一种基于场景驱动的雷达航迹模拟方法技术

本发明专利技术公开一种基于场景驱动的雷达航迹模拟方法，其包括以下步骤：S1、建立待模拟目标设备运动的数学模型；S2、航迹模拟：S2.1、理论计算；S2.2、实践原则：1)、远场条件；2)、功率控制；3)、目标模拟设备的运动控制与转发信号的时序同步；S2.3、实现方法：对目标模拟设备运动的方位、俯仰角度变化范围进行确定，确定目标模拟设备的空间运动轨迹，并获取轨迹的采样点位置；依托地面/空中的轨迹控制平台搭载目标模拟设备，按照严格的时序关系依次通轨迹采样点位置，目标模拟设备在运动过程中完成雷达发射信号的侦收与模拟信号的调制转发，实现航迹模拟。本发明专利技术航迹模拟效果良好，能够为新型军事训练方法设计提供参考与建议。事训练方法设计提供参考与建议。事训练方法设计提供参考与建议。

【技术实现步骤摘要】
一种基于场景驱动的雷达航迹模拟方法


[0001]本专利技术属于雷达电子对抗、半实物仿真
，尤其是涉及一种基于场景驱动的雷达航迹模拟方法。

技术介绍

[0002]雷达是一种探测目标的电子设备，其通过发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，进而获得目标的大小、距离、速度、方位等信息。雷达航迹是指目标在雷达屏幕上留下的航行轨迹。
[0003]雷达装备的外场实装试验训练方法一直是研究热点问题之一，其中，空中目标环境的构建更是影响试验训练质效的重要因素。从目前情况来看，主要还是通过实装方法来开展实施，但目前符合试验需求的空情态势构建总体难度较大，主要原因有：一、需要调遣协调多类型的飞行平台来组织对抗训练，协调难度较大；二、逼真度较低，无法完全模拟真实作战对手的飞行平台武器装备的作战效能，如反辐射导弹等高速目标类型；三、飞行平台的真值数据获取难度大，一般需要多种数据链平台进行配合，无法保证训练效果评估与分析的有效性。
[0004]为解决空中目标环境实装模拟对雷达外场实装试验训练支持不足的问题，许多采用模拟设备或半实物仿真的空中目标模拟方法涌现出来。在基于辐射式的目标模拟方面，目前模拟目标的有无问题已经基本得到解决，但大多数方法仍只停留在理论与内场仿真阶段，而涉及到与雷达对试的实装试验并不多，且目标航迹也基本以径向航迹为主。
[0005]目标模拟技术发展至今，受限于当前的模拟理念和硬件水平，不同场景驱动下的目标模拟，特别是非径向航迹模拟，依然具有很大困难，这也成为了阻碍模拟水平提升的关键瓶颈。
[0006]申请人认为，从场景驱动下的目标模拟角度入手，使传统的由技术驱动模拟向训练场景驱动模拟的方向改变，进而可推动模拟的关注点由“真不真”向“强不强”的方向发展，能够缩小差距来满足雷达外场试验训练需求。

