一种基于STK平台的相控阵雷达空间目标监视模型
基于STK的美国天基预警系统仿真研究
基于STK的美国天基预警系统仿真研究李旻昊1 张亚坤2 （1中国人民解放军32032部队，2中国人民解放军战略支援部队航天工程大学）
本文基于STK软件对美国天基预警系统进行了仿真和分析。
首先调研了美国天基预警系统的组成和星载探测器参数，在此基础上基于STK软件构建了美国天基预警系统的仿真模型，最后从天基预警系统覆盖性能和探测效果两方面分析了该系统的威力范围和探测能力。
（a）SBIRS-GEO
（b）SBIRS-HEO
（c）STSS
（a）卫星部署
（b）监控范围（a）卫星部署
（a）卫星部署 （b）监控范围
（a）白昼探测效果（b）夜间探测效果。
天基相控阵雷达空间多目标定轨方法研究的开题报告
天基相控阵雷达空间多目标定轨方法研究的开题报告一、选题背景和意义随着人类对空间的不断探索和利用，对空间环境的监测和管理需要更加高效和精准的手段和工具。
天基相控阵雷达作为一种新型的空间监测手段，具有探测距离远、抗干扰能力强、多目标探测能力强等优点，可以广泛应用于卫星、航天器等空间目标的监测和跟踪。
但是，由于外界环境干扰、多目标探测等因素的影响，天基相控阵雷达的空间多目标定轨仍存在一定难度和挑战。
因此，本文旨在应用相关技术方法和理论，研究天基相控阵雷达的空间多目标定轨方法，为提高空间目标的监测和管理水平提供有效的解决手段和工具。
二、研究内容和方法本文的研究内容主要包括以下方面：1. 天基相控阵雷达的基本原理和技术特点，多目标探测算法的研究及其在空间目标监测和跟踪中的应用。
2. 利用基于矩阵计算的目标状态评估算法，对多目标空间目标实现定轨和跟踪，从而提高天基相控阵雷达的检测精度和准确度。
3. 结合相关理论和技术手段，设计实验方案，对天基相控阵雷达的空间多目标定轨方法进行验证和分析，评估其在实际应用中的效果和可行性。
本文的研究方法主要包括文献研究、数据采集和处理、数学建模和仿真实验等。
三、预期成果和意义本文的预期成果主要包括：1. 提出基于矩阵计算的目标状态评估算法，进而实现天基相控阵雷达的空间多目标定轨和跟踪，提高其检测精度和准确度。
2. 验证和分析天基相控阵雷达的空间多目标定轨方法在实际应用中的效果和可行性，为提高空间目标的监测和管理水平提供有效的解决手段和工具。
3. 推动国内相关领域的研究工作，促进天基相控阵雷达的技术创新和应用发展，为我国的空间事业做出贡献。
四、进度安排第一年：1. 研究文献，了解天基相控阵雷达的基本原理和技术特点，多目标探测算法的研究及其在空间目标监测和跟踪中的应用；2. 设计天基相控阵雷达的实验方案，开展数据采集和处理，进行数学建模和仿真实验；3. 提出基于矩阵计算的目标状态评估算法，为天基相控阵雷达的空间多目标定轨和跟踪奠定基础。
相控阵雷达对IKONOS卫星的截获效能分析
视模型搜索屏 的仰角与截获 ＩＯ Ｏ Ｋ Ｎ Ｓ卫星次数 的关
系。
光谱分辨率 和高时间分辨率 （ 重复观测时问短 ） 向 方
发展 。美 国政府 出于 国家 安 全 因素 ， 期 以来 一 直 禁 长
ｌ ＩＯ Ｏ Ｋ Ｎ Ｓ卫 星简 介
于 １９ ９月 ２ 日发射 的美 国 ＩＯ Ｏ ９９年 ４ Ｋ Ｎ Ｓ遥感卫 星
维普资讯
第２ ８卷
１ ６
第ｌ ０期
现 代 雷 达
Ｍｏ ｅ Ｒａ ａ ｄ ｍ ｄ ｒ
Ｖ １ ２ Ｎｏ １ ｏ． ８ ．０ Ｏｃｏ ｅ ０ ６ ｔｂ ｒ ２ ｏ
２０ ０ ６年 ｌ ０月
相控 阵 雷达 对 Ｉ Ｏ Ｏ Ｋ Ｎ Ｓ卫 星 的截 获 效 能分 析
