机载脉冲多普勒跟踪雷达仿真系统

第23卷第3期 航天电子对抗 27 机载脉冲多普勒跟踪雷达仿真系统 安 红 (电子对抗国防科技重点实验室，四川成都610036) 摘要： 介绍了机载脉冲多普勒雷达仿真系统实现的基本技术思路，并从数据流处理的角 度，阐述了仿真系统中部分仿真模型的实现方法，最后结合实例给出了仿真系统的测试结果数 据，结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明该系统为雷达干扰及抗干扰技术的研究提供了一个良好的数字仿真试验平台。 关键词： 脉冲多普勒；跟踪雷达；仿真系统 中图分类号： TN974；TP391．9文献标识码： A AirbOrnePDtrackingradarsimulationsystem AnHong (NationalLaboratoryofElectromagneticEnvironmentSimulation，Chengdu610036， Sichuan，China) Abstract：Thebasictechnicalideasoftheairbornepulsedopplertrackingradarsimulationsystemareintro— duced．Therealizingapproachesofthekeymodelsofthesimulationsystemarediscussedfromtheaspectofda— tastreamproces零ing．Atlast，thetestingdataofthesimuIatbnsystemareshownanditisilluminatedthatthe simulationsystemisanidealdigitaltest-bedtod0researchontheradarjammingandantHammingtechniques． 1【eywor。tlslpulsedopplerradar；trackingradar；simulationsystem 1 引言 现代机载雷达普遍采用了脉冲多普勒体制。脉冲 多普勒雷达通常具有较强的抗电子于扰能力，它依靠 多普勒频率分辨目标的能力可以抑制箔条干扰，相参 体制的脉冲多普勒雷达通过对回波脉冲序列进行多普 勒分析获得了相参积累增益，改善了噪声干扰存在时 的信／干比，而脉冲多普勒雷达中采用的距离微分与多 普勒速度一致性 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 抗干扰措施又对欺骗干扰的质量 提出了更高要求，因此将脉冲多普勒雷达作为典型干 扰对象进行研究，对雷达干扰技术的发展具有十分重 要的意义。传统的功能模拟方法现已不能满足雷达抗 干扰性能评估及雷达干扰技术研究所需的仿真精度的 要求。近年来，计算机技术的飞速发展，使得采用中频 采样与数字正交技术实现对雷达系统基于信号／数据 流处理的仿真研究成为现实，尽管这种仿真方法比较 复杂，运行速度缓慢，但仿真结果的逼真度却能得到保 证。本文介绍的机载脉冲多普勒跟踪雷达仿真系统采 收稿日期：2006—12—28 作者简介：安红(1968一)，女，高工．主要从事电子战系统建模与仿 真研究工作。 用中频信号采样与相干视频信号仿真相结合的技术体 制，构建了能支持任意长仿真时间和包括仿真平台运 动及仿真过程中切换雷达工作模式在内的动态仿真环 境，为研究雷达干扰技术及评估雷达抗干扰性能提供一 个灵活可控、高逼真度的数字仿真试验平台。 2仿真系统实现的基本技术思路 机载脉冲多普勒跟踪雷达仿真系统采用中频信号 采样与相干视频信号仿真相结合的技术体制，根据机 载脉冲多普勒跟踪雷达的典型系统组成，按照雷达信 号／数据流处理 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ，对雷达天线、雷达接收机、信号处 理机、数据处理机和终端显示器的基本工作过程建立 了相应的仿真模型。其中，信号处理、数据处理模型应 尽可能采用实际雷达系统中的相应算法，而对雷达天 线、接收机、发射机等微波前端的仿真可采用简化方 式，但要将微波前端的误差影响添加到雷达接收信号 或雷达发射信号中去，同时要考虑电磁信号的空间传 播衰减，以及信号在空间传输的延迟和雷达接收机处 理等响应时间。机载脉冲多普勒跟踪雷达仿真系统主 要由信号环境仿真、天线方向图仿真、接收机仿真、信 号处理仿真、数据处理仿真、雷达终端显示仿真和雷达 万方数据 28 航天电子对抗 2007(3) 系统控制仿真7个功能模块组成，系统 仿真软件功能结构框图如图1所示。 2．