基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)的組網(wǎng)地基雷達(dá)半實(shí)物仿真系統(tǒng)

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(中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院 研發(fā)中心，北京 100076)

基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)的組網(wǎng)地基雷達(dá)半實(shí)物仿真系統(tǒng)

何漫，張恒，劉佳，崔毅楠，王長(zhǎng)慶

(中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研發(fā)中心，北京100076)

針對(duì)雷達(dá)半實(shí)物模型在組網(wǎng)仿真中試驗(yàn)復(fù)雜、設(shè)備成本高且通用性差的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)的組網(wǎng)地基雷達(dá)半實(shí)物仿真系統(tǒng)；該系統(tǒng)包括L波段雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)、P波段雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)以及P波段雷達(dá)數(shù)學(xué)模型；仿真試驗(yàn)過(guò)程中，先通過(guò)軟件預(yù)先仿真得到雷達(dá)工作時(shí)序文件，依據(jù)該文件控制雷達(dá)半實(shí)物和數(shù)學(xué)模型的工作時(shí)間，設(shè)定L波段雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)或P波段雷達(dá)半實(shí)物分時(shí)段重復(fù)應(yīng)用，結(jié)合數(shù)學(xué)模型仿真結(jié)果進(jìn)行分析，得到組網(wǎng)雷達(dá)的目標(biāo)探測(cè)結(jié)果；通過(guò)仿真想定驗(yàn)證了該套系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，并得到正確的仿真結(jié)果；該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提高了仿真逼真度與可信度，縮減了設(shè)備成本，簡(jiǎn)化了試驗(yàn)方法，降低了試驗(yàn)難度。

雷達(dá)；半實(shí)物；仿真系統(tǒng)

0 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，隨著各種新型突防武器、隱身武器和綜合電子干擾等技術(shù)的發(fā)展，使得雷達(dá)的探測(cè)能力和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力面臨巨大威脅，于是分布式組網(wǎng)雷達(dá)成為了迫切需求[1]。與傳統(tǒng)單地基雷達(dá)相比，組網(wǎng)雷達(dá)通過(guò)信號(hào)級(jí)的融合提高了對(duì)高速機(jī)動(dòng)等低可觀測(cè)目標(biāo)的探測(cè)概率，提高了探測(cè)定位精度；通過(guò)數(shù)據(jù)級(jí)的融合，可提供更穩(wěn)定、更高的數(shù)據(jù)率、更低延遲的目標(biāo)跟蹤信息流[2]。因此針對(duì)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)構(gòu)建仿真想定，組網(wǎng)雷達(dá)必不可少，本文提出了基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)的組網(wǎng)地基雷達(dá)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，解決了數(shù)學(xué)模型實(shí)時(shí)性差逼真度低的問(wèn)題，也改善了根據(jù)仿真想定全部構(gòu)建半實(shí)物模型成本高的弊端。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，需要構(gòu)建多部L波段雷達(dá)和P波段雷達(dá)，且部署在不同地點(diǎn)，相同頻段的雷達(dá)工作模式基本一致。針對(duì)該仿真需求，出于對(duì)仿真準(zhǔn)確度以及可信度的考慮，又兼顧到低成本高效率的原則，本文建立了一套基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)的組網(wǎng)地基雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括L波段雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)、P波段雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)以及P波段雷達(dá)數(shù)學(xué)模型。仿真前先利用STK軟件進(jìn)行預(yù)仿真，得到組網(wǎng)雷達(dá)在目標(biāo)探測(cè)過(guò)程中各自的工作時(shí)序文件，即仿真預(yù)處理文件。依據(jù)該文件控制雷達(dá)半實(shí)物和數(shù)學(xué)模型的工作時(shí)間，設(shè)定L波段雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)或P波段雷達(dá)半實(shí)物分時(shí)段重復(fù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)半實(shí)物的分時(shí)復(fù)用功能。仿真過(guò)程中，3種模型均接受外部來(lái)襲目標(biāo)發(fā)送的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)的仿真預(yù)處理文件在仿真過(guò)程中合理調(diào)度兩部半實(shí)物雷達(dá)和雷達(dá)數(shù)學(xué)模型，模型接收到輸入數(shù)據(jù)和調(diào)度指令后完成對(duì)目標(biāo)的探測(cè)跟蹤并將探測(cè)結(jié)果輸出顯示，由仿真試驗(yàn)人員進(jìn)行結(jié)果評(píng)估。

