基于matlab的引信靶场干扰试验仿真方法技术

本发明专利技术公开一种基于matlab的引信靶场干扰试验仿真方法,包括如下步骤：(10)全弹道仿真：根据炮弹在空中飞行特性微分方程组，利用四阶龙格‑库塔迭代法求解炮弹全弹道数据；(20)信号处理仿真：根据生成的引信发射信号和从炮弹全弹道数据中提取引信弹目距离，仿真接收回波信号、混频、多普勒选通滤波和提取特征参量；(30)特征参量判决：根据确定型号引信的特征参量门限，将提取的特征参量与门限范围进行比较，输出启动信号；(40)干扰实施仿真：根据干扰机发射信号，计算干扰距离，获取接收干扰信号。本发明专利技术的目的在于提供一种基于matlab的引信靶场干扰试验仿真方法,更贴近实际、欺骗性强、成功率高。

【技术实现步骤摘要】
基于matlab的引信靶场干扰试验仿真方法
本专利技术属于引信靶场干扰试验
，特别是一种更贴近实际、欺骗性强、成功率高的基于matlab的引信靶场干扰试验仿真方法。
技术介绍
引信靶场干扰试验是检验引信干扰策略有效性最直接的途径，但靶场试验要求高，实施周期长，成本代价大，如果能在靶场试验前通过软件系统，仿真验证相关干扰方法的可行性，将极大提高干扰方研究者的效率。目前，大部分的引信干扰仿真模型：干扰机位于目标处，发射简单的调幅信号，弹目之间距离匀速变化，仿真的干扰时间从弹目距离几十米开始，一般只有零点几秒。因此，现有技术存在的问题是：干扰模型理想简单；干扰信号未经增幅调制欺骗性不强；干扰时间短，在实际干扰中成功率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于matlab的引信靶场干扰试验仿真方法,更贴近实际、欺骗性强、成功率高。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于matlab的引信靶场干扰试验仿真方法,包括如下步骤：(10)全弹道仿真：根据炮弹在空中飞行特性微分方程组，利用四阶龙格-库塔迭代法求解炮弹全弹道数据；(20)信号处理仿真：根据生成的引信发射信号和从炮弹全弹道数据中提取引信弹目距离，仿真接收回波信号、混频、多普勒选通滤波和提取特征参量；(30)特征参量判决：根据确定型号引信的特征参量门限，将提取的特征参量与门限范围进行比较，输出启动信号；(40)干扰实施仿真：根据干扰机发射信号，计算干扰距离，获取接收干扰信号。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1、贴近实际：在落弹区域侧方布置干扰机，干扰模型更贴近战场引信的干扰实际环境；2、欺骗性强：干扰信号经过周期性地增幅调制，欺骗性增强；3、成功率高：干扰机在引信开机后实施干扰，干扰持续时间长，提高了干扰成功率。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。附图说明图1是本专利技术基于matlab的引信靶场干扰试验仿真方法的流程图。图2是全弹道仿真中炮弹在空中的运动状态分解图。图3是仿真中干扰机和引信的相对位置示意图。图4是实施例中干扰信号模块输出的干扰信号时域图。图5是实施例中系统在欺骗式干扰下输出的启动信号。具体实施方式如图1所示，本专利技术基于matlab的引信靶场干扰试验仿真方法,包括如下步骤：(10)全弹道仿真：根据炮弹在空中飞行特性微分方程组，利用四阶龙格-库塔迭代法求解炮弹全弹道数据；图2为全弹道仿真中炮弹在空中的运动状态分解图。所述(10)全弹道仿真步骤具体为：利用四阶龙格-库塔迭代法求解下述引信在弹道上任意一点的速度、加速度微分方程组：得到不同射击条件下，不同型号引信在空中运动过程中的实时运动状态炮弹全弹道数据，包括落角、落速、水平距离、垂直距离，其中垂直距离是仿真接收信号幅度的计算依据，落速、落角是设计多普勒带通滤波器的依据；上式中，x为引信水平距离，y为引信垂直距离，vx为引信的水平速度，vy为引信的垂直速度，c为弹道系数，g为重力加速度，H(y)为空气密度函数，G(v)为空气阻力函数。