进行测试,而对于大功率、系统级测试而言,已有的仪器设备已不适应未来系统的开发。


2.5继承性

由于缺乏系统的数据管理和项目管理,而且已有的设计经验没有固化在设计平台和设计流程中,因此往往人员的流失造成经验难以继承,而由于没有系统化的数据管理能力,整个研发平台的积累能力非常薄弱。

总结,传统的研发平台及研发流程严重落后于国外同类研究单位的研发技术,而当前弹载雷达系统尤其复杂和困难,因此需要更先进的研发平台及更先进的研发流程来支撑。