圖1 組網(wǎng)雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

圖2 雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)框架

2 L波段和P波段雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

兩套雷達(dá)半實(shí)物仿真系統(tǒng)硬件平臺(tái)是相同的，均包括4個(gè)硬件模塊:回波模擬設(shè)備、信號(hào)處理設(shè)備、數(shù)據(jù)處理模塊和集成與顯控模塊，P波段雷達(dá)半實(shí)物還包含了該部雷達(dá)的功能級(jí)數(shù)學(xué)模型。兩部雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)的構(gòu)建均需要符合各雷達(dá)的戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)，并以此為基礎(chǔ)各自開(kāi)展相關(guān)的算法實(shí)現(xiàn)。

L波段雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)化基本性能如下所示[3]：工作頻段：1 215～1 250 MHz(窄帶)；1 175～1 375 MHz(寬帶)；覆蓋范圍：方位259～19°；仰角：0.6～80°；P波段雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)基本性能如下所示[3]：工作頻段：420～450 MHz；覆蓋范圍：方位0～120°；仰角：3～ 85°。

2.1 雷達(dá)回波模擬設(shè)備

雷達(dá)回波模擬設(shè)備產(chǎn)生兩種波形的中頻雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，與頻率綜合器輸出的本振，混頻產(chǎn)生射頻雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，放大功分輸出56路，對(duì)應(yīng)56個(gè)相控陣天線子陣。每個(gè)子陣再分32路輸出，形成一個(gè)天線波束，最多56個(gè)天線波束。子陣收發(fā)共用，每個(gè)子陣輸出單脈沖4子陣信號(hào)，經(jīng)單脈沖比較器，產(chǎn)生和通道、方位差通道和俯仰差通道信號(hào)，56個(gè)子陣產(chǎn)生56組和差三通道信號(hào)，經(jīng)單脈沖組合器，輸出合成后的和通道、方位差通道和俯仰差通道信號(hào)，給后端進(jìn)行處理。

半實(shí)物仿真將相控陣天線用數(shù)學(xué)模型表示，在UHF波段目標(biāo)回波模擬中實(shí)現(xiàn)。UHF波段目標(biāo)回波模擬直接生成輸出和通道、方位差通道和俯仰差通道射頻目標(biāo)回波信號(hào)，電纜注入給UHF波段雷達(dá)，所以UHF波段雷達(dá)和UHF波段目標(biāo)回波模擬均包括3個(gè)通道(對(duì)應(yīng)搜索、跟蹤的和通道、方位差通道和俯仰差通道)。

考慮到抗旁瓣進(jìn)入的壓制干擾，相控陣天線的仿真需要考慮旁瓣相消、副瓣匿影、干擾置零等因素，對(duì)目標(biāo)和干擾按照單脈沖4子陣進(jìn)行加權(quán)，合成輸出和通道、方位差通道和俯仰差通道窄帶信號(hào)?；夭M設(shè)備硬件架構(gòu)如圖3所示。

圖3 回波模擬設(shè)備硬件架構(gòu)圖

2.2 雷達(dá)信號(hào)處理模塊

通過(guò)電纜接收回波模擬設(shè)備注入的目標(biāo)回波信號(hào)，先進(jìn)行模擬下變頻，變至中頻后，進(jìn)行AD變換、數(shù)字正交鑒相下變頻、脈沖壓縮、包絡(luò)檢波、CFAR、測(cè)角等操作，得到目標(biāo)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)，輸出給數(shù)據(jù)處理模塊。根據(jù)集成與顯控模塊設(shè)置的參數(shù)，產(chǎn)生同步時(shí)序，控制其它設(shè)備及模塊。