(20)信号处理仿真：根据生成的引信发射信号和从炮弹全弹道数据中提取引信弹目距离，仿真接收回波信号、混频、多普勒选通滤波和提取特征参量；所述(20)信号处理仿真步骤包括：(21)引信发射信号：根据连续波多普勒引信载频f0生成引信发射信号；(22)提取引信弹目距离：从炮弹全弹道数据中提取引信距地面垂直距离；(23)接收回波信号：将引信发射信号进行幅度衰减、相位延时生成回波信号；所述(23)接收回波信号步骤包括：(231)幅度衰减：按下式进行引信发射信号幅度衰减，式中，N为地面反射系数；λ＝c/f0是引信的工作波长；Pt是引信的辐射功率；Dt是引信发射天线增益；是引信发射天线方向性函数；是弹目连线和弹轴的夹角；Dr是引信接收天线增益；是引信接收天线方向性函数；RΣ是引信天线辐射电阻；上述参数都是引信本身的特征参数。(232)相位延时：按下式进行引信发射信号相位延时，τ＝2H/c，式中，H为引信距地面垂直距离，c为光速。实际上，引信开机后的一段时间内回波信号幅度很小，未达到接收机灵敏度，因此仿真时从引信距地面50米开始至2米结束。(24)混频：将引信接收机接收到的信号和引信本振信号混频，滤除高频部分，得到多普勒信号；(25)多普勒选通滤波：根据多普勒频率范围得到带通滤波器的通带范围，对多普勒信号进行带通滤波，滤除部分高频信号及潜在的干扰信号；所述(25)多普勒选通滤波步骤中，通滤波器的通带范围由多普勒频率范围适当放大而成，所述多普勒频率范围由下式计算获得：fd＝2f0·[vmin,vmax]/c，式中，f0为引信发射信号载频，[vmin,vmax]为炮弹末端垂直落速范围，c为光速。(26)提取特征参量：对多普勒信号进行提取频率、提取多普勒信号包络和多普勒包络增幅速率。所述(26)提取特征参量包括：(261)频率提取：对滤波后的多普勒信号采用滑窗式处理，即每做一次FFT，数据的起始点往后移一个，得到一段时间内连续的多普勒频率；(262)包络提取：先将多普勒信号取绝对值，然后再通过一个80Hz的低通滤波器，并乘以系数0.5π补偿滤波后的幅度损失，得到用整流滤波提取的多普勒信号包络；(263)包络增幅速率提取：提取采样点相邻5点的变化率平均值，作为该采样点处的多普勒增幅速率。(30)特征参量判决：根据确定型号引信的特征参量门限，将提取的特征参量与门限范围进行比较，输出启动信号；所述(30)特征参量判决步骤包括：(31)引信型号同一性判断：判断引信是否为同一型号，如是，则转至步骤(33)；同一型号的引信其特征参量门限也是确定不变的。如否，则顺序执行，至步骤(32)。(32)特征参量门限确定：提取炮弹在临界射击条件下引信的特征参量，包括频率、幅度、增幅速率，并根据提取的特征参量范围设定启动门限；根据炮弹的临界射击条件P1、P2，依次执行步骤(10)(20)分别得到两种条件下，落地前引信信号的特征参量，包括频率、幅度、增幅速率，并根据特征参量的范围设定启动门限。在模拟引信工作过程或是干扰过程时，对于确定型号的炮弹引信，此步骤只需执行一次。(33)门限判决：将提取的引信特征参量与启动门限进行比较，当频率、幅度、增幅速率三个特征参量均在门限范围内时，输出启动信号。至此，完成了引信正常工作时的全过程仿真。从仿真步骤来看，引信信号在处理过程中射击弹目距离的信息均从全弹道数据中获得，提取的特征参量更加准确，整个仿真过程也更加准确。对于同种型号的炮弹、引信，在不同射击条件下，按步骤(10)(20)(30)执行，还可以仿真相应条件下引信的工作过程，及步骤(20)中各个子步骤中的引信信号特征。(40)干扰实施仿真：根据干扰机发射信号，计算干扰距离，获取接收干扰信号。