關(guān)超

【摘 要】隨著電子計算機技術(shù)的高速發(fā)展，仿真技術(shù)已經(jīng)成為系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)模擬必不可缺的一種手段。目前主要存在兩種仿真方法：雷達功能級仿真和雷達信號級仿真。雷達功能級仿真是基于雷達方程的簡單仿真方法，無法滿足多功能相控陣?yán)走_仿真的需求；雷達信號級仿真是基于信號收發(fā)處理的仿真方法，可以滿足高逼真度的雷達模擬。本文給出一種基于快速應(yīng)用的雷達建模思路，以滿足現(xiàn)有的仿真需求。

【關(guān)鍵詞】雷達模擬；建模；仿真

0 引言

雷達仿真技術(shù)應(yīng)用作為一條非常有效的途徑，在雷達裝備的發(fā)展論證、設(shè)備試驗鑒定與評估、作戰(zhàn)訓(xùn)練及戰(zhàn)法研究等多個方面[1]。在實際工程應(yīng)用中，雷達信號級仿真建模通常應(yīng)用在雷達系統(tǒng)設(shè)計，雷達系統(tǒng)驗證與評估等方面，其開發(fā)周期以及費用較高，推廣的范圍較窄；雷達功能級仿真依賴于雷達方程，對于相控陣?yán)走_的模擬存在局限性，通常應(yīng)用在一些跟蹤算法的理論驗證、雷達威力范圍的確定等應(yīng)用中。介于這兩種分辨率建模方法之間，仍然存在大量的仿真模擬需求，所以需要根據(jù)建模的需求，合理地進行模型的定位與設(shè)計。

1 雷達仿真模型分析

1.1 雷達功能仿真

雷達功能仿真基本仿真思路[2]：從信號功率的角度，運用雷達方程、干擾方程、干擾/抗干擾原理以及運動學(xué)方程等建立仿真計算綜合輸出（檢測）信噪比模型，進而確定雷達檢測時的發(fā)現(xiàn)概率與虛警概率。

1.2 雷達信號仿真

雷達信號仿真利用高速的數(shù)字仿真手段，逼真地復(fù)現(xiàn)雷達系統(tǒng)中信號的動態(tài)處理過程，包括信號發(fā)射、目標(biāo)散射、信號接收及信號處理、結(jié)果輸出等，可以逼真地復(fù)現(xiàn)包含振幅與相位的相干視頻信號在接收機內(nèi)進行處理的全過程。

1.3 面向應(yīng)用的快速建模

為了實現(xiàn)面向應(yīng)用的快速仿真，可以結(jié)合上述兩種模型的特點，根據(jù)需求進行混合建模。根據(jù)實際工程應(yīng)用，提取出兩種模型可選擇因子，如表1所示。

表 1 模型因子分解

根據(jù)工程應(yīng)用需求進行分解與功能因子選擇，選擇的前提是模型最小化。具體應(yīng)用時，可以從雷達仿真需求的外部因素入手，逐步深入，形成整個系統(tǒng)的仿真模型因子集合。

2 仿真應(yīng)用

假定仿真需求如下：具備雷達資源調(diào)度的能力，體現(xiàn)出波束在空間掃描過程中探測距離的變化，體現(xiàn)雷達點跡形成的信號處理特性要求。

根據(jù)上述需求可以形成如下仿真因子集合：空域波位編排、定向波束形成、編碼調(diào)頻方式、脈沖解碼方式、脈沖積累方式、恒虛警檢測方式。

1）空域波位編排

空域波位編排是雷達將掃描空域按照一定的方式分割成不同的波位，用于約束波束的指向位置。

圖 1 空域波位編排示意圖

2）雷達波束形成

天線的仿真采用天線方向圖擬合的方式進行仿真。設(shè)計雷達天線時，僅對天線主瓣和第一旁瓣進行模擬，其他旁瓣用一個較低的常量代替。如圖2所示。

圖 2 高斯函數(shù)擬合方向圖函數(shù)

3）目標(biāo)回波模擬模塊原理

目標(biāo)模擬功能主要以回波功率形式進行模擬。由通用雷達距離方程可知，從斜距為R的目標(biāo)反射回來再被雷達接收的回波信號功率為：

3 仿真實驗

仿真參數(shù)如下：目標(biāo)距離1000km，雷達功率：582.4kW；載頻435MHz；重復(fù)周期：54ms；相干脈沖數(shù)：50；脈寬：0.3ms；帶寬：100kHz；波束寬度：2°；損耗：14.1dB；噪聲系數(shù)：2.9dB；波束指向：（0°，12.3°）。

下圖50個相干脈沖進行處理后的結(jié)果顯示。從仿真結(jié)果可以看到，信號處理子系統(tǒng)可以直觀、準(zhǔn)確地顯示對目標(biāo)信號進行處理的全過程，最終點跡輸出位于1273距離單元處，對應(yīng)的徑向距離為999.75km，驗證了處理過程的正確性。

4 結(jié)論

面向應(yīng)用的雷達建模仿真，將仿真功能仿真與信號仿真進行合理裁剪，突出需求。為工程應(yīng)用，提供一種建模的思路，滿足多樣性的仿真應(yīng)用需求。

【參考文獻】

[1]王雪松，肖順平.現(xiàn)代雷達電子戰(zhàn)系統(tǒng)建模與仿真[M].電子工業(yè)出版社，2010.

[2]張光義，趙玉潔.相控陣?yán)走_技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2006.

[3]黃莉.地基雷達的回波生成和信號處理仿真研究[D].電子科技大學(xué)，2006.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]