信號(hào)處理模塊采用多核、多板DSP6678實(shí)現(xiàn)。信號(hào)處理板是以TI公司的多核處理器TMS320C6678和Xilinx公司Virtex-6系列FPGA為核心構(gòu)建的高帶寬、高性能信號(hào)處理卡，可以廣泛應(yīng)用于雷達(dá)信號(hào)處理、數(shù)字接收機(jī)、數(shù)字偵察機(jī)、電子對(duì)抗等領(lǐng)域。

信號(hào)處理板采用標(biāo)準(zhǔn)6U VPX架構(gòu)，其主要包括4片八核定浮點(diǎn)DSP處理器TMS320C6678、1片高性能FPGA XC6VSX315T、1片PCIe交換芯片和1片RapidIO交換芯片。 DSP主要完成高速數(shù)字信號(hào)處理功能，F(xiàn)PGA主要實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)接口和數(shù)字信號(hào)處理功能；板卡的原理如圖4所示。

圖4 信號(hào)處理及數(shù)據(jù)處理模塊硬件原理框圖

2.3 雷達(dá)數(shù)據(jù)處理模塊

雷達(dá)數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)前端信號(hào)處理設(shè)備輸送的點(diǎn)跡檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行后期處理，使單次探測(cè)結(jié)果與目標(biāo)歷史信息相融合，并利用濾波算法進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)，得出可靠性和精度都高于單次探測(cè)結(jié)果的目標(biāo)狀態(tài)估值，從而完成對(duì)目標(biāo)的連續(xù)、穩(wěn)定的跟蹤，如圖5所示。

圖5 雷達(dá)信號(hào)處理驗(yàn)證平臺(tái)總體設(shè)計(jì)框圖

雷達(dá)信號(hào)處理的整體數(shù)據(jù)流關(guān)系為：

1)前端AD采集到的回波數(shù)據(jù)，在HRVPX6CF2V板卡的FPGA V7節(jié)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)處理后，通過(guò)SRIO x4發(fā)送給HRVPX6678Q板上的DSP C6678；

2)HRVPX6678Q板的DSP經(jīng)過(guò)信號(hào)處理(解包預(yù)處理、定轉(zhuǎn)浮、求模、CFAR、測(cè)速、測(cè)距、測(cè)角)，得到目標(biāo)的距離、速度、角度信息，并對(duì)目標(biāo)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理進(jìn)行目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)，并將結(jié)果通過(guò)PCIe 返回給上位機(jī)進(jìn)行顯示。

圖6 單板機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

數(shù)據(jù)處理模塊與信號(hào)處理模塊在同一塊板卡上實(shí)現(xiàn)，故硬件平臺(tái)架構(gòu)一致。

2.4 集成與顯控模塊

通過(guò)VMIC實(shí)時(shí)接收并處理仿真想定中被探測(cè)目標(biāo)的姿態(tài)位置信息和調(diào)度指令，同時(shí)通過(guò)以太網(wǎng)接收系統(tǒng)仿真試驗(yàn)調(diào)度主控發(fā)送的初始化參數(shù)以及仿真控制指令。最終將探測(cè)結(jié)果發(fā)送給某系統(tǒng)，并能夠?qū)B(tài)勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)演示。為保證實(shí)時(shí)信息與非實(shí)時(shí)信息的傳遞，集成與顯控模塊應(yīng)基于windows+RTX操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

集成與顯控模塊采用單板機(jī)實(shí)現(xiàn)?？紤]到用戶操作的靈活性，系統(tǒng)擬采用X86的單板計(jì)算機(jī)，采用Windows操作系統(tǒng)?？紤]系統(tǒng)中外設(shè)板卡的數(shù)量，采用Concurrent公司VR737/08系列單板機(jī)。單板機(jī)的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖6所示。

