[发明专利]一种相控阵雷达数字仿真系统

说明书

本发明提出了一种相控阵雷达数字仿真系统，包括：主控及显控模块、天线模块、信号生成模块、回波生成模块、资源调度模块、信号处理模块及数据处理模块。本发明对于规模不大的天线阵列，天线模块通过傅里叶迭代算法对天线阵列进行优化，旁瓣电平对比传统的密度加权算法效果有着明显的降低。

技术领域

本发明涉及相控阵雷达仿真技术领域，尤其涉及一种相控阵雷达数字仿真系统。

背景技术

相控阵雷达是现代雷达中最基本同时也是最重要的一种新体制雷达，具有高精度、多目标、多功能的特点，但其系统十分复杂，用实际的硬件设备研制并应用到现代军事领域中挑战性大，成本也很高。基于计算机仿真技术的雷达仿真系统具有成本低、研发周期短以及效率高等优点，并且能最大限度的逼近实地环境进行数字仿真实现，是实现算法验证、优化以及对雷达系统进行评估的重要手段。

雷达数字仿真系统一般包括主控及显控模块、天线模块、信号生成模块、回波生成模块、资源调度模块、信号处理模块、数据处理模块等。其中，天线模块是仿真系统的基础，其作用是为雷达系统提供符合真实雷达天线增益的方向图。传统天线模块通常采用密度加权方式实现天线布阵，密度加权的特点是对于有源阵元来说，它们之间的间距是不相等的，原理简单且易于实现，但对于旁瓣电平以及主波束宽度并没有明确的规定或要求，旁瓣电平高且随机性比较大，往往要通过多次实验才能取得相对最优的布阵结果。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种相控阵雷达数字仿真系统，以解决传统相控阵雷达数字仿真系统中天线布阵旁瓣电平高的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种相控阵雷达数字仿真系统，包括：

主控及显控模块，用于为其他模块提供参数配置、工作模式设置与控制，在接收其他模块状态正常的反馈后开始仿真，仿真过程中选择性显示信号处理和数据处理环节的重要数据；

天线模块，用于模拟出和差通道及辅助通道上的天线方向图，通过傅里叶迭代算法对天线阵列进行优化，计算天线增益；

信号生成模块，用于模拟产生常规脉冲、线性调频、非线性调频、相位编码、相参脉冲串及捷变频雷达信号样式的雷达发射信号；

回波生成模块，用于根据目标运动状态和目标电磁散射特性实时计算点目标、起伏目标、扩展目标回波信号，并考虑大气衰减、各种损耗带来的回波能量变化，模拟目标回波信号、干扰信号和杂波信号的空间功率合成并形成雷达回波数据；

资源调度模块，用于接收来自显控、数据处理的控制参数信息，完成编排资源调度任务，调度雷达的搜索和跟踪模式，进行波位控制和波形设置；

信号处理模块，用于根据控制命令对雷达回波数据进行脉冲压缩、MTI及MTD处理、CFAR处理及目标信息提取处理；

数据处理模块，用于对信号处理模块处理后的数据进行搜索、跟踪模式下的数据处理，完成点迹凝聚、航迹起始、数据关联、跟踪滤波及航迹终止。

可选的，天线模块中，通过傅里叶迭代算法对天线阵列进行优化的步骤包括：

步骤S1，设定天线阵列大小为M×N，对阵列因子由阵元激励Amn通过傅里叶变换表示，规定迭代傅里叶的迭代次数、天线孔径中阵元总个数Mtot、阵列的填充因子f、最大旁瓣电平PSL以及对超过PSL的幅值重新设置为NPSL，幅值为1的阵元个数为T＝integer(f×Mtot)；

步骤S2，阵列初始化，将{Amn}初始化为0和1的集合；

步骤S3，对{Amn}作K×K点的二维IFFT变换，求{Amn}对应的阵列方向图AF，其中K＞max(M，N)；

步骤S4，对方向图AF进行调整，根据设定的最大旁瓣电平PSL将超过PSL的幅值置为NPSL；