1 雷达信号环境模型 在机载脉冲多普勒跟踪雷达仿真系 统中，雷达信号环境主要包括目标回波、 环境杂波、系统噪声、雷达发射信号等4 类仿真模型。其中，目标回波信号仿真 模型用来描述从目标反射回来的雷达回 波信号，雷达系统通过对目标回波信号 的检测、处理而得到目标方位、距离、速 度等信息。建立目标回波信号仿真模型 主要考虑以下几个因素的影响：目标相 对于雷达的空问位置、目标的运动状态 和姿态、雷达天线扫描方式以及目标相 对于雷达发射信号的反射特性等。根据 雷达方程，雷达接收的目标回波信号S， (￡)的数学表达式可描述为： 1 ／一、1／2 sr(￡)2森gw(口)A(蠡)忌RFst(￡一r) 。⋯⋯⋯一 ：信号环境仿真 中频 视频环孵冈滩—刊方向图H机卜—◆l处理H处理H显示I仿真ll仿真I I仿真l I仿真I I仿真 雷达系统控制仿真 图1机载脉冲多普勒跟踪雷达仿真系统软件功能结构框图 (1) 式中，g。(口)为雷达接收天线方向图，A为雷达信号波 长，仃为目标的雷达截面积，足。，为射频滤波器放大倍 数，R为雷达与目标间的距离，S，(￡)为雷达发射信号， r为信号经发射到接收所经历的时延。 雷达发射信号S，(￡)的数学表达式可描述为： S。(￡)=(P。L，)“29。(口)exp(j∞。￡)u(￡)(2) 式中，P。为雷达发射机峰值功率；L。为发射机综合损 耗；g。(臼)为雷达发射天线方向图；叫，为信号载频，在 本仿真系统中取为某个中频；口(￡)为复调制函数，对脉 冲多普勒雷达而言，它是N，个宽度为T，的矩形脉冲 构成的脉冲串。本仿真系统中，雷达发射信号波形主 要有3种形式：常规相参脉冲信号、线性调频信号和相 位编码信号，图2是脉冲多普勒雷达接收的常规相参 脉冲信号波形和频谱图。 本仿真系统中，脉冲多普勒雷达的环境杂波主要 指地面杂波，分别建立了主瓣杂波、旁瓣杂波和高度线 杂波等3类杂波信号模型。杂波信号模型用来产生具 有一定概率分布的相关序列，杂波概率分布特性通常 用统计模型来描述，常见的有瑞利分布、对数正态分 布、韦伯尔分布等。系统噪声模型主要用来模拟雷达 接收机的热噪声，可以建模为零均值、方差为靠的独 立高斯分布N(0，盯：)随机序列。电子干扰信号是脉冲 多普勒雷达所面临的有意干扰信号，在本仿真系统中， 干扰信号是由外部输入的，与其它环境信号一样，是基 于中频采样的实信号。 图2 雷迭接收信号的波形和频谱图 2．2雷达接收机仿真模型 机载脉冲多普勒跟踪雷达的接收机仿真模型如图 3所示，包括限幅器模型、中频放大器模型、自动增益 控制模型、时间灵敏度控制模型和正交相干检波模型。 副震恻罂竹一击i 相干 视频 信号 t黑理 图3 雷达接收机仿真模型 图3中，对中频信号进行正交相干检波是十分重 要的，即将输入给接收机的中频信号变换为正交的两 路基带信号，它保留了回波信号复包络的所有信息，称 为相干视频信号。传统的正交J、Q通道，由于两路模 拟元器件本身不可能做到完全一致，所以J、Q两路的 正交误差大、幅度一致性差。为提高检波性能和效率， 目前雷达系统中多采用数字方法直接在中频对信号进 行采样，然后利用数字信号处理的办法进行相干检波。 直接中频采样进行正交检波的实现方法有多种，如正 交混频低通滤波器法、希尔伯特变换频移法和奇偶分 离符号变换法等。本仿真系统中，采用正交混频低通 滤波器法来设计正交相干检波器仿真模型，该仿真模 型的具体实现框图如图4所示。另外，限幅器仿真模 型的设计比蔽简单，模拟了硬限幅电路的功能，限幅电 压参考取值为10～100mV，主要用于防止雷达发射泄 露脉冲干扰和损坏高灵敏度接收机。 一一一一一|| 万方数据 2007(3) 安红：机载脉冲多普勒跟踪雷达仿真系统 29 图4正交相干检波器仿真模型实现框图 2．3雷达信号处理仿真模型 经过雷达接收机仿真处理后，得到两路正交工、Q 信号，这两路正交的实信号组成一路复信号，即为相干 视频信号，因此雷达信号处理都是在复数域上进行的。 图5给出了脉冲多普勒跟踪雷达的信号处理仿真模型 原理框图，主要包括A／D、缓存、AGC检测、主瓣和高 度线杂波处理、脉冲压缩、多普勒滤波器组、恒虚警处 理和单脉冲测角等仿真模型。 本仿真系统中，脉冲多普勒跟踪雷达采用振幅和 差式单脉冲测角体制，将各天线波束同时收到的信号 进行和差处理，分别得到和波束信号和差波束信号。 其中，差波束信号即为该角平面内的角误差信号，当日 标偏离等信号轴方向时，差通道输出的信号振幅与误 差角成正比而其符号则由偏离的方向决定。和通道信 号除用作目标检测和距离跟踪外，还用于角误差信号 的相位基准。图5中，角误差计算模型可利用和支路 与差支路复信号的点积运算来实现。 