3 P波段雷達(dá)數(shù)學(xué)模型

P波段雷達(dá)數(shù)學(xué)模型，是一個(gè)具有自適應(yīng)功能的閉環(huán)系統(tǒng)。其組成如圖7所示。它的主要功能是接收外部系統(tǒng)傳入的雷達(dá)初始化參數(shù)，以及外部其他系統(tǒng)導(dǎo)入的實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)，還有目標(biāo)的先驗(yàn)信息，進(jìn)而仿真功能級(jí)的目標(biāo)檢測(cè)、搜索、多目標(biāo)跟蹤以及波束調(diào)度功能。P波段雷達(dá)數(shù)學(xué)模型采用VC#程序開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)，確保功能要求和實(shí)時(shí)性要求。

P波段雷達(dá)數(shù)學(xué)模型中各組成模塊功能描述如下：

1)發(fā)射機(jī)模型：根據(jù)資源調(diào)度安排的發(fā)射信號(hào)功率、信號(hào)載頻、脈沖重復(fù)周期等參數(shù)仿真發(fā)射機(jī)功能級(jí)功能。

2)天線模型：根據(jù)初始化的天線參數(shù)仿真計(jì)算天線方向圖，并根據(jù)波束指向和當(dāng)前的目標(biāo)、雜波和干擾源位置計(jì)算相應(yīng)的天線增益值。

3)環(huán)境模型：根據(jù)導(dǎo)入的實(shí)時(shí)目標(biāo)參數(shù)、干擾參數(shù)和雜波參數(shù)，用雷達(dá)方程求出目標(biāo)回波功率、干擾回波功率和雜波回波功率(同時(shí)考慮天線增益調(diào)制)。

4)接收機(jī)模型：根據(jù)接收機(jī)參數(shù)仿真接收機(jī)對(duì)目標(biāo)、雜波、干擾回波信號(hào)功率的線性放大，并添加接收機(jī)噪聲功率。接收機(jī)模型包括接收機(jī)噪聲模型和線性放大器模型。其中接收機(jī)模型考慮了接收機(jī)的內(nèi)外噪聲，線性放大器模型實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)、雜波、干擾、噪聲功率的放大。

5)信號(hào)處理模型：根據(jù)目標(biāo)真實(shí)信息，計(jì)算目標(biāo)通過(guò)信號(hào)處理后的峰值功率；同時(shí)運(yùn)用脈沖壓縮、動(dòng)目標(biāo)顯示(MTI)、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(MTD)濾波器原理，并計(jì)算信號(hào)處理后雜波、干擾、噪聲的平均功率。而且考慮了壓制式干擾通過(guò)自適應(yīng)旁瓣相消模型后的干擾相消比[4]。

6)目標(biāo)檢測(cè)模型(CFAR)：根據(jù)檢測(cè)因子、恒虛警概率等參數(shù)和信號(hào)處理輸出的目標(biāo)峰值功率、雜波平均功率、干擾平均功率和系統(tǒng)噪聲平均功率計(jì)算綜合信噪比SNR和目標(biāo)檢測(cè)概率Pd，并將檢測(cè)概率與(0,1)均勻分布的隨機(jī)數(shù)作比較，判定雷達(dá)是否發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。

7)測(cè)量模型：若雷達(dá)能檢測(cè)到目標(biāo)，則根據(jù)測(cè)距原理計(jì)算當(dāng)前檢測(cè)目標(biāo)的距離誤差，疊加在目標(biāo)的真實(shí)距離上得到目標(biāo)的距離量測(cè)值；同時(shí)利用和差比幅測(cè)角原理，測(cè)出目標(biāo)的角度量測(cè)值。

