專利名稱：一種被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于對(duì)被動(dòng)雷達(dá)系統(tǒng)的建模與開發(fā)，具體地，它是利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、結(jié)
構(gòu)化體系與面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)方法構(gòu)建一套完整的被動(dòng)雷達(dá)仿真系統(tǒng)。
(二)
背景技術(shù)：
反輻射飛行體是當(dāng)今高技術(shù)條件下實(shí)施信息戰(zhàn)的一種有效手段，被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī) 是反輻射飛行體的重要組成部分。隨著計(jì)算技術(shù)的迅猛發(fā)展，為更好的推進(jìn)被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引 頭的研制工作，同時(shí)也為被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭的方案論證提供新手段，迫切需要建立被動(dòng)雷達(dá) 接收機(jī)的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。其目的是以計(jì)算機(jī)仿真的可視化方式，再現(xiàn)被動(dòng)接收機(jī)的信號(hào) 處理流程，再現(xiàn)接收機(jī)中各組成單元、各單元節(jié)點(diǎn)信號(hào)以及系統(tǒng)的組成，并能動(dòng)態(tài)靈活的改 變系統(tǒng)組成方案，為總體的系統(tǒng)論證、分析、演示驗(yàn)證、方案評(píng)估提供一個(gè)全數(shù)字的仿真系 統(tǒng)。 在國(guó)防科技領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)建模與仿真已成為武器裝備論證，設(shè)計(jì)，研制，實(shí)驗(yàn)，評(píng) 估，訓(xùn)練及使用過程中的重要支撐技術(shù)之一。它不受氣候，空域，外場(chǎng)保障等的諸多條件的 限制，而且節(jié)省經(jīng)費(fèi)，無風(fēng)險(xiǎn)。所以計(jì)算機(jī)仿真已經(jīng)成為武器作戰(zhàn)系統(tǒng)中至關(guān)重要的一部 份。 目前針對(duì)被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)的仿真方法主要有兩種，功能仿真和相干視頻信號(hào)仿 真。在實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)根據(jù)仿真需求來選擇相應(yīng)的仿真方法。功能仿真只利用了雷達(dá) 的功能性質(zhì)，而包含在波形和信號(hào)處理機(jī)中的詳細(xì)特征并沒有得到很好地刻畫，它們只被 當(dāng)作某種系統(tǒng)損耗而進(jìn)行簡(jiǎn)單處理。這種方法簡(jiǎn)單實(shí)用，適用于大規(guī)模仿真。然而這種方 法具有明顯的缺點(diǎn)首先，由于波形中的一些詳細(xì)特征被忽略了，所以功能仿真不能用來仿 真系統(tǒng)中各個(gè)不同點(diǎn)上的具體信號(hào)。以上這些特點(diǎn)限制了功能仿真的精確度。相干視頻信 號(hào)仿真方法在信號(hào)級(jí)別進(jìn)行仿真，從而彌補(bǔ)了功能仿真方法的不足，但構(gòu)建模型相對(duì)復(fù)雜， 實(shí)時(shí)性較差。 目前針對(duì)主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭的仿真研究較多，對(duì)被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng) 研究相對(duì)較少，一般多集中于對(duì)信號(hào)處理的仿真研究，包括各種測(cè)向算法、分選算法的研 究。對(duì)于被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭從信號(hào)輸入，到測(cè)向結(jié)果的輸出，及其評(píng)估依然有較多的工作需要 去做。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的為提供一種可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境與要求，在功能仿真上具有較強(qiáng)的
