復雜電磁環(huán)境雷達干擾模擬器的實現(xiàn)

宋萬馬

[摘 要]隨著現(xiàn)代雷達技術的發(fā)展，采用計算機仿真技術和高速數(shù)字電路技術的各種目標和環(huán)境模擬器在雷達的開發(fā)研制過程中發(fā)揮了越來越重要的作用。該文簡述了實時雷達電磁環(huán)境模擬器的基本組成，對不同需求時模擬器的實現(xiàn)方法進行了探討。著重介紹了一種較大規(guī)模的實時雷達電磁環(huán)境模擬器，對該模擬器的組成、各部分的功能和實時信號產(chǎn)生的具體實現(xiàn)都作了詳細的描述。

[關鍵詞]實時；電磁環(huán)境；模擬器；雷達

中圖分類號：V113 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）10-0027-01

0 引言

電子對抗在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中起著舉足輕重的作用，電子戰(zhàn)武器發(fā)展和模擬作戰(zhàn)訓練的需求也不斷提高。因此作為檢驗武器系統(tǒng)和訓練成果的復雜電磁環(huán)境背景的構(gòu)建就顯得更加重要。由于在一般環(huán)境中進行對抗試驗，不能突出戰(zhàn)爭中高密度、多體制的電磁環(huán)境，不能有效地檢驗作戰(zhàn)武器的性能，不能充分執(zhí)行作戰(zhàn)訓練思路，不能對敵方電子設備進行有針對性的對抗，不能針對不同方向的被試設備進行持續(xù)照射。這就對建立復雜的電磁環(huán)境提出了更高的要求。

1 專用、小型的實時雷達電磁環(huán)境模擬器設計

對于一些雷達專用的實時電磁環(huán)境模擬器，利用計算機PCI總線高速數(shù)據(jù)傳輸特性和高速數(shù)字電路技術，從仿真模型建立到實時信號輸出，僅需一臺高性能PC機加上集成了高速數(shù)字電路的PCI總線接口插卡。

計算機加總線插卡的方法充分利用了計算機強大的編程功能、良好的人機界面、PCI總線的高速數(shù)據(jù)傳輸能力和高速數(shù)字電路技術。這種模擬器的優(yōu)點在于硬件設計緊湊，傳輸數(shù)據(jù)量適中。工作過程是：由計算機完成目標及環(huán)境設置，并將環(huán)境描述而不是脈沖描述字通過PCI，總線傳輸?shù)桨鍓K上，板塊上的控制器件（DsP）完成脈沖描述字和控制字的生成，最后由頻率合成器件生成波形。

2 地面雷達系統(tǒng)綜合測試平臺中的實時雷達電磁環(huán)境模擬器

對于通用的、面向多種不同特性的雷達仿真系統(tǒng)，實時雷達電磁環(huán)境模擬的實現(xiàn)則較為復雜，下面將就某地面雷達系統(tǒng)綜合測試平臺，對該系統(tǒng)的實時信號模擬方案作較詳細的描述。作為雷達整架調(diào)試實驗室的重要設備，電磁環(huán)境模擬器可以實現(xiàn)對目標、雜波（無源干擾）、有源干擾的模擬，便于對雷達接收通道、信號處理、數(shù)據(jù)處理等分系統(tǒng)調(diào)試。它可支持多部雷達產(chǎn)品的同時開發(fā)，允許多部雷達的并行使用。

2.1 組成及各部分功能描述

系統(tǒng)控制主要完成整個仿真系統(tǒng)的系統(tǒng)配置、參數(shù)的設置。參地面雷達綜合測試平臺一實時電磁環(huán)境模擬器組成框圖跡模型參數(shù)、雜波類型及環(huán)境特征參數(shù)、干擾類型及其特征參數(shù)，這些參數(shù)既可以通過人工界面以參數(shù)的形式給出，有些參數(shù)特征還可以由友好的人工界面以即興作圖的圖形方式給出。雷達的信號形式、天線波束形狀、掃描形式等參數(shù)由雷達直接送出。

