一种机载脉冲多普勒雷达系统信号级仿真方法技术方案

本发明专利技术涉及一种机载脉冲多普勒雷达系统信号级仿真方法，该方法通过STK软件建立雷达系统三维场景，然后通过SystemVue软件搭建机载脉冲多普勒雷达信号级仿真模型，同时通过仿真场景接口模型与STK软件连接，读取Access关联关系中的被探测飞机目标以及参数配置文件报告中的参数信息，运行机仿真模型后，得到机载脉冲多普勒雷达信号各级处理过程的可视化图形仿真结果以及机载脉冲多普勒雷达对被探测飞机目标的速度和距离的探测仿真结果。本发明专利技术能够使得机载脉冲多普勒雷达系统的设计、应用、验证更加贴近实际使用场景，且大大提高机载脉冲多普勒雷达系统仿真的逼真度和实用性，为系统开展实际对抗环境的数字化验证提供了平台。平台。平台。

【技术实现步骤摘要】
一种机载脉冲多普勒雷达系统信号级仿真方法


[0001]本专利技术涉及雷达系统仿真
，特别是涉及一种机载脉冲多普勒雷达系统信号级仿真方法。

技术介绍

[0002]机载脉冲多普勒雷达是战斗机装备的用于实现对各类目标探测、跟踪、成像等多种功能的重要装备，为战斗机飞行员实施武器控制、态势感知提供重要保障。现代机载脉冲多普勒雷达，通过有源相控阵天线、高性能数字信号处理系统等能够实现包括空
‑
空、空
‑
面、导航、成像等多种任务功能，采用脉冲多普勒技术能够有效解决各类杂波对雷达探测产生的影响，并通过波形变化解决测量速度、测量距离模糊的问题。开展雷达设计或验证雷达探测性能时，需要进行计算机仿真验证，搭建信号级仿真模型并利用实际雷达工作参数进行验证，传统的验证手段中，数字化验证仅仅作为原理设计的一部分，无法全面考虑对抗场景需求，很难完整的模拟机载脉冲多普勒雷达的实际信号工作流程，设计与验证流程复杂专业，可视化、模块化难。近年来，随着信号级仿真手段及计算机性能不断提升，以MATLAB Simulink、SystemVue等仿真软件为代表的电子系统级仿真工具日渐成熟，为机载脉冲多普勒火控雷达全流程设计与验证提供了强大的运用手段。

