龔漢華，李凱，張司興

（中航工業(yè)洪都，江西南昌330024）

一種被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭外場噪聲模擬方法

龔漢華，李凱，張司興

（中航工業(yè)洪都，江西南昌330024）

針對(duì)實(shí)驗(yàn)室半實(shí)物仿真環(huán)境下，被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭輸出信號(hào)與外場試驗(yàn)環(huán)境下輸出信號(hào)存在較大差別的問題，提出了一種在半實(shí)物仿真中模擬被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭外場噪聲的方法，仿真結(jié)果表明，該方法能較好地進(jìn)行外場噪聲模擬，提高了半實(shí)物仿真置信度。

被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭；噪聲模擬

0 引言

1 模擬方法

目前，反輻射武器是壓制防空系統(tǒng)的主要武器之一，而被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭是反輻射武器的核心部件[1]。由于被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭工作頻段特性，在實(shí)際外場試驗(yàn)環(huán)境中，由于多路徑效應(yīng)等被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭輸出信號(hào)除有用信號(hào)外，還混雜有大量噪聲[2]。外場試驗(yàn)結(jié)果表明，被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭輸出信號(hào)中混雜的噪聲對(duì)反輻射武器制導(dǎo)精度有較大影響。在進(jìn)行外場試驗(yàn)前，一般需要先在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行半實(shí)物仿真。而由于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境比較理想，被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭輸出信號(hào)比較干凈，噪聲很小，與外場環(huán)境輸出信號(hào)有很大區(qū)別，這使半實(shí)物仿真與外場實(shí)際情況差別較大，置信度不高。為使被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭輸出信號(hào)特性與外場信號(hào)特性盡量相似，提高半實(shí)物仿真置信度，有必要在半實(shí)物仿真中加入被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭外場噪聲模擬環(huán)節(jié)。

該模擬方法是對(duì)半實(shí)物仿真之前已取得的被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭外場環(huán)境輸出信號(hào)做一系列處理，將得到的噪聲信號(hào)疊加到實(shí)驗(yàn)室目標(biāo)陣列中，從而使被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭輸出的信號(hào)含有與外場相似的噪聲。具體步驟如下：

1）選取外場原始信號(hào)

某外場被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭輸出原始信號(hào)如圖1。選取圖1中一定時(shí)間長度的信號(hào)作為原始信號(hào)。

2）將原始信號(hào)去均值處理

由于存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭外場輸出的原始信號(hào)存在緩慢變化的均值，提取噪聲信號(hào)時(shí)需要將均值濾除。為盡可能多的保留低頻噪聲，通過兩個(gè)帶寬為1Hz的一階低通濾波器級(jí)聯(lián)取出原始信號(hào)均值，然后將原始信號(hào)減掉這個(gè)均值，得到噪聲信號(hào)，模型見圖2[3]。

圖1 外場原始信號(hào)

圖2 原始信號(hào)去均值處理模型

3）頻域變換生成目標(biāo)噪聲信號(hào)

當(dāng)被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭跟蹤目標(biāo)信號(hào)時(shí)，其輸出的信號(hào)是目標(biāo)信號(hào)經(jīng)過被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭角跟蹤回路后的信號(hào)，相當(dāng)于經(jīng)過被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭角跟蹤回路傳遞函數(shù)頻域變換。為使被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭輸出上述步驟2）得到的噪聲信號(hào)，應(yīng)將該噪聲信號(hào)做被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭角跟蹤回路傳遞函數(shù)的逆頻域變換，然后將逆頻域變換后的信號(hào)疊加到實(shí)驗(yàn)室目標(biāo)陣列。由于被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭角跟蹤回路傳遞函數(shù)非常復(fù)雜，故采用一階線性模型近似[4]，如圖3。

經(jīng)過上述步驟最終得到的噪聲信號(hào)如圖4。

將此噪聲信號(hào)疊加到實(shí)驗(yàn)室目標(biāo)陣列中，即可進(jìn)行模擬被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭外場噪聲的半實(shí)物仿真。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

將噪聲信號(hào)疊加到實(shí)驗(yàn)室目標(biāo)陣列上后，被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭輸出的信號(hào)如圖5。

統(tǒng)計(jì)被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭外場輸出噪聲信號(hào)和目標(biāo)陣列疊加噪聲后的實(shí)驗(yàn)室輸出噪聲信號(hào)的均方差，見表1。

圖3 頻域變換生成目標(biāo)噪聲信號(hào)模型

圖4 噪聲信號(hào)

圖5 實(shí)驗(yàn)室輸出信號(hào)

由表1可知，兩噪聲信號(hào)均方差基本相同。

再將被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭外場輸出噪聲信號(hào)和目標(biāo)陣列疊加噪聲后的實(shí)驗(yàn)室輸出噪聲信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到頻譜圖如圖6和圖7。

表1 均方差比較

圖6 外場噪聲信號(hào)頻譜

圖7 實(shí)驗(yàn)室噪聲信號(hào)頻譜

由圖6和圖7可知，兩噪聲信號(hào)頻譜具有比較強(qiáng)的相似性。

3 結(jié)語

在實(shí)驗(yàn)室目標(biāo)陣列疊加噪聲后，被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭在實(shí)驗(yàn)室輸出的噪聲信號(hào)與外場環(huán)境下輸出的噪聲信號(hào)，其均方差、頻譜方面均具有比較強(qiáng)的相似性，表明本文提出的被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭外場噪聲模擬方法能較好地模擬外場噪聲，提高了半實(shí)物仿真置信度。

[1]曲長文，陳鐵柱.機(jī)載反輻射導(dǎo)彈技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.

[2]任子西.多路徑效應(yīng)對(duì)反輻射導(dǎo)彈被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭性能的影響分析[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù),2009.

[3]薛年喜.MATLAB在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[4]穆虹.防空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭設(shè)計(jì)[M].北京：中國宇航出版社，1996.

>>>作者簡介

龔漢華，男，1982年9月出生，2007年畢業(yè)于中科院研究生院，工程師，碩士，主要研究方向?yàn)槔走_(dá)信號(hào)處理。

A Field-Noise Simulation Method for Passive Radar Seeker

Gong Hanhua，Li Kai,Zhang Sixing
(AVIC-HONGDU,Nanchang,Jiangxi,330024)

Considering the problem of great difference between output signal of passive radar seeker and field test environment under condition of simulation environment with semi objective in the lab,this paper presents a method to simulate the field noise of passive radar seeker in semi objective simulation.The simulation result shows this method can simulate the field noise rather well so as to improve the credibility of semi-objective simulation.

Passive radar seeker;Noise simulation

2016-06-26）