實(shí)時(shí)性，在信號(hào)仿真上具有較高的精度的被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)仿真方法。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案為 由飛行體運(yùn)動(dòng)參數(shù)、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和控制參數(shù)所組成的輸入進(jìn)入到功能仿真平臺(tái) 和信號(hào)仿真平臺(tái)進(jìn)行功能仿真和信號(hào)仿真，進(jìn)而在功能仿真和信號(hào)仿真中得出目標(biāo)測(cè)量角 度信號(hào)信息，其中飛行體運(yùn)動(dòng)參數(shù)由飛行體運(yùn)動(dòng)初始化方位和飛行體姿態(tài)組成，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)由對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)初始化方位、航向，速度組成，控制參數(shù)由開機(jī)時(shí)間和關(guān)機(jī)時(shí)間組成。
本發(fā)明的技術(shù)方案還應(yīng)包括 功能仿真工作基本流程為首先分別建立雷達(dá)天線方向圖模型、接收輻射源信號(hào)模 型、接收機(jī)靈敏度模型，然后進(jìn)行坐標(biāo)變換，將目標(biāo)的位置從地面坐標(biāo)系變換到視線坐標(biāo) 系，以便于繼續(xù)處理，在此對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，根據(jù)被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)最小靈敏度進(jìn)行目標(biāo)識(shí) 別，最后進(jìn)行蒙特卡羅實(shí)驗(yàn)，根據(jù)蒙特卡羅實(shí)驗(yàn)得到最終的仿真結(jié)果。 所述的信號(hào)仿真又名相干視頻信號(hào)仿真，其建立過程包含兩個(gè)關(guān)鍵階段首先建 立接收信號(hào)模型，接收到的信號(hào)主要分為有用信號(hào)和無用信號(hào)。有用信號(hào)包括各種體質(zhì)的 目標(biāo)雷達(dá)發(fā)射的不同波形的信號(hào)，如單脈沖信號(hào)、脈沖串信號(hào)、相位編碼信號(hào)、線性調(diào)頻信 號(hào)和步進(jìn)頻率信號(hào)等。無用信號(hào)可分為兩大類，即噪聲和干擾。 所述的模擬飛行體導(dǎo)引對(duì)接收信號(hào)的處理過程中的被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)是由檢波前 的射頻/中頻濾波器、平方律檢波器、視頻檢波器、門限檢測(cè)判決裝置四個(gè)單元組成的。
本發(fā)明有益效果為 當(dāng)信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)后，根據(jù)其系統(tǒng)要求選擇具體仿真方式，功能仿真與信號(hào)仿真 即功能仿真和相干視頻信號(hào)仿真。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)仿真需求來選擇相應(yīng)的仿 真方法。功能仿真只利用了雷達(dá)的功能性質(zhì)，而包含在波形和信號(hào)處理機(jī)中的詳細(xì)特征并 沒有得到很好地刻畫，它們只被當(dāng)作某種系統(tǒng)損耗而進(jìn)行簡(jiǎn)單處理。這種方法簡(jiǎn)單實(shí)用，適 用于大規(guī)模仿真，功能仿真的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)時(shí)性高。而相干視頻信號(hào)仿真方法在信號(hào)級(jí)別進(jìn) 行仿真，從而彌補(bǔ)了功能仿真方法的不足，但構(gòu)建模型相對(duì)復(fù)雜，優(yōu)點(diǎn)在于精確度高。
(四)


圖1是被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)仿真方法信號(hào)框圖
圖2是系統(tǒng)功能仿真具體流程圖
圖3被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)簡(jiǎn)化模型
(五)
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述 —種被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)仿真系統(tǒng)，其組成部分包括功能仿真和信號(hào)仿真；其特征是 采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想及結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)方法，將系統(tǒng)分解為相對(duì)獨(dú)立和簡(jiǎn)單的子 系統(tǒng)，對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行建模。首先整個(gè)接收機(jī)系統(tǒng)分為幾個(gè)模塊，天線模塊，接收機(jī)模塊， 干擾模塊，測(cè)向模塊，評(píng)估模塊。當(dāng)信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)后，根據(jù)其系統(tǒng)要求選擇具體仿真方式， 功能仿真與信號(hào)仿真。功能仿真只利用了雷達(dá)的功能性質(zhì)，而包含在波形和信號(hào)處理機(jī)中 的詳細(xì)特征并沒有得到很好地刻畫，它們只被當(dāng)作某種系統(tǒng)損耗而進(jìn)行簡(jiǎn)單處理。