ｉ ｆｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｓ ｍｅ ｐ ａ ｔ￣ ａ ｏ ｔ ＫＯＮ ｒ ｔ ｄ ｃ ｄ ｂ ｅ ｙ ｎｏ ｍａ ｉ ｎ ｏ ａ ｍｅｅ ｏ ｒ ｂ ｕ Ｉ ＯＳ ａｅ ｉ ｒ ｕ ｅ ｒ ｆ ．Ａ ｄ ｌ ｆｐ ａ ｅ ｒａ ａ ａ ｐ ｃ ｕ ｖ ｉ ａ ｃ ａ ｅ ｎ ｎ ｏ ｉｌ ｍｏ ｅ ｈ ｓ ｄ ａｒ ｙ ｒ ｄ ｒｓ ａ ｅ ｓ ｒ ｅｌ ｎ ｅｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｌ Ｓ ｌｔ ｒ ｓｓ ｔ ｐ ｈ ｅ ｒ ｌｔ ｎ ｈｐ ｂ ｔ ｅ ｎ ｌ ｆｅｅ ａｉ ｎ ｏ ｅ ｃ ｉ ｇ ｂ ａ ｏ ａ ｅｓ ｒ ｅｌ ｎ ｅ ｐ ａ ｅ ｒａ ａ ａ ｄ ＴＫ ｐ ａ ｏ ｉ ｅ ｕ ．Ｔ ｅａ ｉ ｓ ｉ ｗｅ ｎ ａ ｇｅ ｏ ｌｖ ｔ ｆｓ ａ ｈ ｎ ｍ ｆ ｐ ｃ ｕ ｖ ｉ ａ ｃ ｈ ｓ ｄ ａ ｒｙ ｒ ｄ ａ ｆｍ ｏ ｅ ｏ ｒ ｅ ｓ ｌ ｒ ｎ ｔ ｅ ｎ ｍｂ ｒ ｏ ａ ｔ ｒ ｄ Ｉ ｈ ｕ ｅ ｆｃ ｐ ｕ ｅ ＫＯＮＯ ａ ｅ ｎ Ｓ ｓ ａ ａｙ ｅ Ｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ＴＫ ｉ ｎ ｌ ｓ ｄ，ｗｈｃ ｕ ｐｉ ｓｉ ｏ ｔｎ ａ ｉ ｆｒ Ｉ ＯＮＯ ｕ ｖ ｉ ａ ｃ ． ｉｈ ｓ ｐ ｌ ｍｐ ｒ ｔ ｓ ｓ ｏ Ｋ ｅ ａ ｂ Ｓ ｓ ｒ ｅｌ ｎ ｅ ｌ
基于STK的相控阵雷达反隐身探测效能分析
基于STK的相控阵雷达反隐身探测效能分析作者：苑征来源：《电脑知识与技术》2015年第01期摘要：为了解决针对隐身飞机的防御研究中，相控阵雷达对隐身飞机的探测效能计算这一问题，使用STK仿真软件为手段，提出了一种相控阵雷达的建模仿真方法。
后在针对某型隐身飞机的预警作战仿真中，使用该方法建立模型并对其探测效能进行了分析。
最后，提出了针对反隐身预警体系建设的部分思路。
关键词：战略预警；隐身飞机；相控阵雷达；效能分析中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）01-0165-031 绪论为了研究相控阵雷达在反隐身预警体系中的预警效果，就需要对相控阵雷达系统进行建模，并以此作为平台，展开各种干扰的仿真研究。
相控阵雷达系统可以分成平面相控阵天线、主控与资源调度、发射机、雷达环境、接收机、信号处理和数据处理等基本模块进行仿真研究[1]。
该文利用STK/Radar模块来仿真相控阵雷达，利用STK/AMM模块（aircraft mission modeler）对隐身飞机的突防活动进行了规划，最终并利用STK/Analysis模块分析相控阵雷达对隐身目标的探测效果以及作战效能。
2 建模仿真STK是目前国际上领先的主流航天电子仿真软件。
其中，Radar模块提供了数十种天线类型。
输入参数为雷达平面相控阵天线的布阵形式、阵元总数、阵元分布、结构尺寸、加权方式、雷达工作频率等；输出参数包括收、发天线的方向图、天线口径、天线增益、主瓣宽度、旁瓣电平、极化形式、交义极化电平、天馈线损耗等[2]。
在仿真中，有些参数无法准确预知的，比如天线的阵元排列方式、阵元间距、加权方式等参数，需要根据经验进行分析、推测，使结果与已知的天线性能指标相近，同时适当地反映出仿真理论结果与实际天线之间的性能差异。
根据上述关键参数，利用雷达方程[3]计算相控阵雷达针对某型弹道导弹的最大探测距离。
