[发明专利]一种相控阵雷达数字仿真系统及其仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达系统仿真技术领域，涉及一种相控阵雷达数字仿真系统及其仿真方法。

背景技术

雷达系统仿真技术是数字仿真技术与雷达技术相结合的产物，即在数字计算机上通过模块建立雷达系统的模型，复现雷达系统处理信息的动态过程。它为雷达系统的研究、设计和验证节省了大量的时间和费用，使得雷达系统的性能得到保证，已经成为现代雷达系统设计和电子对抗研究中的关键技术。相控阵雷达是一种多功能、高性能的新型雷达系统，由于其功能复杂、模块较多，对其的仿真研究是雷达系统仿真技术一个重要分支。

相控阵雷达系统仿真技术的应用主要在两个方面：①对雷达回波信号的模拟，也可称为雷达信号模拟，这是最为普遍的一种应用，它主要为实际雷达的接收处理部分提供信号源以便进行调试和校准；②对完整的雷达系统的模拟，构成体制、参数可变的通用仿真系统，模拟相控阵雷达对多目标进行搜索和跟踪的全过程。本发明所涉及的是对完整的雷达系统的模拟，即上文提到的应用的第二方面，国内在过去的10年里在这方面开展了一定程度的研究工作，取得了一些建设性的成果。例如，李钦富等在《中国电子科学研究院学报》上发表的《相控阵雷达系统仿真模型研究》一文中运用功能仿真的方法分析和建立了相控阵雷达系统比较实用的仿真模型，主要对天线模型、热噪声功率计算模型、杂波和干扰功率计算模型、目标回波功率计算模型、误差模型、航迹管理模型、跟踪滤波模型进行仿真；给出了相控阵雷达系统仿真流程；验证了模型的有效性和可靠性。

现实的作战需求对相控阵雷达仿真技术提出了更高的要求：现代的相控阵雷达仿真系统要能够完成包括观测目标航迹的产生、雷达工作台的建模，主控计算机与雷达工作台间的信息交互，系统性能的分析评估在内的一整套闭环仿真模拟。然而，现有的成果中缺少雷达观测目标航迹的仿真，即缺少相控阵雷达作战场景的仿真；将本由雷达主控计算机完成的数据处理和调度管理作为雷达工作台的组成模块，不符合主控计算机与雷达工作台间的信息交互的现实情况；对雷达工作台的仿真因缺少目标航迹文件的读取，和航迹交会的判断等功能而无法与雷达仿真场景模型交互航迹信息。总之，现有技术未能给出明确的相控阵雷达仿真系统的系统框架和完整的雷达工作台仿真模型，最终导致无法满足整个系统实时闭环仿真的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有的相控阵雷达仿真系统无法完成实时闭环仿真的不足，本发明提供了一种相控阵雷达数字仿真系统和其仿真方法，该仿真系统将系统框架划分为一个主体子系统——雷达工作台仿真子系统和三个辅助子系统——仿真场景控制子系统、雷达主控计算机子系统和雷达分析评估子系统，并通过添加控制字解译模块、坐标转换模块、航迹交会模块和配送回送字模块完善了雷达工作台仿真子系统的功能，从而能够实现整个系统的实时闭环仿真。

本发明所采用的技术方案是：一种相控阵雷达数字仿真系统，采用数字仿真的方式对相控阵雷达系统进行功能级仿真，其特征是：将系统框架划分为一个主体子系统即雷达工作台仿真子系统，和三个辅助子系统即仿真场景控制子系统、雷达主控计算机子系统和雷达分析评估子系统，并通过添加控制字解译模块、坐标转换模块、航迹交会模块和配送回送字模块完善了雷达工作台仿真子系统的功能，从而能够实现整个系统的实时闭环仿真。

进一步的，组成模块详细如下：雷达工作台仿真子系统主要由雷达工作台参数初始化模块、控制字解译模块、坐标转换模块、航迹交会模块、回波生成模块、接收机和信号处理模块、装配回送字模块组成，实现多目标的目标搜索和跟踪功能并将量测数据以回送字的形式发送给雷达主控计算机子系统；仿真场景控制子系统主要由仿真参数装订模块、1类目标航迹生成模块、2类目标航迹生成模块和3类目标航迹生成模块组成，为雷达工作台仿真子系统提供输入数据；雷达主控计算机子系统主要由数据处理模块和波束调度模块组成，对回送字进行数据处理，发送控制字指令给雷达工作台仿真子系统，实现波束调度，从而完成与雷达工作台仿真子系统的信息交互；雷达分析评估子系统主要由统计测量航迹的均方根误差模块、统计滤波航迹的均方根误差模块和图形显示模块组成，对整个雷达仿真系统进行性能评估。