一种相控阵雷达仿真系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种相控阵雷达仿真系统，包括目标探测子系统，信号产生与处理子系统，数据处理子系统；所述目标探测子系统用于识别被探测目标，得到所述被探测目标特征信号，并将所述特征信号发送到信号产生与处理子系统；所述信号产生与处理子系统用于根据所述特征信号计算得到特征参数，并将所述特征参数发送到所述数据处理子系统；所述数据处理子系统用于对所述特征参数进行处理，得到被探测目标的航迹。本发明专利技术的一种相控阵雷达仿真系统，通过目标探测子系统识别目标，通过信号产生与信号处理子系统与数据处理子系统对目标特征信号进行处理得到目标航迹，本发明专利技术的方法相比传统方法误差较小、仿真准确度较高。

Phased array radar simulation system and method

The invention discloses a phased array radar simulation system, including target detection subsystem, signal generating and processing subsystem, data processing subsystem; the target detection subsystem is used to identify the target detection, the detection signal, and the characteristics of signal transmission to the signal generation and processing system; the signal generation and processing according to the characteristics of signal calculated characteristic parameters of system, and the characteristic parameters are transmitted to the data processing subsystem; the data processing subsystem is used for processing the characteristic parameters obtained, track the detected object. A phased array radar simulation system of the invention, the target detection and target recognition subsystem, signal processing subsystem and data processing subsystem of the target feature signal obtained by tracking the signal, the method of the invention is small, compared with the traditional method of error simulation accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种相控阵雷达仿真系统及方法
本专利技术涉及雷达仿真领域，特别涉及一种相控阵雷达仿真系统及方法。
技术介绍
相控阵雷达是一种多功能、高性能的新型雷达系统，主要能满足以下两类需求：作用距离远；天线波束扫描要快，能跟踪快速移动的目标，并缩短控制反应时间，提高跟踪速度；实现上述两类需求，可采用下述两类方式：第一类需求，可以通过加大天线面积和电波的发射功率，设计最佳信号波形，以及降低接收机噪声来解决；第二类需求，机械扫描的常规雷达已不能胜任，需采用电扫描雷达波束指向系统，这种系统，在搜索和跟踪目标时，整个天线系统可以固定不动，通过控制阵列天线中各个阵元的相位，便可得到所需要的天线方向图和波束指向；相控阵雷达从理论上满足了作用距离远和反应时间短、多目标跟踪的要求，正是因为相控阵雷达的高效能、多功能，使得其系统十分复杂，仿真难度很大。同时，相控阵雷达与机械扫描雷达一样，其发射分系统和接收分系统仍然是两个基本分系统：发射分系统包括发射天线阵；发射馈电系统(发射波束形成网络)；发射信号产生及功率放大部分。接收分系统包括接收天线阵；接收机前端；接收波束形成网络；多路接收机；信号处理机；雷达终端设备。相控阵雷达系统是一个非常灵活、复杂的系统，要仿真这样一个复杂系统的工作过程，面面俱到是不现实的，不可能做到和实际雷达设备一一对应，必须有所侧重，有所取舍，抓住影响其处理结果的关键因素和关心的主要方面，在保证一定的可信度的条件下，通过把各个模块的功能抽象化，融合后得到高效、可靠的仿真系统。专利CN201410173557.5通过资源调度模块产生当前雷达事件；所述信号产生模块执行当前雷达事件，并将形成的信号产生结果输送到资源调度模块；所述信号处理模块从资源调度模块获取上个雷达事件的信号产生结果，处理所述信号产生结果，并将形成的信号处理结果输送到资源调度模块；所述的数据处理模块从资源调度模块获取上个雷达事件的信号处理结果，处理所述的信号处理结果，并将处理结果输送到调度模块。利用OpenMP的并行计算方法实现计算，通过消息传递接口传递消息。该方案虽然与本专利技术模块架构类似，但其仅仅说明了模块间的联系关系与简单实现功能，未详细说明实现原理及实现方案。专利CN201310585730.8公开了仿真系统将系统框架划分为一主体子系统——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，其中，；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。然而该方案虽然并未公开如何实现有效的目标跟踪方案。专利CN201110460669.5公开了一种通用的雷达仿真系统及其仿真应用方法，通过层次化的雷达仿真组件模型库，以促进雷达仿真组件的管理、查询与重用。其中，分系统模型层用于描述雷达仿真应用系统的功能，并包括目标与环境特性模型分系统、雷达装备模型分系统以及评估模型分系统；对象模型层有若干对象模型，而且如目标与环境特性模型分系统的对象模型组成有:目标特性对象模型、环境特性对象模型、杂波信号对象模型以及干扰信号对象模型。但只是涉及到了目标特性对象模型、环境特性对象模型、杂波信号对象模型以及干扰信号对象模型，具体的仿真方式并没有公开。文献《相控阵雷达系统仿真模型研究》(李钦富、许小剑，《中国电子科学研究院学报》,2007(3):239-243)公开了一种常用架构的雷达仿真系统，然而该系统并未具体描述仿真方法，同时其目标发现方法采用常规的探测概率计算模型，误差较大，目标发现准确度较低。综上所述，现有的相控阵雷达系统仿真系统均未给出完成的仿真过程仅仅从原理上进行的说明，且其采用的仿真模型均为传统模型，误差较大，仿真准确度较低。
技术实现思路
本专利技术在于克服现有技术的上述不足，提供一种误差较小、仿真准确度较高的相控阵雷达仿真系统及方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种相控阵雷达仿真系统，包括目标探测子系统，信号产生与处理子系统，数据处理子系统；所述目标探测子系统用于识别被探测目标，得到所述被探测目标特征信号，并将所述特征信号发送到信号产生与处理子系统；所述信号产生与处理子系统用于根据所述特征信号计算得到特征参数，并将所述特征参数发送到所述数据处理子系统；所述数据处理子系统用于对所述特征参数进行处理，得到被探测目标的航迹。进一步地，所述目标探测子系统还包括坐标系转换模块、相对位置计算模块、位置判断模块，所述坐标系转换模块用于将在大地系中的目标描述，转化成在地心系中的目标描述，将目标的经纬度转化成地心系中的三维坐标；所述相对位置计算模块用于根据本机雷达在地心系中的位姿参数，得到目标在本机雷达阵面直角系中的参数，得出在阵面直角系中目标相对本机雷达的俯仰角、方位角、斜距；所述位置判断模块用于当判断所述目标相对本机雷达的俯仰角、方位角和斜距在探测范围内时，输出目标坐标值到信号产生与处理子系统。进一步地，所述信号产生与处理子系统还包括，发射波发生模块、回波接收模块、计算模块所述发射波发生模块用于产生雷达发射信号；所述回波接收模块用于接收反射的回波信号；所述计算模块用于根据所述发射信号的发射时间与对应回波接收的时间，得到目标相对本机雷达的斜距、目标在球坐标系的俯仰角和方位角。进一步地，所述数据处理子系统用于根据所述斜距、俯仰角和方位角生成航迹列表，根据所述航迹列表计算空间统计距离，对所述空间统计距离筛选后得到航迹。本专利技术同时提供一种相控阵雷达仿真方法，包括以下步骤：S1、识别被探测目标，得到所述被探测目标特征信号；S2、根据所述特征信号计算得到特征参数；S3、对所述特征参数进行处理，得到被探测目标的航迹。进一步地，所述步骤S1具体包括：S11、将在大地系中的目标描述，转化成在地心系中的目标描述，将目标的经纬海拔转化成地心系中的三维坐标；S12、根据本机雷达在地心系中的位姿参数，得到目标在本机雷达阵面直角系中的参数，得出在阵面直角系中目标相对本机雷达的俯仰角、方位角、斜距；S13、当判断所述目标相对本机雷达的俯仰角、方位角和斜距在探测范围内时，输出目标坐标值。进一步地，所述步骤S2具体包括：S21、产生雷达发射信号；S22、接收反射的回波信号；S23、根据所述发射信号的发射时间与对应回波接收的时间，得到目标相对本机雷达的斜距。进一步地，所述步骤S3具体包括：根据所述斜距、俯仰角和方位角生成航迹列表，根据所述航迹列表计算空间统计距离，对所述空间统计距离筛选后得到航迹。与现有技术相比，本专利技术的有益效果本专利技术的一种相控阵雷达仿真系统，通过目标探测子系统识别目标，通过信号产生与信号处理子系统与数据处理子系统对目标特征信号进行处理得到目标航迹，本专利技术的方法相比传统方法误差较小、仿真准确度较高。附图说明图1所示为本专利技术的相控阵雷达仿真系统模块框图。图2所示为本专利技术目标探测子系统模块框图。图3所示为本专利技术的目标探测子系统仿真算法流程框图。图4所述为本专利技术的相控阵雷达仿真方法目标探测流程图。图5所示为本专利技术目标探测子系统仿真结果示意图。图6所示为本专利技术回波信号仿真示意图。图7所示为本专利技术距离变值回波信号仿真示意图。图8所示为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相控阵雷达仿真系统，其特征在于，包括目标探测子系统，信号产生与处理子系统，数据处理子系统；所述目标探测子系统用于识别被探测目标，得到所述被探测目标特征信号，并将所述特征信号发送到信号产生与处理子系统；所述信号产生与处理子系统用于根据所述特征信号计算得到特征参数，并将所述特征参数发送到所述数据处理子系统；所述数据处理子系统用于对所述特征参数进行处理，得到被探测目标的航迹。