当雷达天线的有效接收面积为Ae时，接收到目标的反射功率（Pr）Pr=[ptGt4πR2×σ4πR2×Ae] （1）Pt ：雷达发射机的发射功率，单位千瓦；Gt ：雷达天线发射增益（dB）；σ ：目标的雷达等效反射面积，单位平方米；R：雷达的最大作用距离，公里（km）设接收到的目标回波功率恰好等于雷达最小可检测信号Smin，接收天线的增益Gr和接收天线的有效面积Ae关系为[Gr=4πAeλ2]，并且接收机的灵敏度为[Smin≅KT0FnB（S/N）0，min] （2）K：玻尔兹曼常数，K=1.38×10[-23J/0K] （焦耳/开尔文）To：接收机的环境温度（290[0K]）B：接收机的等效带宽——中频带宽）Fn：接收机的系统噪声系数（dB）[[]输入（[SN）in]与输出[（][SN）out]之比[]][（S/N）o，min]：雷达接收机输检波器入端的最小输入的信噪比之值，且是对单个脉冲的信号；则雷达方程变为[R4max=PavGtGrλ2σ（4π）3KT0FnBd（SN）Ls] （3）公式（3）中：Pav 为平均功率；Gt为发射天线增益；Gr为接收天线增益；[λ]工作波长；[σ] [为目标反射截面]；[（4π）3系数]；K为玻尔兹曼常数；[T0]为环境温度（接收机）；Fn 为噪声系数；S/N为检测信噪比；Bd脉冲多扑勒滤波带宽；Ls为系统总损耗。
基于STK的雷达探测目标跟踪可视化方法
利用跟踪目标的轨迹数据以及雷达探测距离 及波束数据对目标三维模型及雷达探测三维模型 进行驱动，在 STK 中完成雷达探测跟踪某目标的可 视化。基于 STK 的雷达探测跟踪目标可视化系统 的结构图如图 1 所示。
摘 要 为了逼真地表达电子战中雷达对飞行目标跟踪扫描的对抗态势，以系统仿真软件 STK 为平台，研究了三维模 型建模方法及平台支持的模型辅助特性，通过实例对目标跟踪相关的辅助特性进行具体分析。构建了电子战典型的目标跟 踪场景，展示了雷达对空中飞行目标进行跟踪的可视化效果，为基于其它可视化平台的模型精细控制技术研究奠定了基础。
图 1 可视化系统结构图
图 1 给出了可视化系统结构图，包括目标、雷 达数据输入模块、目标三维模型及其控制模块、雷 达三维模型及控制模块以及可视化模块。
不理想；Vega 可以很好地实现三维可视化，但是开 发过程较为复杂，开发周期比较长。基于 0penGL+ Vc 构建可视化环境需要深厚编程能力，开发难度 是 最 大 的 。 美 国 AGI（Analytical Graphics，Inc.）公 司开发的 STK（Systems Toolkit）软件是先进的商业 化仿真软件，广泛应用于航空航天、卫星、导航、雷达、 通信、电子战等领域的仿真、设计和分析应用［4］，并 能展示丰富的电子对抗效果。本文以雷达对空中 飞行目标的跟踪为例，研究分析了基于 STK 平台的 目标跟踪态势实现过程及效果。
2 雷达探测目标可视化系统设计
2.1 功能设计 本文设计的雷达探测目标可视化工具能够实
∗ 收稿日期：2017 年 9 月 9 日，修回日期：2017 年 10 月 11 日 作者简介：王兴，女，硕士，工程师，研究方向：电子对抗。王军，男，硕士，工程师，研究方向：电子对抗仿真评估。 刘镇瑜，男，硕士，工程师，研究方向：计算机仿真。黄飞，男，硕士，助理研究员，研究方向：计算机仿真。
基于STK的临近空间飞行器雷达探测仿真研究
国防科学技术大学硕士学位论文基于STK的临近空间飞行器雷达探测仿真研究姓名：尚学刚申请学位级别：硕士专业：信息与通信工程指导教师：王雪松2010-11摘要临近空间是空天一体化作战的重要战略领域，其独特的资源优势已成为各国关注的热点和焦点，将成为21世纪应用高技术开发利用的重点空间领域。
临近空间飞行器是代表未来飞行器发展趋势的新一代飞行器，它的出现，极大的改变了空间作战的概念和内涵，对传统的作战模式产生了颠覆性的影响。
随着临近空间飞行器研发制造技术的不断进步和突破，在不久的将来，临近空间飞行器将成为参与空间对抗及服务国家安全的重要角色。
