一种基于ADS-B的雷达训练模拟系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ADS‑B的雷达训练模拟系统，包括ADS‑B接收系统和雷达模拟训练系统。采用本发明专利技术技术方案，通过引入ADS‑B空情信息，采用雷达信号处理、干扰信号处理、航迹关联和数据融合等技术，实现了雷达目标回波、杂波、干扰信号、天线方向图、复杂电磁环境等模型，所模拟的各种目标回波、背景杂波和干扰信号逼真、可信；以真实空中目标进行训练，雷达训练终端采用与实际设备基本一致的软件界面和操作方法，增强了模拟训练的逼真度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ADS-B的雷达训练模拟系统
本专利技术涉及训练模拟领域，尤其涉及一种基于ADS-B的雷达训练模拟系统。
技术介绍
雷达是一种重要的探测设备，具有预警、监视、制导与导航、火控等多种用途。雷达能否充分发挥作用与操作人员的操作能力和对设备的熟悉程度息息相关。因此雷达系统的模拟仿真训练是一项重要内容。从上世纪50年代研制雷达模拟器开始，随着大规模集成电路、计算机技术、数字信号处理技术和雷达技术的发展，雷达系统模拟技术也有了飞速发展和广泛的应用。目前，雷达模拟器可模拟雷达信号，主要是用于雷达的设计、测试和调试，也可以与实际设备结合进行训练，减少一定的训练费用。但彻底解决训练中存在的组织困难、训练效费比低等弊端，需要研制完全脱离实装的雷达训练模拟系统。为了使航线上的民航飞机安全、有效和有计划的在空域中飞行，管制员需要对管制空域内飞机进行实时动态监视，实施空中交通监视以往应用的方法主要是雷达监视，而由国际民航组织的未来空中航行系统专门委员会推荐采用的ADS—AutomaticDependentSurveillance(自动相关监视)日渐成为一种主流的空中交通监视手段。ADS-B是自动相关监视中最常用的工作模式，它采用广播方式，ADS-B系统由多地面站和机载站构成，以网状、多点对多点方式完成视距范围的数据双向通信。ADS-B技术首先通过全球卫星导航系统接收实时和精确的飞机位置等监视信息，然后由数据链系统广播发送给其它装备ADS-B设备的飞机和ADS-B地面站用户接收和显示，这样能够帮助飞机保持合适的安全间隔，使空中交通安全的责任从地面空中交通管制员向飞行员转移，自主保持飞行的安全距离，真正的实现“自由飞行”。ADS-B的主要信息是飞机的四维位置信息(经度、纬度、高度和时间)、飞机的识别信息和类别信息以及其它可能附加的信息，如航向、空速、风速、风向和飞机外界温度等。由于这些信息均是通过相应的航空电子设备得到，一般都具有很高的精度和可靠性。可以利用ADS-B信息作为数据源，引入真实的飞行目标数据供雷达进行训练，大大提高训练模拟的真实性。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种基于ADS-B的雷达训练模拟系统，为雷达操作人员提供一个空情逼真、软件界面逼真、操作和探测实施过程与真实雷达系统基本一致的训练模拟系统，且研制成本低、使用寿命长。为实现以上专利技术目的，本专利技术提出的一种基于ADS-B的雷达训练模拟系统，包括ADS-B接收系统和雷达模拟训练系统。作为优选，所述ADS-B接收系统包括：天线，用于接收1090MHz空间电磁波信息；接收模块，用于完成1090MHz调制信号到视频信号的解调工作；报头检测模块，根据1090ES数据链格式，完成8μs的前导脉冲框架检测；代码提取模块，依据框架检测位置，确定后续112bit的数据块，并完成对代码的提取、解析、装配；数据处理模块，用于去除错误应答信息以提取正确应答信息，完成同一目标应答数据的凝聚、关联，保存有用的目标经纬度和高度信息；坐标转换模块，将目标的WGS-84坐标数据转换为雷达坐标系下的r、Ф、θ坐标系数据，便于与来自被试雷达的数据进行比对。作为优选，所述雷达模拟训练系统由一台雷达模拟终端和雷达模拟训练软件组成，所述终端为一台高分辨加固终端机，所述软件通过自身生成并接收ADS-B数据进行目标模拟，用于能够实现雷达的录取、设置属性和字移操作。作为优选，所述雷达模拟训练系统包括：导演控制软件：负责导调模拟训练，实现训练计划组织与管理、目标参数设置，控制目标模拟软件产生目标数据，并接收ADS-B数据；终端模拟软件：用于雷达目标信息、工作状态和参数信息的处理显示，为操作员提供操控雷达和设置雷达工作参数的人机交互界面；目标模拟软件：完成雷达参数模拟、工作模式及工作状态模拟、真实目标模拟、虚假目标模拟、复杂电磁环境模拟、数据控制功能，为操作员提供雷达操控环境。