【技术特征摘要】
1.一种相控阵雷达仿真系统，其特征在于，包括目标探测子系统，信号产生与处理子系统，数据处理子系统；所述目标探测子系统用于识别被探测目标，得到所述被探测目标特征信号，并将所述特征信号发送到信号产生与处理子系统；所述信号产生与处理子系统用于根据所述特征信号计算得到特征参数，并将所述特征参数发送到所述数据处理子系统；所述数据处理子系统用于对所述特征参数进行处理，得到被探测目标的航迹。2.根据权利要求1所述的相控阵雷达仿真系统，其特征在于，所述目标探测子系统还包括坐标系转换模块、相对位置计算模块、位置判断模块，所述坐标系转换模块用于将在大地系中的目标描述，转化成在地心系中的目标描述，将目标的经纬度转化成地心系中的三维坐标；所述相对位置计算模块用于根据本机雷达在地心系中的位姿参数，得到目标在本机雷达阵面直角系中的参数，得出在阵面直角系中目标相对本机雷达的俯仰角、方位角、斜距；所述位置判断模块用于当判断所述目标相对本机雷达的俯仰角、方位角和斜距在探测范围内时，输出目标坐标值到信号产生与处理子系统。3.根据权利要求1所述的相控阵雷达仿真系统，其特征在于，所述信号产生与处理子系统还包括，发射波发生模块、回波接收模块、计算模块所述发射波发生模块用于产生雷达发射信号；所述回波接收模块用于接收反射的回波信号；所述计算模块用于根据所述发射信号的发射时间与对应回波接收的时间，得到目标相对本机雷达的斜距、目标在球坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：张芃芃，陈军，郝亚南，罗涛，
申请(专利权)人：成都紫瑞青云航空宇航技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51