所述(40)干扰实施仿真步骤包括：(41)干扰机发射信号：干扰机发射如下式所示的调幅连续波信号：uj(t)＝Ujcos(Ωt)cos(ωjt)，式中：Uj为干扰信号幅度，Ω为调幅频率，ωj为干扰信号载波频率；(42)干扰信号增幅调制：为满足多普勒增幅欺骗的要求，增强干扰信号欺骗性，还需要对干扰信号再进行增幅调制，增幅调制信号如下式：，其中，C0为引信回波信号的幅度常数，Cj为引信接收到的干扰信号幅度常数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于matlab的引信靶场干扰试验仿真方法,其特征在于，包括如下步骤：(10)全弹道仿真：根据炮弹在空中飞行特性微分方程组，利用四阶龙格‑库塔迭代法求解炮弹全弹道数据；(20)信号处理仿真：根据生成的引信发射信号和从炮弹全弹道数据中提取引信弹目距离，仿真接收回波信号、混频、多普勒选通滤波和提取特征参量；(30)特征参量判决：根据确定型号引信的特征参量门限，将提取的特征参量与门限范围进行比较，输出启动信号；(40)干扰实施仿真：根据干扰机发射信号，计算干扰距离，获取接收干扰信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于matlab的引信靶场干扰试验仿真方法,其特征在于，包括如下步骤：(10)全弹道仿真：根据炮弹在空中飞行特性微分方程组，利用四阶龙格-库塔迭代法求解炮弹全弹道数据；(20)信号处理仿真：根据生成的引信发射信号和从炮弹全弹道数据中提取引信弹目距离，仿真接收回波信号、混频、多普勒选通滤波和提取特征参量；(30)特征参量判决：根据确定型号引信的特征参量门限，将提取的特征参量与门限范围进行比较，输出启动信号；(40)干扰实施仿真：根据干扰机发射信号，计算干扰距离，获取接收干扰信号。2.根据权利要求1所述的仿真方法,其特征在于，所述(10)全弹道仿真步骤具体为：利用四阶龙格-库塔迭代法求解下述引信在弹道上任意一点的速度、加速度微分方程组：得到不同射击条件下，不同型号引信在空中运动过程中的实时运动状态炮弹全弹道数据，包括落角、落速、水平距离、垂直距离，其中垂直距离是仿真接收信号幅度的计算依据，落速、落角是设计多普勒带通滤波器的依据；上式中，x为引信水平距离，y为引信垂直距离，vx为引信的水平速度，vy为引信的垂直速度，c为弹道系数，g为重力加速度，H(y)为空气密度函数，G(v)为空气阻力函数。3.根据权利要求2所述的仿真方法,其特征在于，所述(20)信号处理仿真步骤包括：(21)引信发射信号：根据连续波多普勒引信载频f0生成引信发射信号；(22)提取引信弹目距离：从炮弹全弹道数据中提取引信距地面垂直距离；(23)接收回波信号：将引信发射信号进行幅度衰减、相位延时生成回波信号；(24)混频：将引信接收机接收到的信号和引信本振信号混频，滤除高频部分，得到多普勒信号；(25)多普勒选通滤波：根据多普勒频率范围得到带通滤波器的通带范围，对多普勒信号进行带通滤波，滤除部分高频信号及潜在的干扰信号；(26)提取特征参量：对多普勒信号进行提取频率、提取多普勒信号包络和多普勒包络增幅速率。4.根据权利要求3所述的仿真方法,其特征在于，所述(23)接收回波信号步骤包括：(231)幅度衰减：按下式进行引信发射信号幅度衰减，式中，N为地面反射系数；λ＝c/f0是引信的工作波长；Pt是引信的辐射功率；Dt是引信发射天线增益；是引信发射天线方向性函数；是弹目连线和弹轴的夹角；Dr是引信接收天线增益；是引信接收天线方向性函数；RΣ是引信天线辐射电阻；(232)相位延时：按下式进行引信发射信号相位延时，τ＝2H/c，式中，H为引信距地面垂直距离，c为光速。5.根据权利要求3所述的仿真方法,其特征在于，所述(25)多普勒选通滤波步骤中，通滤波器的通带范围由多普勒频率范围适当放大而成，所述多普勒频率范围由...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵惠昌，侯平，王旭，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32