本专利技术技术方案种基于ADS-B的雷达训练模拟系统，其包括了以下部分：(1)接收民航飞机的ADS-B信号并解析；(2)雷达参数模拟；(3)复杂电磁环境模拟；(4)雷达操作数据模拟；(5)虚拟航迹的生成与模拟；(6)雷达目标探测仿真；(7)干扰杂波及噪声的仿真。本专利技术的优异效果在于：针对目前雷达模拟训练存在逼真度不足的现状，通过引入ADS-B空情信息，采用雷达信号处理、干扰信号处理、航迹关联和数据融合等技术，实现了雷达目标回波、杂波、干扰信号、天线方向图、复杂电磁环境等模型，所模拟的各种目标回波、背景杂波和干扰信号逼真、可信；以真实空中目标进行训练，雷达训练终端采用与实际设备基本一致的软件界面和操作方法，增强了模拟训练的逼真度，且研制成本低、使用寿命长。附图说明图1为本专利技术基于ADS-B的雷达模拟训练系统原理框图。图2为本专利技术雷达模拟训练软件信息流程图。图3为本专利技术基于ADS-B的雷达模拟训练系统组成框图。图4为本专利技术接收系统原理框图。图5为本专利技术ADS-B消息报头时序。图6为本专利技术射频硬件实现原理框图。图7为本专利技术FPGA工作框图。图8为本专利技术DSP工作框图。图9为本专利技术雷达模拟训练系统软件信息交互流程。图10为本专利技术导演控制软件组成。图11为本专利技术便携操控终端软件模块。图12为本专利技术高低方位随动模拟程序流程。图13为本专利技术标定和雷达初始化模拟程序流程。图14为本专利技术雷达操作数据模拟软件程序流程。具体实施方式下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1：1.系统构成及工作原理基于ADS-B的雷达模拟训练系统原理如图1所述。整个系统可以分成两大部分：ADS-B接收系统和雷达模拟训练系统。其中ADS-B接收系统包含天线、接收、框架检测、应答解码等；雷达模拟训练系统由一台便携式加固高分辨雷达模拟终端和雷达模拟训练软件组成。天线：接收1090MHz空间电磁波信息；接收：完成1090M调制信号到视频信号的解调工作；报头检测：根据1090ES数据链格式，完成8μs的前导脉冲框架检测；代码提取：依据框架检测位置，确定后续112bit的数据块，并完成对代码的提取、解析、装配。数据处理：去除错误应答信息，提取正确应答信息，完成同一目标应答数据的凝聚、关联，保存有用的目标经纬度、高度等信息。坐标转换：将目标的WGS-84坐标数据转换为雷达坐标系下的r、Ф、θ坐标系数据，便于与来自被试雷达的数据进行比对。导演控制软件：负责导调模拟训练，实现训练计划组织与管理、目标参数设置等功能，控制目标模拟软件产生目标数据，并接收ADS-B数据。终端模拟软件：主要用于雷达目标信息、工作状态、参数等信息的处理显示，为操作员提供操控雷达和设置雷达工作参数的人机交互界面。目标模拟软件：主要完成雷达参数模拟、工作模式及工作状态模拟、真实目标模拟、虚假目标模拟、复杂电磁环境模拟、数据控制等功能，为操作员提供雷达操控环境。雷达模拟训练软件由导演控制、操控终端界面模拟和目标模拟等部分组成，其信息流程如图2所示。导演控制软件首先设置训练科目，然后把训练科目发送到目标模拟软件，由目标模拟软件根据指令产生目标数据，发送到操控终端界面模拟部分以提供训练环境。操控终端界面模拟软件根据要求进行操作，实现雷达操作手训练。目标模拟软件模拟雷达前端设备，根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ADS‑B的雷达训练模拟系统，其特征在于，包括ADS‑B接收系统和雷达模拟训练系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于ADS-B的雷达训练模拟系统，其特征在于，包括ADS-B接收系统和雷达模拟训练系统。2.根据权利要求1所述的一种基于ADS-B的雷达训练模拟系统，其特征在于，所述ADS-B接收系统包括：天线，用于接收1090MHz空间电磁波信息；接收模块，用于完成1090MHz调制信号到视频信号的解调工作；报头检测模块，根据1090ES数据链格式，完成8μs的前导脉冲框架检测；代码提取模块，依据框架检测位置，确定后续112bit的数据块，并完成对代码的提取、解析、装配；数据处理模块，用于去除错误应答信息以提取正确应答信息，完成同一目标应答数据的凝聚、关联，保存有用的目标经纬度和高度信息；坐标转换模块，将目标的WGS-84坐标数据转换为雷达坐标系下的r、Ф、θ坐标系数据，便于与来自被试雷达的数据进行比对。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢凯，李俊，王锐，范斌，陶海军，武昕伟，周皓，金波，秦鹏程，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34