模型仿真計算機實現(xiàn)包括目標運動、目標起伏、雜波、有源干擾等模型的仿真。模型仿真計算機的功能包括兩個方面：根據(jù)仿真參數(shù)范圍、類型和雷達工作參數(shù)范圍，進行模型仿真，事前形成方便檢索的關系數(shù)據(jù)庫，存儲在數(shù)據(jù)庫服務器中；實時模擬時，根據(jù)來自雷達的波形、波束等參數(shù)，模型仿真計算機從關系數(shù)據(jù)庫中檢索相應的數(shù)據(jù)序列、形成實時數(shù)據(jù)庫、與時序序列計算機進行數(shù)據(jù)的實時交互。

時序序列數(shù)據(jù)產(chǎn)生根據(jù)模型仿真提供的仿真數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)包括目標起伏、目標運動、雜波（陸、海、氣象）、有源干擾模擬信號的時序序列數(shù)據(jù)計算，產(chǎn)生包括目標、雜波及有源干擾時序序列信號。

幅度、相位控制和射頻合成根據(jù)計算機產(chǎn)生的目標、雜波、干擾幅度信息，調(diào)整射頻信號的幅度，實現(xiàn)多路射頻信號的射頻合成。

2.2 實時信號產(chǎn)生的具體實現(xiàn)

實時信號產(chǎn)生依賴于根據(jù)仿真模型建立的關系數(shù)據(jù)庫，因此實時信號產(chǎn)生的實現(xiàn)包括四個部分：通過模型仿真建立關系數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫形成、信號時序序列計算、信號產(chǎn)生過程中的控制與定時。

（1）模型仿真和實時數(shù)據(jù)庫形成

目標模型仿真根據(jù)輸入的目標軌跡參數(shù)產(chǎn)生包括勻速直線運動、爬升、下降以及機動等不同特性的目標軌跡參數(shù)，然后根據(jù)雷達工作方式、空域覆蓋等參數(shù)對目標軌跡參數(shù)進行采樣和調(diào)制，產(chǎn)生與雷達工作方式、天線掃描空域相適應的多目標回波信號序列。

目標信號幅度不僅具有隨距離變化的能力，還具有按指定分布規(guī)律的隨機變化能力（姿態(tài)角閃爍引起的目標截面積隨機起伏）。幅度起伏模型包括：無起伏型分布、瑞利型分布、對數(shù)正態(tài)型分布、Xa型分布。

干擾模型仿真是進行高斯白噪聲寬帶調(diào)頻干擾序列的計算，并建立關系數(shù)據(jù)庫。實時仿真時根據(jù)要求在數(shù)據(jù)庫中搜索到相應的數(shù)據(jù)序列，形成實時數(shù)據(jù)庫。

（2）時序序列計算

時序序列計算的功能是根據(jù)相應的模型仿真結(jié)果，在雷達控制、定時參數(shù)的作用下，進行相應的目標、雜波、干擾等的時序序列計算；并將各時序序列在數(shù)字域上進行合成；同時將目標航跡參數(shù)時序序列與噪聲。擾動的時序序列相疊加、輸出。時序序列的計算過程及輸出過程均由雷達控制參數(shù)和定時參數(shù)進行控制。

雜波時序序列計算內(nèi)容包括：模型仿真結(jié)果初始化相應參數(shù)，雜波譜域上隨機矢量生成，雜波時域上隨機矢量生成，距離衰減控制字、相位控制字的計算。干擾時序序列的計算需根據(jù)不同干擾模型進行相關內(nèi)容的時序序列計算，并計算距離、相位控制字。

（3）控制和定時

控制和定時在實時信號產(chǎn)生過程中起著重要的作用。對實時信號產(chǎn)生的控制有兩個途徑：一是通過人機界面輸入?yún)?shù)進行控制；二是通過雷達工作系統(tǒng)的控制接口和定時接口傳輸?shù)膮?shù)進行控制。

3 結(jié)束語

對現(xiàn)有的復雜電磁環(huán)境模擬器進行改進，提升了信號脈沖密度、添加了信號款式、加強了信號調(diào)制改變的靈活性，相控陣天線的設計實現(xiàn)了一對多的工作模式，布陣模式設計增強了模擬電磁環(huán)境的真實性。試驗證明本方案大大豐富了電磁環(huán)境的模擬手段，提高了模擬電子戰(zhàn)場的逼真性。

參考文獻

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