同时，对其探测研究也将随之深入并将成为世界各军事强国研究的前沿热点问题。
本文围绕雷达探测临近空间飞行器的可行性问题进行了研究讨论，分析了临近空间飞行器目标的特性，应用STK软件分别对单部地基雷达和组网雷达对临近空间飞行器的探测能力进行了仿真分析，得出了地基雷达难以满足对临近空间飞行器预警需求的结论。
进而提出天基雷达探测方案，对天基雷达预警系统的探测需求、系统设计和探测能力进行了初步的探讨，指出了天基雷达探测系统设计的复杂性和需注意的问题。
第一，概述了临近空间飞行器有别于传统航空器和航天器的动力学特性；描述了临近空间飞行器的物理结构特性；对临近空间飞行器在不考虑气动特性和考虑气动特性两种情况下的电磁散射特性进行了分析。
第二，依据雷达探测原理和监视雷达方程，分析了单部地基雷达对不同飞行高度和飞行速度的临近空间飞行器探测情况，归纳出了飞行高度和飞行速度对雷达探测能力的影响规律；针对单部地基雷达探测能力有限的问题，讨论了横向和纵向等不同布站模式下雷达组网的探测性能。
第三，根据监视雷达方程，阐述了天基雷达探测的基本要求和功率孔径要求；对天基预警系统平台即卫星轨道特性进行了分析；讨论了地球同步静止轨道和低地圆轨道单轨道全覆盖优化设计方案；仿真实现了多星座、多轨道全球覆盖。
最后，总结回顾了论文内容，对后续研究提出了建议和展望。
基于Matlab的STK雷达对抗场景建模仿真方法
第32卷第3期2018年6月空军预警学院学报Journal of Air Force Early Warning Academy V ol.32No.3Jun.2018收稿日期：2018-04-23作者简介：徐鹏(1992-)，男，硕士生，主要从事电子对抗无人机装备理论及应用研究．基于Matlab 的STK 雷达对抗场景建模仿真方法徐鹏，王振华，马攀伟，王晓燕（空军预警学院，武汉430019）摘要：雷达对抗三维可视化仿真在电子对抗推演与效果评估过程中具有重要作用，STK 仿真软件是实现三维可视化仿真的一种重要途径．针对直接使用STK 软件进行三维可视化雷达对抗场景建模效率不高且评估结果不够直观的缺点，运用Matlab 软件编程实现了STK 场景的自动化建立，并利用Matlab 提取STK 仿真数据进行结果分析，提高了场景的建模效率，使得干扰效能评估更加直观．利用该方法进行了单部干扰机与组阵式干扰机的对比仿真实验，验证了组阵式干扰机能够有效地消除干扰盲区．关键词：雷达对抗；场景建模；干扰效能；STK 软件；Matlab 软件中图分类号：TN97文献标识码：A 文章编号：2095-5839(2018)03-0174-04美国图形分析公司研制开发的STK(system tool kit)是广泛应用于航空航天、雷达、导弹、通信、电子对抗、卫星导航、空天飞行器、深空探测以及信息对抗等与基础航空动力学相关的所有领域的仿真分析软件[1]，其仿真分析结果的置信度高达99.50%[2]．目前国内对STK 软件的开发利用主要集中在卫星可见性分析和航空航天建模方面[3-11]，涉及雷达仿真的研究较少．文献[12]基于STK 软件建立了预警机模型并给出了详细的建模过程，但建模步骤过于复杂，若想更改系统参数极为不便；文献[13]对分布式无人机干扰雷达进行了三维可视化建模，并利用STK 得出的Access 报表对干扰效果进行评估，但仅通过报表给出数据的方式不够直观，难以总结出具有普遍性的规律．为此，本文结合STK 仿真平台和Matlab 软件的优点，提出了一种雷达对抗场景建模仿真方法．首先利用Matlab 编程实现对STK 中雷达对抗场景的自动化生成，相比于直接利用STK 软件，建模步骤和更改系统参数更为便捷，能够有效地提高STK 三维可视化场景的生成效率；然后利用Mat-lab 提取STK 中的仿真数据进行进一步的分析，绘制对比图表，使得仿真结果更加直观．