对地无线电引信全弹道仿真系统技术方案

本发明专利技术公开了一种对地无线电引信全弹道仿真系统，包括全弹道数字模型构建模块、自差式引信天线模块、目标多普勒信号仿真模块、干扰源仿真模块、信号处理仿真模块以及GUI平台实现模块。GUI平台包括主界面、无干扰源情况下信号处理分析情况界面、干扰源参数设置界面、有干扰源情况下信号处理分析情况界面、极坐标系下引信赤道面天线方向图界面以及炮弹飞行轨迹示意图界面。本发明专利技术提升了系统的可扩展性与可重用性，节约了仿真时间，实现了对地无线电引信全弹道过程。

【技术实现步骤摘要】
对地无线电引信全弹道仿真系统
本专利技术涉及引信信号处理技术，特别是一种对地无线电引信全弹道仿真系统。
技术介绍
引信作为各种弹药终端毁伤效能的控制系统，在现代战争中越发显示出其重要的地位。长期以来，对电子战装备的性能进行准确评估是比较困难的。这不仅是因为电子战装备越来越复杂，还由于电子战装备的应用与战场电磁信号环境和作战对象密切相关。对电子战装备性能的检验与评估主要依靠外场试验或实战演习，花费大量的人力、物力和财力，而且存在耗时长、保密性差、易受环境制约等缺点。近年来,随着科学技术的飞速发展，仿真技术已逐渐应用于装备研制的全过程。在干扰信号作用下连续波多普勒引信的信号分析与仿真也越来越多，但存在一些问题：缺乏模块化思想设计；炮弹飞行过程与引信信号分析相独立；未考虑实际引信收发天线的增益变化对信号分析的影响，天线方向性函数均设置为1；干扰信号分析不全面，未考虑不同干扰机位置对信号分析的影响；仿真系统不能虚拟实现对地无线电引信弹道全过程等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种对地无线电引信全弹道仿真系统。实现本专利技术目的的技术方案为：一种对地无线电引信全弹道仿真系统，包括：全弹道数字模型构建模块，用以根据炮弹的初始速度和初始发射角，通过求解炮弹的运动方程得到任意时刻的位置和速度；自差式引信天线模块，用以根据炮弹在不同位置对应的天线俯仰角，调用预存的天线方向性函数数据库得到该俯仰角对应的天线方向性函数；目标多普勒信号仿真模块，用以根据炮弹落速、落角以及炮弹与目标的距离产生目标的多普勒信号，通过当前时刻的天线方向性函数对多普勒信号的幅值进行校正；干扰源仿真模块，用以根据干扰机的位置与设置的干扰信号波形参数产生相应的干扰信号；信号处理仿真模块，用以对接收到的目标多普勒信号和干扰信号进行傅里叶变换得到信号频率，与设定的频率门限比较，若信号频率在频率门限内，输出第一启动信号，否则无输出信号；对接收到的目标多普勒信号和干扰信号进行取包络得到信号幅值，与设定的幅值门限比较，若信号幅值大于等于设定的幅值门限，输出第二启动信号，否则无输出信号；对信号幅值求导得到幅值变化率，与设定的幅值变化率门限比较，若幅值变化率在幅值变化率门限内，输出第三启动信号，否则无输出信号；若同时满足上述三个启动信号，输出起爆信号，否则无信号输出；GUI平台实现模块，用以输入初始数据并显示仿真结果。与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：(1)本专利技术采用模块化思想设计，可拓展性较强；(2)本专利技术考虑实际引信收发天线的增益变化对信号分析的影响，与实际情况更加贴近；(3)本专利技术考虑不同干扰机位置对信号分析的影响，干扰信号分析更加全面；(4)本专利技术的引信信号分析结合炮弹飞行过程，分析结果更准确。附图说明图1是炮弹在空中受力示意图。图2是干扰信号波形选择示意图。图3是连续波多普勒信号识别框图。图4(a)是原始多普勒信号图。图4(b)是经带通滤波器处理后的多普勒信号图。图4(c)是经带通滤波器处理后的多普勒信号频率图。图4(d)是多普勒信号幅值图。图4(e)是多普勒信号幅值的变化情况图。图4(f)是判决情况分析图。图5是炮弹飞行轨迹示意图。图6是极坐标系下某引信赤道面天线方向图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术的一种对地无线电引信全弹道仿真系统，包括：全弹道数字模型构建模块，用以根据炮弹的初始速度和初始发射角，通过求解炮弹的运动方程得到任意时刻的位置和速度；自差式引信天线模块，用以根据炮弹在不同位置对应的天线俯仰角，调用预存的天线方向性函数数据库得到该俯仰角对应的天线方向性函数；目标多普勒信号仿真模块，用以根据炮弹落速、落角以及炮弹与目标的距离产生目标的多普勒信号，通过当前时刻的天线方向性函数对多普勒信号的幅值进行校正；干扰源仿真模块，用以根据干扰机的位置与设置的干扰信号波形参数产生相应的干扰信号；信号处理仿真模块，用以对接收到的目标多普勒信号和干扰信号进行傅里叶变换得到信号频率，与设定的频率门限比较，若信号频率在频率门限内，输出第一启动信号，否则无输出信号；对接收到的目标多普勒信号和干扰信号进行取包络得到信号幅值，与设定的幅值门限比较，若信号幅值大于等于设定的幅值门限，输出第二启动信号，否则无输出信号；对信号幅值求导得到幅值变化率，与设定的幅值变化率门限比较，若幅值变化率在幅值变化率门限内，输出第三启动信号，否则无输出信号；若同时满足上述三个启动信号，输出起爆信号，否则无信号输出；GUI平台实现模块，用以输入初始数据并显示仿真结果。