8)數(shù)據(jù)處理：根據(jù)初始化的數(shù)據(jù)處理濾波算法參數(shù)，實(shí)現(xiàn)P波段雷達(dá)對(duì)多目標(biāo)探測(cè)數(shù)據(jù)的濾波和預(yù)測(cè)(預(yù)測(cè)目標(biāo)下一跟蹤周期的位置)，向資源調(diào)度模塊提出對(duì)目標(biāo)的確認(rèn)或者跟蹤請(qǐng)求(還有小搜請(qǐng)求)。

圖7 P波段雷達(dá)數(shù)學(xué)模型組成框圖

9)調(diào)度管理模型：a實(shí)現(xiàn)目標(biāo)搜索、確認(rèn)、跟蹤、小搜的波束調(diào)度管理；b實(shí)現(xiàn)雷達(dá)發(fā)射信號(hào)帶寬、信號(hào)脈寬等參數(shù)選擇功能；c根據(jù)外部輸入的雷達(dá)發(fā)射信號(hào)功率控制參數(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)功率控制(功率管理)或功率分級(jí)；d 實(shí)現(xiàn)雷達(dá)內(nèi)部時(shí)間管理和推進(jìn)。

P波段雷達(dá)數(shù)學(xué)模型仿真系統(tǒng)流程如圖8所示。

圖8 P波段雷達(dá)信號(hào)級(jí)仿真流程圖

P波段雷達(dá)系統(tǒng)是按照P波段雷達(dá)的調(diào)度間隔進(jìn)行逐次仿真實(shí)現(xiàn)[4]。仿真系統(tǒng)的控制中心在調(diào)度模塊，在每個(gè)調(diào)度間隔開(kāi)始時(shí)，調(diào)度模塊分析上一個(gè)調(diào)度間隔內(nèi)數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，按照一定的調(diào)度算法，確定出本調(diào)度間隔內(nèi)的一組合理的雷達(dá)事件序列。同時(shí)調(diào)度模塊將此雷達(dá)事件序列參數(shù)(如天線指向，信號(hào)參數(shù))送入對(duì)應(yīng)的模塊，經(jīng)過(guò)接收機(jī)、信號(hào)處理和測(cè)量模塊仿真得出雷達(dá)測(cè)量數(shù)據(jù)。同時(shí)將測(cè)量數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行關(guān)聯(lián)、濾波和航跡管理。最后在本次調(diào)度間隔內(nèi)數(shù)據(jù)處理模塊要向調(diào)度模塊發(fā)出下一個(gè)調(diào)度間隔內(nèi)的事件請(qǐng)求。

P波段雷達(dá)通常設(shè)計(jì)有搜索、確認(rèn)、跟蹤及跟蹤處理中的小搜4種工作方式，搜索的任務(wù)是在指定空域搜索和檢測(cè)目標(biāo)，搜索波束的排列，應(yīng)保證雷達(dá)在搜索完全部空域的時(shí)間內(nèi)目標(biāo)不會(huì)逃離搜索空域構(gòu)成的監(jiān)視屏。搜索空域是一個(gè)由方位、俯仰、距離組成的立體空域。由于在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中不僅存在雜波(海雜波、地雜波、氣象雜波)還有干擾(如噪聲壓制式干擾)，因此，要采用相應(yīng)的信號(hào)處理技術(shù)(旁瓣相消、脈沖壓縮、動(dòng)目標(biāo)顯示、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、恒虛警檢測(cè))，以便能在噪聲、雜波和各種干擾背景下檢測(cè)到目標(biāo)。

若在某個(gè)搜索波束的位置上發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)，雷達(dá)隨即在該搜索波束的位置上進(jìn)行一次確認(rèn)，以確定檢測(cè)的目標(biāo)是有效目標(biāo)、雜波還是噪聲。確認(rèn)波束一方面可以降低雜波、噪聲引起的虛警率，另一方面，通過(guò)雷達(dá)系統(tǒng)波形和信號(hào)處理方式的設(shè)計(jì)，取得目標(biāo)更精確的位置測(cè)量值和目標(biāo)位置的變化率。