技术实现思路

[0003]针对现有的机载脉冲多普勒雷达仿真方法存在的问题，本专利技术设计了一种机载脉冲多普勒雷达系统信号级仿真方法，该方法包括以下步骤：
[0004]S1、使用STK软件搭建三维场景，在三维场景中添加飞机目标，并编辑飞机目标的飞行信息；
[0005]S2、为指定的飞机目标添加机载脉冲多普勒雷达对象，配置机载脉冲多普勒雷达的天线参数、发射机参数、目标指向与目标雷达横截面积；
[0006]S3、建立机载脉冲多普勒雷达与被探测飞机目标的Access关联关系，并生成参数配置文件报告；
[0007]S4、在SystemVue软件中搭建机载脉冲多普勒雷达信号级仿真模型，并配置仿真模型运行参数；
[0008]S5、配置仿真模型中的仿真场景接口模型，通过所述仿真场景接口模型将所述Access关联关系中的被探测飞机目标以及参数配置文件报告中的参数信息输出到SystemVue软件中，作为信号级仿真的控制参数；
[0009]S6、指定三维场景的某一时刻作为信号级仿真时刻并根据该仿真时刻下的控制参数运行机载脉冲多普勒雷达信号级仿真模型，得到机载脉冲多普勒雷达信号各级处理过程的可视化图形仿真结果以及机载脉冲多普勒雷达对被探测飞机目标的速度和距离的探测仿真结果。
[0010]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0011]本专利技术所提出的机载脉冲多普勒雷达系统信号级仿真方法，通过STK软件搭建雷达系统三维场景，并在为指定的飞机目标添加机载脉冲多普勒雷达对象并建立雷达与被探测飞机目标之间的Access关联关系和生成参数配置文件报告之后，通过SystemVue软件搭建机载脉冲多普勒雷达信号级仿真模型，同时通过仿真场景接口模型与STK软件连接，读取Access关联关系中的被探测飞机目标以及参数配置文件报告中的参数信息，将机载脉冲多普勒雷达对目标回波信号的接收处理过程进行了仿真实现的同时，对目标回波信号的距离和速度进行了无模糊测量，得到了机载脉冲多普勒雷达对被探测飞机目标的速度和距离的探测仿真结果。本专利技术能够使得机载脉冲多普勒雷达系统的设计、应用、验证更加贴近实际使用场景，且大大提高机载脉冲多普勒雷达系统仿真的逼真度和实用性，为系统开展实际对抗环境的数字化验证提供了平台，同时简化机载脉冲多普勒雷达系统仿真模型搭建与配置，实现机载脉冲多普勒雷达系统的设计的高效、软件化检验验证。
附图说明
[0012]图1是本专利技术一种机载脉冲多普勒雷达系统信号级仿真方法的流程图；
[0013]图2是基于STK软件的三维场景的侧视图；
[0014]图3是基于STK软件的三维场景的俯视图；
[0015]图4是本专利技术中机载脉冲多普勒雷达信号级仿真模型的示意图；
[0016]图5是雷达发射机输出信号波形仿真结果；
[0017]图6是雷达发射机输出信号频谱仿真结果；
[0018]图7是雷达接收机输出仿真结果；
[0019]图8是脉冲压缩模块输出仿真结果；
[0020]图9是雷达脉冲多普勒处理模块输出仿真结果；
[0021]图10是雷达恒虚警检测模块输出仿真结果；
[0022]图11是“距离
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多普勒
‑
幅度”三维展示结果。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。
[0024]如图1所示，本专利技术提供的一种基于STK三维场景的机载脉冲多普勒雷达系统信号级仿真方法，该方法具体步骤如下：
[0025]S1、使用STK(Satellite Tool Kit，即卫星工具包)软件搭建三维场景，在三维场景中添加飞机目标，并编辑三维场景中飞机目标的飞行信息。
[0026]在STK软件中，可以添加飞机等具体的目标平台，本方法以典型的双机空战对抗作为应用场景，场景中包含两架飞机目标(J
‑
1、J
‑
2)，其中J
‑
1为装备机载脉冲多普勒雷达的载机平台，J
‑
2为来打探测的目标，在STK软件的三维场景中可以编辑每架飞机的飞行信息，飞行信息包括航线起始点和终止点的经纬度、飞行高度、飞行速度、飞行加速度、飞行时间以及转弯半径等，构成两架飞机为迎头接近飞行的对抗场景，其三维空间场景设计如图2、图3所示。
[0027]在STK软件中，可以通过地图点选的方式，输入J
‑
1、J
‑
2两架飞机目标的航迹信息，
包括了航线起始点和终止点的经纬度，以及该段航迹的速度、加速度、转弯半径、飞行高度等信息，飞机目标J
‑
1、J
‑
2的飞行信息设置如表1、表2所示。
[0028]表1飞机目标J
‑
1的飞行信息设置
[0029][0030]表2飞机目标J
‑
2的飞行信息设置
[0031][0032]S2、为三维场景中指定的飞机目标添加机载脉冲多普勒雷达对象，并配置机载脉冲多普勒雷达的天线参数、发射机参数、目标指向与目标雷达横截面积(Radar Cross Section，RCS)。
[0033]在飞机目标J
‑
1的Antenna界面下加入机载脉冲多普勒雷达对象“AirBorneRadar”，配置雷达天线参数，这里天线类型设置为相控阵(Phased Array)，天线形状设置为多边形(Polygon)，通过设置x、y方向的天线单元数和单元距离，最终系统自动计算出天线孔径尺寸和辐射单元数。
[0034]在Beam Direction Pro本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载脉冲多普勒雷达系统信号级仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、使用STK软件搭建三维场景，在三维场景中添加飞机目标，并编辑飞机目标的飞行信息；S2、为指定的飞机目标添加机载脉冲多普勒雷达对象，配置机载脉冲多普勒雷达的天线参数、发射机参数、目标指向与目标雷达横截面积；S3、建立机载脉冲多普勒雷达与被探测飞机目标的Access关联关系，并生成参数配置文件报告；S4、在SystemVue软件中搭建机载脉冲多普勒雷达信号级仿真模型，并配置仿真模型运行参数；S5、配置仿真模型中的仿真场景接口模型，通过所述仿真场景接口模型将所述Access关联关系中的被探测飞机目标以及参数配置文件报告中的参数信息输出到SystemVue软件中，作为信号级仿真的控制参数；S6、指定三维场景的某一时刻作为信号级仿真时刻并根据该仿真时刻下的控制参数运行机载脉冲多普勒雷达信号级仿真模型，得到机载脉冲多普勒雷达信号各级处理过程的可视化图形仿真结果以及机载脉冲多普勒雷达对被探测飞机目标的速度和距离的探测仿真结果。2.根据权利要求1所述的一种机载脉冲多普勒雷达系统信号级仿真方法，其特征在于，所述机载脉冲多普勒雷达信号级仿真模型包括2套并行的雷达发射机、仿真场景接口模型、雷达接收机和雷达信号处理机，且2套并行的雷达发射机仅脉冲重复间隔和脉冲宽度参数设置不同，所述机载脉冲多普勒雷达信号级仿真模型还包括雷达数据处理机；所述雷达发射机包括信号激励模块、上变频模块和功率放大器，信号激励模块输出的雷达激励信号经上变频模块变频后，再通过功率放大器进行功放得到雷达发射信号；所述仿真场景接口模型包括仿真场景接口模块、发射天线射频通道模块和接收天线射频通道模块，仿真场景接口模块通过读取所述参数配置文件报告得到发射天线增益、发射波程衰减、发射波程延迟时间、目标雷达横截面积、接收天线增益、接收波程衰减和接收波程延迟时间，并将仿真时刻下的发射天线增益、发射波程衰减和发射波程延迟时间输入到发射天线射频通道模块，发射天线射频通道模块通过对输入的雷达发射信号加入发射天线增益、发射波程衰减并根据发射波程延迟时间进行延时后得到发射雷达信号到达被探测飞机目标处的单程雷达信号，在单程雷达...

【专利技术属性】
技术研发人员：邴雨晨，杨承志，吴焕欣，王美玲，吴宏超，易仁杰，马扬，王鸿超，高嘉欣，王赫，商犇，刘焕鹏，李吉民，石礼盟，曹鹏宇，陈泽盛，苏琮智，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军航空大学，
类型：发明
国别省市：