仿真结果验证了该方法的可行性和有效性，为其他STK 场景建模的任务仿真提供了参考．1传统STK 场景建模仿真方法利用STK 软件对雷达对抗场景进行可视化建模时，主要使用STK 中的地形(terrain)模块、雷达(radar)模块、飞机任务建模器(aircarft mission modeler ，AMM)及发射机(transmitter)、传感器(sen-sor)等组件，通过依次添加组件并进行参数设置实现雷达对抗场景的三维可视化建模，然后借助STK 中的Access 模块生成干扰效果报表进行数据分析[14]．以建立单架无人机对单部雷达的干扰场景为例，给出如下主要构建步骤．Step 1场景初始化并添加对象．初始化设置包括场景名称、仿真起止时间和添加外部地形地貌文件等．对象主要包括飞机、地面站、传感器、发射机等．其中通过为飞机添加跟踪传感器和发射机模拟干扰型无人机．Step 2添加模型及参数设置．分别为场景添加雷达的外观模型和无人机的外观模型．Step 3输出显示设置．设置合理的模型大小和传感器约束，在三维地图上调整观察角度使得观察位置最佳．Step 4干扰效能分析．首先将干扰机的发射机添加为雷达的干扰源，建立干扰机与雷达的干扰关系，然后利用Access 模块生成雷达发现概率报表进行干扰效能评估．以上建模方法每添加一个组件都需进行一次参数设置，步骤较为复杂，建模效率较低；而且仅通过雷达发现概率报表进行干扰效能评估不够直观，难以在大量的数据中快速提取出想要的数据进行有效分析评估．2STK/Matlab 场景建模仿真方法针对传统STK 可视化场景建模的缺点，本DOI:10.3969/j.issn.2095-5839.2018.03.005第3期徐鹏，等：基于Matlab 的STK 雷达对抗场景建模仿真方法175文利用Matlab 编程实现STK 场景的自动化生成，并提取STK 的仿真数据绘制雷达发现概率对比图，使干扰效能评估的结果更加直观．首先建立STK 与Matlab 的通信连接，通过Matlab 为STK 创建场景并设置场景参数；然后在Matlab 中为STK 添加外部模型并设置参数，其中模型包括干扰机模型、雷达模型、飞行航迹模型等；最后通过Matlab 读取STK 的仿真数据实现对雷达的探测效能的计算分析，以图表的形式显示，便于观察得出结论．联合仿真流程如图1所示．图1联合仿真流程2.1建立通信连接与场景初始化1)打开Matlab ，再打开STK ，在Matlab 命令窗口输入如下命令：stkInit;remMachine=stkDefaultHost;conid=stkOpen(remMachine);其中，第1行命令用于建立Matlab 与STK 的互连配置，第2行命令用于读取STK 的默认地址，第3行命令用于STK 与Matlab 的通信连接．2)判断STK 是否已经加载了场景，如果已加载了场景,则通过弹窗选择是否关闭当前场景，Matlab 判断窗口如图2所示；若未加载场景，则不做任何操作．图2Matlab 判断窗口3)利用“stkNewObj ”命令创建一个空白场景并命名为“Radar_jamming ”，通过“stkConnect ”命令设置场景的仿真时间、动画开始时间、动画步长、更新时间并将动画重置至时间起点，实现对可视化雷达对抗场景的初始化．2.2加载场景及添加模型1)加载外部地表纹理及地形文件．