某型軍用雷達的仿真

馮玉賓

摘?要：本文針對某軍用雷達展開研究，開發(fā)了一套新的雷達仿真模擬器件，同時考慮到部隊使用和操作的實用性，還增加了類大自動評估功能，通過對雷達波形的建模與仿真，并利用新的仿真處理技術(shù)，有效地處理了雷達波形中雜波的抑制和消除，較好的實現(xiàn)了雜波的徑向圓周掃描和圖像處理，滿足了部隊日常的訓(xùn)練和教學(xué)要求。

關(guān)鍵詞：雷達;系統(tǒng);仿真;顯示;波形

1 緒論

雷達系統(tǒng)的仿真、論證與評估一直都是一個難題。新型的雷達系統(tǒng)的設(shè)計、論證和評估需要基于仿真的平臺，實現(xiàn)未來戰(zhàn)場環(huán)境的評估和預(yù)測。

本文針對新型的雷達系統(tǒng)開展仿真設(shè)計，基于雷達所在的靜止載體平臺，分析雷達探測的目標(biāo)和可能存在的干擾分布，然后對其建模并仿真分析，對雷達仿真過程中的回波圖像處理、岸基線等數(shù)據(jù)利用算法進行簡化處理，有效地完成了雜波的形成、偏離的定位、雷達顯示模式的多樣化;同時，實現(xiàn)了新型雷達所在載體的位置實時顯示與數(shù)據(jù)快速更新、中控臺與雷達通信數(shù)據(jù)的同步等關(guān)鍵技術(shù)。

2 坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換換算

新型軍用雷達的模擬器主要有雷達仿真器和雷達的操控臺組成。下面把這兩部分設(shè)計和仿真的關(guān)鍵點進行說明。

雷達的顯示部分主要是將雷達的回波、電子方位顯示線、活動標(biāo)圈等通過線進行分層處理和顯示。雷達圖像在各層的基礎(chǔ)上進行繪制和顯示。層次主要有六層，即：操作顯示層、刻度顯示層、雜波顯示層、地圖海岸線顯示層、識別的目標(biāo)顯示層和需要用到的符號層。雷達仿真中，對于地圖海岸線顯示層的產(chǎn)生多采用將地理坐標(biāo)通過投影轉(zhuǎn)換，形成投影平面下的坐標(biāo)值，再將該值轉(zhuǎn)為雷達屏幕上可以顯示的坐標(biāo)值，最后繪制在雷達顯示器上。但由于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程中存在投影緯度漸變的情況，導(dǎo)致坐標(biāo)轉(zhuǎn)換存在誤差，難以真實的反映實際的海岸線，所以需要先將海岸線坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為相對雷達的方位極坐標(biāo)，再將該值轉(zhuǎn)換為以雷達為中心的平面坐標(biāo)。由于船載的雷達航行在大海上，受地球曲率的影響，需要采用球面坐標(biāo)進行顯示，同時需要考慮地球的直徑不是一個固定值，需要使用Vincenty等公式進行求解。

從圖中可以看到，P1，P2分別為橢球上的兩個點;a為地面延長線與橢球面上赤道的夾角。假設(shè)λ=L，然后進行仿真迭代，首先根據(jù)橢球上緯度Φ1和Φ2，求解緯度U1和U2，有：

U1=tan-1[（1-f）tanΦ1（1）

U2=tan-1[（1-f）tanΦ2（2）

將上式進行轉(zhuǎn)換，得到：

y=sinδ=（cosU2sinλ）2+（cosU1sinU2-sinU1cosU2）2（3）

x=cosδ=sinU1sinU2+cosU1+cosU2cosλ（4）

聯(lián)合上式，可得到輔助球面上的弧長為

δ=tan-1（y/x）（5）

再計算赤道的交角為：

sinα=cosU1cosU2sinλ/sinδ（6）

將式（6）帶入前面，得到：

cos（2δm）=cosδ-2sinU1sinU2/cos2α（7）

C=f16cos2α[4-3cos2α]（8）

λ=L+f（1-C）sinα{δ+Csin[cos（2δm）+Ccosδ（-1+2cos22δm）]}（9）

最后，利用輔助球面的弧長修正值和方位角，通過Vincenty公式得到海岸線、雷達所在的方位角、極坐標(biāo)等值，實現(xiàn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。

3 系統(tǒng)建模與仿真

雷達系統(tǒng)的應(yīng)用流程如下所示，通過建模將整個應(yīng)用流程分為如下：

雷達建模階段，對目標(biāo)的后向散射截面、干擾模型等進行建模，包括雷達天線方向圖、雷達信號的形式、雷達的發(fā)射鏈路的參數(shù)等?？紤]到注入的方式為射頻方式，需要對雷達的發(fā)射和接收鏈路進行仿真分析，包括發(fā)射機鏈路、接收機鏈路，由于軍用雷達的發(fā)射和接收通道數(shù)量很多，如果只是采用陣元的方式進行仿真，設(shè)備的數(shù)量和線路則變得非常龐大，所以需要采用波束的方式進行仿真。

根據(jù)雷達天線的工作方式，確定雷達的方向圖表述為：

g=（θ，φ）=G=（θ，φ）E（θ，φ）e（θ，φ）（10）

綜合考慮天線的口徑損耗、天線的增益、駐波損耗等因子。

對目標(biāo)進行建模時，考慮到目標(biāo)的計算量、信號的真實度等因子，使用批量的散射模型進行模擬，包括多普勒頻移、天線加權(quán)等因子。

4 結(jié)語

在當(dāng)今軍用雷達日益集成化和復(fù)雜化的大背景下，同時由于雷達所處的戰(zhàn)場環(huán)境日趨復(fù)雜，導(dǎo)致雷達系統(tǒng)的研制成本和訓(xùn)練成本迅速增加，為了更好的構(gòu)建雷達的作戰(zhàn)和使用環(huán)境，有效評估雷達作戰(zhàn)效能和戰(zhàn)場環(huán)境勢在必行。

參考文獻：

[1]任明秋，嚴(yán)革新，朱勇，等.復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達抗干擾性能測試方法研究[J].儀器儀表學(xué)報，2016，38（6）：1278-1279.

[2]周敏，蔡紅維，阮航.海南發(fā)射場測控雷達海雜波建模與仿真[J].國外電子測量技術(shù)，2015，34（2）：33-34.