3仿真系统的测试结果 机载脉冲多普勒跟踪雷达仿真系统能以高、中、低 和 支 路 差 支 路 3种重频工作方式实现对目标的检测和跟踪，本文以 高重频体制脉冲多普勒跟踪雷达为例来说明其对目标 跟踪性能。雷达的主要仿真参数为：工作频率 10GHz，发射功率1600W，天线主瓣增益38dB，天线第 一旁瓣电平一30dB，天线波束宽度1．8。×1．8。，恒虚警 处理方式采用单元平均选大，跟踪滤波采用自适应旷口 滤波算法，雷达信号波形为常规相参脉冲串，脉宽为 1肛s，脉冲重复周期分别为9fls、10肛s和11肛s，利用3 个重频解距离模糊。仿真试验场景为雷达载机与目标 载机相距60km，相对径向速度400m／s，迎头飞行，目 标载机的雷达截面积12m2。根据仿真试验结果数据， 可以得到如图6所示的机载脉冲多普勒跟踪雷达在跟 踪状态下的方位、俯仰、速度及距离跟踪误差统计图。 可以看出，该雷达在无电子干扰条件下的测角精度 (0．002。)和测速精度(0．2m／s)都比较高，测距精度 (40m)相对差一些。 4 结束语 机载脉冲多普勒跟踪雷达仿真系统能够比较逼真 地模拟雷达信号发射、空间传播和经目标发射以及雷 达系统对回波信号的接收和处理过程，同时还可以模 拟环境杂波信号、电子干扰信号对雷达目标检测和跟 踪性能的影响，所以不但仿真结果具有较高的真实性， 而且仿真系统也具有较强的实用性。利用该仿真系 统，对雷达干扰设计师而言，可将干扰信号注入后分析 干扰效果，也能够进行电子干扰环境下雷达抗干扰性 能的评估，因此该仿真系统为雷达干扰及抗干扰技术 的研究提供了一个良好的数字仿真试验平台。一 图5脉冲多普勒跟踪雷达信号处理仿真模型原理框图 图6脉冲多普勒跟踪雷达对目标角度、速度和距离跟踪误差统计图 参考文献： 1 米切尔RI．．雷达系统模拟[M]． 陈训达，译．科学出版社，1982． 2 施莱赫DC．信息时代的电子战 [M]．电子对抗国防科技重点实 验室译．2000． 3 Mor“sGV，HarkNessLL．机载 脉冲多普勒雷达[M]．信息产业 部第十四研究所译．1998． 万方数据 机载脉冲多普勒跟踪雷达仿真系统 作者： 安红， An Hong 作者单位： 电子对抗国防科技重点实验室,四川,成都,610036 刊名： 航天电子对抗 英文刊名： AEROSPACE ELECTRONIC WARFARE 年，卷(期)： 2007，23(3) 被引用次数： 1次 参考文献(3条) 1.米切尔RL.陈训达 雷达系统模拟 1982 2.施莱赫 DC.电子对抗国防科技重点实验室 信息时代的电子战 2000 3.Morris GV.HarkNess LL.信息产业部第十四研究所 机载脉冲多普勒雷达 1998 相似文献(4条) 1.期刊论文 安红.AN Hong 机载脉冲多普勒跟踪雷达干扰仿真研究 -中国电子科学研究院学报2008,3(1) 首先介绍了机栽脉冲多普勒跟踪雷达对抗仿真系统实现的技术思路,然后从数据流处理的角度阐述了仿真系统中部分仿真模型的实现方法,最后结合 具体实例说明了对机载脉冲多普勒跟踪雷达进行有效干扰的技术思路及相应的仿真试验结果. 2.期刊论文 曾涛.龙腾.ZENG Tao.LONG Teng 空载脉冲多普勒跟踪雷达数字信号处理机的设计和实现 -航空学报 2000,21(2) 分析了准连续波三通道雷达接收机的特点,提出了一种先进的雷达数字信号处理机的实现 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 .该方案采用了中频采样、高速DSP和并行体系结构等先 进技术.在系统实现层次上,分析了一些中频采样实现方法的局限,进而提出了适合准连续波雷达回波特点的采样滤波器的设计方法和采样频率选择公式 .在硬件设计上,本系统采用了32位浮点DSP--ADSP21060和相应的并行结构. 3.会议论文 万勤.宋军田 ＷＲＩＢＥＬ跟踪雷达系统及其应用 1994 该文简要介绍了目前国际上性能最先进的雷达——丹麦ＷＲＩＢＥＬ公司研制的单脉冲多普勒跟踪雷达系统的概况及其在射表编制中的应用。 4.会议论文 丁赤飚.李少洪 机载脉冲多普勒体制多目标跟踪雷达信号处理的功能模拟 1995 引证文献(1条) 1.苟勇刚.皮亦鸣.曹宗杰 机载脉冲多普勒雷达单目标跟踪系统仿真[期刊论文]-中国电子科学研究院学报 2009(1) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_htdzdk200703009.aspx 授权使用：北京理工大学(北京理工大学)，授权号：2b26ffe9-105f-4018-a587-9dbd00f029a8 下载时间：2010年7月24日