通过“st-kConnect ”命令为场景导入外部地表纹理及地形文件，如图3所示，地表纹理文件名为*.jp2格式，而地形文件名为*.pdtt 格式，但加载方法相同，以为场景添加谷歌地图下载的中国某地地形数据为例，命令格式如下：stkConnect(conid,'VO','Scenario/Radar_Jamming','Ter-rainAndImagery Add File"D:\STK11\city.jp2"');导入地表纹理(a)中国某地地表纹理图导入地表纹理与地形(b)中国某地地表纹理及地形合成图图3地表纹理及地形图2)创建雷达对象并添加模型．①利用命令“stkNewObj ”创建一个雷达站并设置雷达站所处位置的经纬度．②为雷达站添加一个采用搜索/跟方式的雷达对象，并导入由Solidworks 软件绘制的雷达外观模型文件．③为雷达对象添加探测威力传感器、扫描传感器和目标跟踪传感器，各传感器添加及设置方法相同，以探测威力传感器为例，设置其探测范围为圆形，最大探测距离为200km ，命令如下：stkNewObj('Scenario/Radar_Jamming/Facility/undSta-tion','Sensor','BigDom');stkConnect(conid,'SetConstraint','Scenario/Radar_Jam-ming/Facility/GroundStation/Sensor/BigDom','Range Max200000');stkConnect(conid,'Define','*/Scenario/Radar_Jamming/Facility/GroundStation/Sensor/BigDom','Conical 60.090.00.0360.0');空军预警学院学报2018年176运行Matlab程序，STK将自动生成雷达的三维可视化探测威力图，如图4所示．图4雷达三维可视化威力图3)创建干扰机对象并添加模型．①与创建雷达对象相同，利用“stkNewObj”命令创建1个无人机，并为其添加干扰威力传感器．②运用与添加外部雷达模型相同的方法，导入外部无人机模型文件．③将无人机的外部航迹文件导入STK，并设置起飞时间．外部飞行航迹可由STK 中的AMM模块事先编辑并保存到计算机中的任意文件夹，命令如下：stkConnect(conid,'SetState','Scenario/Radar_Jamming/ Aircraft/UA V','FromFile"D:\STK11\UA VRoute.e"StartTime "1Jul201716:10:00.00"');通过以上程序，能够在STK中得到单架干扰无人机对单部雷达干扰的三维可视化场景，如图5所示．图5单架干扰无人机对单部雷达干扰的三维可视化场景2.3干扰机及雷达参数设置以上Matlab程序已经可以实现对STK中雷达对抗场景的自动化生成，为了对干扰效果进行有效评估，本文给出干扰型无人机与雷达的参数设置方法．1)干扰机参数设置．①利用“stkNewObj”命令为干扰机添加前向干扰发射机．②将发射机模型设置为复杂发射模型，并将发射功率设置为10W，发射频率设置为3GHz，发射机指向默认与传感器指向相同，命令如下：stkConnect(conid,'Transmitter_RM','*/Scenario/Ra-dar_Jamming/Aircraft/UA V/Sensor/front_jammer/Transmit-ter/TX1','GetValue Model:Choices');stkConnect(conid,'Transmitter','*/Scenario/Radar_Jam-ming/Aircraft/UA V/Sensor/front_jammer/Transmitter/TX1', 'SetValue Model Complex_Transmitter_Model');stkConnect(conid,'Transmitter','*/Scenario/Radar_Jam-ming/Aircraft/UA