信號(hào)仿 真將精確到信號(hào)在流經(jīng)放大器，檢波器時(shí)的詳細(xì)運(yùn)算過程。 結(jié)合圖l，各模型在仿真前需輸入大量參數(shù)，這些參數(shù)用于確定仿真過程中導(dǎo)引頭 和目標(biāo)雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。飛行模型的輸入?yún)?shù)有飛行體實(shí)時(shí)的飛行姿態(tài)，目標(biāo)的航行軌跡 等。目標(biāo)信號(hào)模型包括信號(hào)的頻率，相位，幅度。環(huán)境模型主要考慮干擾的類型及其作用時(shí) 間。隨后要根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的具體要求來選擇仿真方法。 結(jié)合圖2給出了功能仿真工作基本流程為首先分別建立雷達(dá)天線方向圖模型、接收輻射源信號(hào)模型、接收機(jī)靈敏度模型，然后進(jìn)行坐標(biāo)變換，將目標(biāo)的位置從地面坐標(biāo)系變
換到視線坐標(biāo)系，以便于繼續(xù)處理，在此對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，根據(jù)被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)最小靈敏度
進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，最后進(jìn)行蒙特卡羅實(shí)驗(yàn)，根據(jù)蒙特卡羅實(shí)驗(yàn)得到最終的仿真結(jié)果。
信號(hào)仿真又名相干視頻信號(hào)仿真，其建立過程包含兩個(gè)關(guān)鍵階段首先建立接收
信號(hào)模型，接收到的信號(hào)主要分為有用信號(hào)和無用信號(hào)。有用信號(hào)包括各種體質(zhì)的目標(biāo)雷
達(dá)發(fā)射的不同波形的信號(hào)，如單脈沖信號(hào)、脈沖串信號(hào)、相位編碼信號(hào)、線性調(diào)頻信號(hào)和步
進(jìn)頻率信號(hào)等。無用信號(hào)可分為兩大類，即噪聲和干擾。 結(jié)合圖3，給出了被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)簡(jiǎn)化模型，在信號(hào)仿真中，仿真出所接收到的信 號(hào)流經(jīng)該模型后輸出測(cè)向結(jié)果的全過程。模擬飛行體導(dǎo)引對(duì)接收信號(hào)的處理過程中的被動(dòng) 雷達(dá)接收機(jī)是由檢波前的射頻/中頻濾波器、平方律檢波器、視頻檢波器、門限檢測(cè)判決裝 置四個(gè)單元組成的。接收到的信號(hào)包括目標(biāo)信號(hào)和干擾信號(hào)。建立的模型中應(yīng)包含接收信 號(hào)的幅度和相位信息。被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭的處理過程是對(duì)目標(biāo)信號(hào)檢測(cè)和跟蹤過程的復(fù)現(xiàn)。
在信號(hào)仿真中，根據(jù)攻擊的典型的雷達(dá)信號(hào)，建立包括載頻、脈寬、PRI、強(qiáng)度等參 數(shù)及LPI雷達(dá)在內(nèi)的多種雷達(dá)信號(hào)模型。被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)采用超外差式接收機(jī)，第一級(jí)饋 線的插入損耗和適配損耗共約3dB，還包括3dB天線極化損失，故第一級(jí)總的損耗LF二6dB。 無源網(wǎng)絡(luò)，噪聲系數(shù)和總損耗相等Ff = LF。預(yù)選器為無源有耗網(wǎng)絡(luò)，其噪聲等于差損。變 頻器(包括混頻器和本振)為準(zhǔn)線性網(wǎng)絡(luò)，檢波器為非線性網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)級(jí)聯(lián)電路的噪聲系 數(shù)公式可以導(dǎo)出超外差接收機(jī)的噪聲系數(shù)，隨后計(jì)算出檢波過程總信噪比的變化值，可得 終端輸出的仿真結(jié)果，再在接收機(jī)各單元模塊中設(shè)置節(jié)點(diǎn)，復(fù)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)波形變化。
目標(biāo)以連續(xù)波雷達(dá)為例，采用偽隨機(jī)編碼進(jìn)行調(diào)制，包含相位和距離信息的目標(biāo)
發(fā)射信號(hào)為
.. 「 -膨K
6—
C" cos (2;r/0f + p0) 式中N為偽隨機(jī)二相編碼序列長(zhǎng)度；Rect()為矩形函數(shù)；Cn G (1， _1)為偽隨機(jī) 二相編碼調(diào)相因子；Tr為脈沖重復(fù)周期；bp為脈沖寬度；f。為載波頻；V。為載波信號(hào)相位； 為載波振幅率。 接收到的信號(hào)通過鎖相接收機(jī)，再經(jīng)下變頻和正交解調(diào)，變到零中頻，隨后對(duì)該信