對(duì)已經(jīng)確認(rèn)的目標(biāo)，再根據(jù)目標(biāo)的速度、距離、回波信號(hào)強(qiáng)度等作相關(guān)處理，來(lái)防止同一個(gè)目標(biāo)被相鄰的搜索波束檢測(cè)到或者與已經(jīng)建立跟蹤的目標(biāo)再次被搜索波束檢測(cè)到而重復(fù)啟動(dòng)跟蹤。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證并作了相關(guān)處理的新目標(biāo)列入跟蹤目標(biāo)的隊(duì)列，轉(zhuǎn)入跟蹤階段。雷達(dá)計(jì)算機(jī)根據(jù)搜索波束和驗(yàn)證波束獲得的測(cè)量值，決定下一個(gè)跟蹤波束對(duì)目標(biāo)的采樣時(shí)間和位置，然后控制雷達(dá)波束繼續(xù)搜索或跟蹤其它的目標(biāo)。在該目標(biāo)下一個(gè)跟蹤采樣時(shí)刻到來(lái)時(shí)，雷達(dá)在該目標(biāo)的預(yù)測(cè)位置上發(fā)一跟蹤波束。對(duì)已經(jīng)建立跟蹤軌跡的目標(biāo)，雷達(dá)每隔一個(gè)時(shí)間間隔進(jìn)行一次跟蹤采樣，以保持對(duì)目標(biāo)的跟蹤，直至目標(biāo)被認(rèn)為是無(wú)效或目標(biāo)已經(jīng)跟蹤結(jié)束為止。

在跟蹤保持階段若沒(méi)有檢測(cè)到相應(yīng)目標(biāo)信號(hào)，則認(rèn)為是目標(biāo)失跟，則轉(zhuǎn)為小搜，進(jìn)行小范圍搜索，并進(jìn)行一次偽濾波處理作為當(dāng)前目標(biāo)濾波值，更新航跡。

4 仿真算例及結(jié)果分析

步驟1：建立仿真想定，某導(dǎo)彈目標(biāo)于仿真時(shí)間12：00從某地點(diǎn)發(fā)射，分別建立5部地基雷達(dá)，且部署地點(diǎn)如表1所示。

表1 雷達(dá)部署位置表

步驟2：使用軟件進(jìn)組網(wǎng)雷達(dá)探測(cè)仿真，得到仿真預(yù)處理文件。根據(jù)該時(shí)序文件，確定半實(shí)物仿真中雷達(dá)1為L(zhǎng)波段雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)，雷達(dá)2和雷達(dá)4為分時(shí)復(fù)用的P波段雷達(dá)半實(shí)物系統(tǒng)，雷達(dá)3和雷達(dá)5為功能級(jí)數(shù)學(xué)模型。

步驟3：對(duì)各雷達(dá)進(jìn)行正確的戰(zhàn)場(chǎng)參數(shù)設(shè)置，包括部署位置以及陣面朝向、發(fā)射頻率等關(guān)鍵參數(shù)，即可開(kāi)始仿真。仿真過(guò)程中可通過(guò)各半實(shí)物雷達(dá)以及雷達(dá)數(shù)學(xué)模型的P顯界面觀察到各雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)情況，包括雷達(dá)工作方式、波形參數(shù)、脈壓增益、雷達(dá)的波束方位角、俯仰角信息以及目標(biāo)的位置、速度等。以雷達(dá)1的狀態(tài)顯示為例，如圖9所示。

圖9 被探測(cè)目標(biāo)的狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示

步驟4：仿真結(jié)束后，選擇各半實(shí)物雷達(dá)或雷達(dá)數(shù)學(xué)模型生成的過(guò)程記錄文件，使用結(jié)果分析程序，回放記錄數(shù)據(jù)，可以清楚分辨出目標(biāo)的清晰軌跡，如圖10所示。