技术实现思路

[0007]为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于场景驱动的雷达航迹模拟方法。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种基于场景驱动的雷达航迹模拟方法，其包括以下步骤：
[0010]S1、建立待模拟目标设备运动的数学模型
[0011]以目标模拟设备为主体，区分为侦察接收与调制转发两部分，并采用目标模拟有效性V作为该模型的评估指标，表示为
[0012]V＝f(X(t))+g(Y(t))
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(1)
[0013]其中，X(t0、Y9t)分别为目标模拟设备的接收信号、转发信号，f(
·
)和g(
·
)分别为对应的评估函数；
[0014](1)、侦察接收
[0015]接收信号X(t)表示为X(t)＝e(t)+n(t)+c(t)
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(2)
[0016]其中，e(t)为目标模拟设备在近距离处接收到的雷达信号，n(t)为噪声信号，c(t)为杂波信号；
[0017]f(X(t))＝λ1W(s(t),e(t))+λ2J(s(t))
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(3)
[0018]其中，λ1、λ2为权重系数，W(
·
)和J(
·
)分别为接收完整度、参数测量精确度评估函数；
[0019](2)、调制转发
[0020]设目标与雷达的初始径向距离为R0，目标的径向速度为v，目标在t时刻与雷达的径向距离为R(t)＝R0‑
vt，回波信号的延时为τ(t)，因此，转发信号Y(t)表示为
[0021][0022]其中，s(t)为雷达发射信号，K为信号幅度，f0为载频，c为光速，R1为目标模拟设备与雷达的距离，t
e
为设备响应时间；
[0023]目标模拟设备的转发信号Y(t)的信号幅度K为
[0024][0025]设s(t)＝u(t)exp(j2πf0t)，u(t)为调制信号；根据u(t)的不同选择，s(t)表示为单载频脉冲信号、线性调频信号或相位编码信号；对(4)式进行展开，表示为
[0026][0027]由于c＞＞v，(7)式简化为
[0028][0029]S2、航迹模拟
[0030]S2.1、理论计算
[0031]结合雷达的位置，首先基于场景需求对模拟目标的航迹进行规划设计，然后利用目标航迹、相关飞行参数以及雷达系统的基本工作特性对模拟设备的运动轨迹、参数设置进行指导和约束；
[0032]S2.2、实践原则
[0033]1)、远场条件
[0034]设定目标模拟设备与雷达的初始距离为l，满足雷达天线的远场条件，即
[0035]l≥2D2/λ
ꢀꢀꢀ
(10)
[0036]其中，D为雷达天线直径，λ为雷达信号波长；
[0037]2)、功率控制
[0038]①
、目标模拟设备接收通道的功率控制：在接收通道的前端接入额外的可调衰减对目标模拟设备的输入信号进行功率调控，同时调整检波门限，以保证目标模拟设备的正常工作；当目标模拟设备的输出信号与输入信号具有固定比例关系时，控制接收衰减以保证目标模拟设备始终工作在电路线性区；所述合适衰减值的选择是结合当前目标模拟设备的接收有效性作为依据；
[0039]②
、目标模拟设备发射通道的功率控制：在发射通道的输出端接入额外的可调衰减对输出信号进行功率调控，操作方法是：a.根据理论计算确定目标模拟设备的部署位置与预设回波功率；b.采用等间隔采样或关键节点采样法选取一定数量的空间采样点，依次调整衰减值对输出信号进行初步功率标定；c.结合被试雷达进行试验与微调，并观察雷达P显端的航迹模拟效果以确定最终的衰减值；
[0040]3)、目标模拟设备的运动控制与转发信号的时序同步
[0041]①
、根据理论计算确定各采样点处的调制参数，
②
、采用等间隔采样或关键节点采样法选取一定数量的空间采样点，当目标模拟设备运动至[P
i
,P
i+1
]内时，对转发信号的调制参数进行标定，并统计标定误差范围；
③
、结合被试雷达进行验证，并观察雷达对目标模拟设备的测量信息进行调整；
[0042]S2.3、实现方法
[0043]在步骤S2.1中的理论计算与步骤S2.2中的实践原则的指导下，航迹模拟的实现方法主要分为以下子步骤：
[0044]S2.3.1、根据场景需求与雷达装备的部署位置对目标模拟设备运动的方位、俯仰角度变化范围进行确定，并选取适合目标模拟设备部署的大致区域；
[0045]S2.3.2、输入雷达的具体部署位置坐标与雷达的相关技术指标，包括但不限于雷达发射/接收机参数、天线增益，进行模拟参数的理论计算，确定目标模拟设备的空间运动轨迹，并获取轨迹的采样点位置；
[0046]S2.3.3、依托地面/空中的轨迹控制平台搭载目标模拟设备，按照严格的时序关系依次通轨迹采样点位置，目标模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于场景驱动的雷达航迹模拟方法，其特征是：其包括以下步骤：S1、建立待模拟目标设备运动的数学模型以目标模拟设备为主体，区分为侦察接收与调制转发两部分，并采用目标模拟有效性V作为该模型的评估指标，表示为V＝f(X(t))+g(Y(t))
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(1)其中，X(t)、Y(t)分别为目标模拟设备的接收信号、转发信号，f(
·
)和g(
·
)分别为对应的评估函数；(1)、侦察接收接收信号X(t)表示为X(t)＝e(t)+n(t)+c(t)
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(2)其中，e(t)为目标模拟设备在近距离处接收到的雷达信号，n(t)为噪声信号，c(t)为杂波信号；f(X(t))＝λ1W(s(t),e(t))+λ2J(s(t))
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(3)其中，λ1、λ2为权重系数，W(
·
)和J(
·
)分别为接收完整度、参数测量精确度评估函数；(2)、调制转发设目标与雷达的初始径向距离为R0，目标的径向速度为v，目标在t时刻与雷达的径向距离为R(t)＝R0‑
vt，回波信号的延时为τ(t)，因此，转发信号Y(t)表示为其中，s(t)为雷达发射信号，K为信号幅度，f0为载频，c为光速，R1为目标模拟设备与雷达的距离，t
e
为设备响应时间；目标模拟设备的转发信号Y(t)的信号幅度K为设s(t)＝u(t)exp(j2πf0t)，u(t)为调制信号；根据u(t)的不同选择，s(t)表示为单载频脉冲信号、线性调频信号或相位编码信号；对(4)式进行展开，表示为由于c＞＞v，(7)式简化为
S2、航迹模拟S2.1、理论计算结合雷达的位置，首先基于场景需求对模拟目标的航迹进行规划设计，然后利用目标航迹、相关飞行参数以及雷达系统的基本工作特性对模拟设备的运动轨迹、参数设置进行指导和约束；S2.2、实践原则1)、远场条件设定目标模拟设备与雷达的初始距离为l，满足雷达天线的远场条件，即l≥2D2/λ
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(10)其中，D为雷达天线直径，λ为雷达信号波长；2)、功率控制
①
、目标模拟设备接收通道的功率控制；
②
、目标模拟设备发射通道的功率控制；3)、目标模拟设备的运动控制与转发信号的时序同步
①
、根据理论计算确定各采样点处的调制参数，
②
、采用等间隔采样或关键节点采样法选取一定数量的空间采样点，当目标模拟设备运动至[P
i
,P
i+1
]内时，对转发信号的调制参数进行标定，并统计标定误差范围；
③
、结合被试雷达进行验证，并观察雷达对目标模拟设备的测量信息进行调整；S2.3、实现方法在步骤S2.1中的理论计算与步骤S2.2中的实践原则的指导下，航迹模拟的实现方法主要分为以下子步骤：S2.3.1、根据场景需求与雷达装备的部署位置对目标模拟设备运动的方位、俯仰角度变化范围进行确定，并选取适合目标模拟设备部署的大致区域；S2.3.2、输入雷达的具体部署位置坐标与雷达的相关技术指标，包括但不限于雷达发射/接收机参数、天线增益，进行模拟参数的理论计算，确定目标模拟设备的空间运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志鹏，胡宝洁，顾艳阳，贺方君，宫福红，马慧慧，范志鹏，王肖洋，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三八九三部队，
类型：发明
国别省市：