进一步的，所述GUI平台实现模块包括用以输入初始数据的主界面、无干扰源情况下信号处理分析情况显示界面、干扰源参数设置界面、有干扰源情况下信号处理分析情况显示界面、极坐标系下引信赤道面天线方向图显示界面以及炮弹飞行轨迹示意图显示界面。下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。实施例一种对地无线电引信全弹道仿真系统，包括：(1)全弹道数字模型构建模块如图1所示，在地面坐标系中以时间t为自变量的炮弹质心运动方程组为：其中：v是炮弹飞行速度，vx、vy分别为x方向和y方向的速度，H(y)是和高度y有关的空气密度函数，G(v)是与炮弹飞行速度v有关的阻力函数，g是重力加速度，c是与炮弹本身特性有关的特性参数，c＝0.9；图1中a为空气阻力，θ为炮弹飞行方向与x轴方向的夹角；上述炮弹的质心运动方程组为非线性函数，通常得不到解析解，为了能精确解算出弹道方程的近似解，需采用数值分析法来求解弹道模型。下面采用龙格-库塔方法来求解弹道模型。对于一阶精度的拉格朗日中值定理有：对于微分方程：y(i+1)＝y(i)+h*k1k1＝f(xi，yi)式中：k1为i时刻的估算斜率，y(i)为i时刻的y值，h为时间间隔，xi、yi分别为i时刻的x方向和y方向的数值，y(i+1)为i+1时刻的y值，f(xi,yi)为i时刻的估算斜率；用点xi处的斜率近似值k1与右端点xi+1处的斜率k2的算术平均值作为平均斜率k*的近似值，得到二阶精度的改进拉格朗日中值定理：y(i+1)＝y(i)+[h*(k1+k2)/2]k1＝f(xi,yi)k2＝f(x(i)+h,y(i)+h*k1)式中，x(i)为i时刻的x值；依次类推，如果在区间[xi,xi+1]内多预估几个点上的斜率值k1，k2……km，并用他们的加权平均数作为平均斜率k*的近似值，经数学推导、求解，得出四阶龙格－库塔公式：y(i+1)＝y(i)+[h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6]k1＝f(xi,yi)k2＝f(x(i)+h/2,y(i)+h*k1/2)k3＝f(x(i)+h/2,y(i)+h*k2/2)k4＝f(x(i)+h,y(i)+h*k3)将上文中在地面坐标系中以时间t为自变量的炮弹质心运动方程组各式作为龙格－库塔一阶迭代系数，带入四阶龙格－库塔公式中；根据上述的四阶龙格－库塔公式能够精确地解算出弹道方程的近似解。求解得到的弹道飞行轨迹示意图如附图5所示。(2)自差式引信天线模块引信先通过天线向外辐射信号，最终又通过接收天线接收被目标反射回来的信号。自差式收发机引信信号的发射和接收共用一个射频电路和一副天线。读取预存的天线方向性函数数据库，角度为该天线的方向，系数为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对地无线电引信全弹道仿真系统，其特征在于，包括：全弹道数字模型构建模块，用以根据炮弹的初始速度和初始发射角，通过求解炮弹的运动方程得到任意时刻的位置和速度；自差式引信天线模块，用以根据炮弹在不同位置对应的天线俯仰角，调用预存的天线方向性函数数据库得到该俯仰角对应的天线方向性函数；目标多普勒信号仿真模块，用以根据炮弹落速、落角以及炮弹与目标的距离产生目标的多普勒信号，通过当前时刻的天线方向性函数对多普勒信号的幅值进行校正；干扰源仿真模块，用以根据干扰机的位置与设置的干扰信号波形参数产生相应的干扰信号；信号处理仿真模块，用以对接收到的目标多普勒信号和干扰信号进行傅里叶变换得到信号频率，与设定的频率门限比较，若信号频率在频率门限内，输出第一启动信号，否则无输出信号；对接收到的目标多普勒信号和干扰信号进行取包络得到信号幅值，与设定的幅值门限比较，若信号幅值大于等于设定的幅值门限，输出第二启动信号，否则无输出信号；对信号幅值求导得到幅值变化率，与设定的幅值变化率门限比较，若幅值变化率在幅值变化率门限内，输出第三启动信号，否则无输出信号；若同时满足上述三个启动信号，输出起爆信号，否则无信号输出；GUI平台实现模块，用以输入初始数据并显示仿真结果。...

【技术特征摘要】
1.一种对地无线电引信全弹道仿真系统，其特征在于，包括：全弹道数字模型构建模块，用以根据炮弹的初始速度和初始发射角，通过求解炮弹的运动方程得到任意时刻的位置和速度；自差式引信天线模块，用以根据炮弹在不同位置对应的天线俯仰角，调用预存的天线方向性函数数据库得到该俯仰角对应的天线方向性函数；目标多普勒信号仿真模块，用以根据炮弹落速、落角以及炮弹与目标的距离产生目标的多普勒信号，通过当前时刻的天线方向性函数对多普勒信号的幅值进行校正；干扰源仿真模块，用以根据干扰机的位置与设置的干扰信号波形参数产生相应的干扰信号；信号处理仿真模块，用以对接收到的目标多普勒信号和干扰信号进行傅里叶变换得到信号频率，与设定的频率门限比较，若信号频率在频率门限内，输出第一启动信号，否则无输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淑宁，陈春花，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32