圖10 仿真數(shù)據(jù)的比較分析圖

步驟 5：選擇各半實(shí)物雷達(dá)和雷達(dá)數(shù)學(xué)模型生成的過(guò)程記錄文件，結(jié)合5部雷達(dá)的探測(cè)結(jié)果，可針對(duì)任意一個(gè)被探測(cè)的目標(biāo)進(jìn)行組網(wǎng)雷達(dá)的覆蓋性分析。如圖11所示。根據(jù)時(shí)序圖可知，導(dǎo)彈于起飛后8分鐘陸續(xù)被5部地基雷達(dá)探測(cè)到。該仿真數(shù)據(jù)與STK軟件仿真數(shù)據(jù)基本一致。證明該半實(shí)物仿真系統(tǒng)可正常運(yùn)行且分析有效。

圖11 針對(duì)某型導(dǎo)彈的雷達(dá)探測(cè)仿真覆蓋性分析時(shí)序圖

根據(jù)時(shí)序圖可知，導(dǎo)彈于起飛后8分陸續(xù)被5部地基雷達(dá)探測(cè)。

5 總結(jié)

由該套組網(wǎng)雷達(dá)半實(shí)物仿真系統(tǒng)的仿真結(jié)果可知，該套半實(shí)物仿真系統(tǒng)能有效準(zhǔn)確地掃描跟蹤到視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)并完成仿真后的數(shù)據(jù)分析。該系統(tǒng)的建設(shè)提高了作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)的高效性和逼真度，更加完整地模擬需要的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。此外應(yīng)用時(shí)分復(fù)用的技術(shù)、半實(shí)物模型與功能輔助驗(yàn)證模塊相結(jié)合的方法，縮減實(shí)際創(chuàng)建的半實(shí)物設(shè)備成本，簡(jiǎn)化試驗(yàn)方法，降低試驗(yàn)難度。

[1]宋濟(jì)慈. 組網(wǎng)雷達(dá)仿真與對(duì)抗技術(shù)研究 [D]. 長(zhǎng)沙：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2013.

[2]劉 峰,曾 濤,劉 偉. 基于“時(shí)間反演”的組網(wǎng)雷達(dá)半實(shí)物仿真方法 [J]. 計(jì)算機(jī)仿真，2004(6).

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[4]Jane’s radar and electronic warfare systems[Z].2005-2006:156.

AHardware-in-loopRadarNettingSimulationSystemUtilizing“time-divisionMultiplex”Method

He Man,Zhang Heng,Liu Jia,Cui Yinan,Wang Changqing

(Research and Development Center,China Academy of Launch Vehicle,Beijing 100076,China)

Aiming at the problem that the Hardware-in-loop Radar model is complex in the network simulation, the equipment cost is high and the versatility is poor, a set of Hardware-in-loop simulation system based on time division multiplexing technology is designed. The Simulation system includes L-band Hardware-in-loop radar system、P-band Hardware-in-loop radar system and P-band Functional Mathematical Model. In the simulation experiment, the radar working sequence file is preliminarily simulated by software, and the working time of the Hardware-in-loop Radar model and mathematical model is controlled according to the document.The L band of Hardware-in-loop radar system or the P band of Hardware-in-loop radar system sub-time repetition is applied, and the simulation results of the mathematical model are analyzed to obtain the target detection results of the network radar. In this paper, we prove that the system can run normally and get the correct simulation result. The realization of the system improves the simulation fidelity and credibility, reduces the equipment cost, simplifies the test method, reduces the difficulty of the experiment.

radar；hardware-in-loop；simulation system

2017-03-30；

2017-05-03。

何 漫(1985-)，女，湖北潛江人，碩士，工程師，主要從事系統(tǒng)仿真方向的研究。

1671-4598(2017)10-0116-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.10.031

TN914.31

J