基于MATLAB軟件的組網(wǎng)LPI雷達系統(tǒng)仿真

徐康++董衛(wèi)國++王盛超

摘 要LPI雷達以其隱蔽性好而被廣泛地應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，隨著網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的飛速發(fā)展，多部LPI雷達可以聯(lián)網(wǎng)組成一個龐大的雷達系統(tǒng)，其在網(wǎng)絡(luò)對抗體系中為所有作戰(zhàn)階段提供秘密的監(jiān)視能力和高度態(tài)勢感知能力上發(fā)揮了及其重要的作用。為了更好的評估組網(wǎng)LPI系統(tǒng)的性能，本文首先對組網(wǎng)LPI雷達系統(tǒng)的總SNR進行推導(dǎo)計算，在此基礎(chǔ)上用MATLAB軟件對多部LPI雷達系統(tǒng)進行仿真，驗證了組網(wǎng)雷達相比無組網(wǎng)配置雷達的優(yōu)越性。

【關(guān)鍵詞】組網(wǎng)LPI雷達 SNR

1 組網(wǎng)LPI雷達系統(tǒng)的定義

近些年來，單基地雷達在軍事斗爭和航空管制領(lǐng)域發(fā)揮的作用不容忽視，而且在網(wǎng)絡(luò)信息化戰(zhàn)爭中進步巨大。盡管如此，它還是有兩個固有劣勢：一是其發(fā)射、接收共站，很容易遭受敵反輻射武器偵察和攻擊，二是在沒有形成組網(wǎng)之前，單部雷達一般只能接收自身發(fā)射機輻射的電磁信號，其信息采集率較低。

組網(wǎng)LPI雷達系統(tǒng)由許多分散的雷達系統(tǒng)組成，每個系統(tǒng)都有自己的發(fā)射和接收傳感器，都可以發(fā)射互不干擾的雷達信號以及同步接收、處理所有系統(tǒng)發(fā)射的波形。如圖1所示。

圖1給出了一個通過網(wǎng)絡(luò)連接三個雷達節(jié)點的組網(wǎng)LPI雷達系統(tǒng)，其中當雷達系統(tǒng)R1、R2、R3分別發(fā)射不同信號，其各自系統(tǒng)的接收機均能同步接收、處理發(fā)射的三種雷達信號，正是由于組網(wǎng)的使用使得每個雷達系統(tǒng)可以同步分享它的目標信息。組網(wǎng)雷達的使用要求每部雷達具有精確的空間和時間知識，以及相干的工作時間和頻率同步，隨著近些年來大帶寬無線網(wǎng)絡(luò)、大容量傳輸線、多通道電子掃描天線、高速數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展同步，組網(wǎng)雷達系統(tǒng)的實現(xiàn)已經(jīng)成為了可能。

組網(wǎng)雷達系統(tǒng)使得從目標不同方向散射回來的能量更多，增加了檢測性能，提高了系統(tǒng)總的SNR，進而也改善了接收機靈敏度。由于各個雷達系統(tǒng)是聯(lián)網(wǎng)工作，當其中的一個雷達節(jié)點遭受攻擊，剩余節(jié)點仍能正常工作，系統(tǒng)的監(jiān)視能力只是受到一定程度的損失。

2 組網(wǎng)LPI雷達總SNR推算

整個組網(wǎng)系統(tǒng)可以看做是很多發(fā)射-接收機對的集合，每一對都是一個雙基地子系統(tǒng)，可以提高系統(tǒng)總的SNR，組網(wǎng)LPI雷達總的SNR等效為每個發(fā)射-接收機對的SNR的總和，即

式中：是第i個發(fā)射機的平均連續(xù)波發(fā)射功率；是第i個發(fā)射天線增益；是第j個接收天線增益；是第i個發(fā)射機和第j個接收機的目標RCS；λi是第i個發(fā)射波長；BRi是第i個雷達接收機按Hz計量的輸入帶寬，通常與特定的發(fā)射波形相匹配，即為第i個發(fā)射波形匹配濾波器的帶寬；k為波爾茲曼常數(shù)；T0ij為特定接收機的接收系統(tǒng)噪聲溫度；FRj為每個接收機的噪聲系數(shù)；Lij是第i個發(fā)射機和第j個接收機的系統(tǒng)損耗系數(shù)（大于1）；Rti是從第i個發(fā)射機到目標的距離；Rrj是從目標到第j個接收機的距離。

3 仿真分析

LPIsimNet是MATLAB的一個程序集，可以在整個作戰(zhàn)空間配置組網(wǎng)LPI雷達發(fā)射機，以評估組網(wǎng)LPI雷達拓撲的SNR優(yōu)勢。

3.1 作戰(zhàn)場景設(shè)置

構(gòu)造一個具有4部LPI雷達系統(tǒng)、一個RCS為1m2的飛機目標的組網(wǎng)雷達場景。組網(wǎng)LPI雷達系統(tǒng)分布在10000km2（100km*100km）二維區(qū)間內(nèi)，定義4部LPI雷達系統(tǒng)分別為雷達1（15，80）、雷達2（15，15）、雷達3（80，20）、雷達4（70，60），飛機目標的坐標位置為（40，40），由4部雷達系統(tǒng)組成的傳感器網(wǎng)絡(luò)顯示在圖2中，仿真中用到的每部LPI發(fā)射機參數(shù)如表1所示。

圖3（a）顯示了沒有采用傳感器網(wǎng)絡(luò)時的4部雷達系統(tǒng)發(fā)射機SNR等高線圖，可以看到每部發(fā)射機的SNR均是獨立的，對命令行進行分析可以知道在目標（節(jié)點5）處的SNR為-68.5688dB（取4部雷達發(fā)射機在目標處SNR的最大值）。圖4（a）顯示了采用組網(wǎng)雷達系統(tǒng)后4部雷達發(fā)射機SNR等高線圖，可以看到在目標處發(fā)射機的總SNR為16對發(fā)射-接收機對的總SNR，從有網(wǎng)絡(luò)-SNR命令行分析結(jié)果中可以計算得到發(fā)射機總的SNR為-61.5958dB，比無網(wǎng)絡(luò)配置的SNR提高了6.973dB，仿真結(jié)果充分驗證了采用組網(wǎng)雷達系統(tǒng)的優(yōu)勢。

作者單位

94005部隊 甘肅省武威市 733000