號(hào)進(jìn)行同步采樣，采樣后與視頻信號(hào)相乘，得到視頻模擬信號(hào)
AM 仿真出視頻模擬信號(hào)在分別通過濾波器、檢波器最后由測(cè)向系統(tǒng)輸出目標(biāo)角度信
息這一詳細(xì)過程。
權(quán)利要求
一種被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)仿真方法，其特征是由飛行體運(yùn)動(dòng)參數(shù)、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和控制參數(shù)所組成的輸入進(jìn)入到功能仿真平臺(tái)和信號(hào)仿真平臺(tái)進(jìn)行功能仿真和信號(hào)仿真，進(jìn)而在功能仿真和信號(hào)仿真中得出目標(biāo)測(cè)量角度信號(hào)信息，其中飛行體運(yùn)動(dòng)參數(shù)由飛行體運(yùn)動(dòng)初始化方位和飛行體姿態(tài)組成，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)由對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)初始化方位、航向，速度組成，控制參數(shù)由開機(jī)時(shí)間和關(guān)機(jī)時(shí)間組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)仿真方法，其特征是所述的功能仿真 工作基本流程為首先分別建立雷達(dá)天線方向圖模型、接收輻射源信號(hào)模型、接收機(jī)靈敏度 模型，然后進(jìn)行坐標(biāo)變換，將目標(biāo)的位置從地面坐標(biāo)系變換到視線坐標(biāo)系，以便于繼續(xù)處 理，在此對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，根據(jù)被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)最小靈敏度進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，最后進(jìn)行蒙特卡 羅實(shí)驗(yàn)，根據(jù)蒙特卡羅實(shí)驗(yàn)得到最終的仿真結(jié)果。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)仿真方法，其特征是所述的信號(hào) 仿真工作基本流程為首先建立接收信號(hào)模型，然后模擬飛行體導(dǎo)引對(duì)接收信號(hào)的處理過程并輸出仿真結(jié)果。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)仿真方法，其特征是所述的模擬 飛行體導(dǎo)引對(duì)接收信號(hào)的處理過程中的被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)是由檢波前的射頻/中頻濾波器、 平方律檢波器、視頻檢波器、門限檢測(cè)判決裝置四個(gè)單元組成的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)仿真方法，其特征是所述的模擬飛行 體導(dǎo)引對(duì)接收信號(hào)的處理過程中的被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)是由檢波前的射頻/中頻濾波器、平方 律檢波器、視頻檢波器、門限檢測(cè)判決裝置四個(gè)單元組成的。
全文摘要
一種被動(dòng)雷達(dá)接收機(jī)系統(tǒng)仿真方法。由飛行體運(yùn)動(dòng)參數(shù)、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和控制參數(shù)所組成的輸入進(jìn)入到功能仿真平臺(tái)和信號(hào)仿真平臺(tái)進(jìn)行功能仿真和信號(hào)仿真，進(jìn)而在功能仿真和信號(hào)仿真中得出目標(biāo)測(cè)量角度信號(hào)信息，其中飛行體運(yùn)動(dòng)參數(shù)由飛行體運(yùn)動(dòng)初始化方位和飛行體姿態(tài)組成，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)由對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)初始化方位、航向，速度組成，控制參數(shù)由開機(jī)時(shí)間和關(guān)機(jī)時(shí)間組成，本發(fā)明仿真系統(tǒng)可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境與要求，在功能仿真上具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，在信號(hào)仿真上具有較高的精度。
文檔編號(hào)G01S7/40GK101727514SQ200910073319
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者司錫才, 李莎莎, 賈宗圣, 陳濤 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)