V/Sensor/front_jammer/Transmitter/TX1', 'SetValue Model.AntennaSystem.Power10W');stkConnect(conid,'Transmitter','*/Scenario/Radar_Jam-ming/Aircraft/UA V/Sensor/front_jammer/Transmitter/TX1', 'SetValue Model.AntennaSystem.Frequency3e9');其中，第1句命令用来获取STK中有效的发射机模型名称，第2句设置发射机模型为复杂发射模型，后2句则用来设置干扰机的发射参数．③利用与前向干扰发射机相同的设置方法为干扰机添加后向发射机并设置发射参数．2)雷达参数设置．与干扰机参数设置方法相同，首先通过“stkConnect”命令，设置雷达的发射功率和发射频率；然后选择天线类型为相控阵天线；最后将干扰机的前、后向发射机都添加为雷达的干扰源．2.4数据提取与效能分析运用以上操作实现了雷达对抗场景的建模过程，利用Matlab强大的计算功能可以对STK中的仿真数据进行经一步的分析计算，评估干扰机对雷达的干扰效能．①利用Matlab程序控制STK自动创建雷达探测效能报表．②利用Mat-lab程序提取雷达探测效能报表数据．③利用Matlab程序对报表数据进行进一步的计算分析及效能评估．3干扰效能仿真分析运用上述STK/Matlab的可视化雷达对抗场景建模仿真方法，分别对单架干扰机和组阵干扰机对雷达探测效能的影响展开仿真研究．在场景中添加1部单基地雷达、6部干扰机和1架F35战斗机，检验雷达对F35的探测效能，其中设置：雷达发射功率为1000kW，发射频率为3GHz，天线类型为相控阵天线；干扰机发射功率为10W，发射频率为3GHz；F35的雷达散射截面积(RCS)为1m2．有/无干扰时雷达对抗可视化场景如图6所示，仿真步长为1min．由图6可以看出，当干扰机开启干扰模式时，雷达探测威力会随之下降，威力图出现凹口，可掩护战斗机突防并攻击敌方目标．为了进一步分析干扰机对雷达的干扰效能，利用Matlab读取STK仿真数据，绘制雷达在第3期徐鹏，等：基于Matlab 的STK 雷达对抗场景建模仿真方法177有/无干扰条件下对F35的发现概率曲线，如图7所示．(a)无干扰时(b)有干扰时图6有/无干扰时雷达对抗可视化场景００００１时间 ／ ｍｉｎ发现概率(a)单架干扰机００００１发现概率时间 ／ ｍｉｎ(b)6架干扰机图7单架和6架干扰机有/无干扰的雷达发现概率由图7可知，在无干扰条件下雷达的发现概率相同，在有干扰条件下的雷达发现概率随着干扰机数量的增加而减小；当仅有1部干扰机开启时，由于干扰机在飞行过程中转弯，干扰天线主瓣不能完全对准雷达，导致出现干扰盲区，无法对战斗机进行有效掩护，而组阵干扰机解决了这一问题，从而验证了组阵式干扰机在雷达对抗中的优势．4结论1)针对传统的STK 雷达对抗场景建模方法复杂、仅通过报表分析干扰效能不够直观的缺点，提出了一种利用Matlab 程序对STK 进行自动控制的建模方法，有效地提高了场景的建模效率．2)通过建立雷达对抗场景的三维可视化仿真，利用Matlab 提取STK 仿真数据并对数据进行进一步的分析，验证了组阵式干扰机在雷达对抗中能够消除干扰盲区．3)本文方法对实际作战具有一定的指导意义，也为STK 的其他任务仿真提供了参考．参考文献：[1]杨颖,王琦.STK 在计算机仿真中的应用[M].北京:国防工业出版社,2004:229-236.[2]李志强,吴曦,荣明,等.基于信息对抗系统体系对抗STK基础仿真应用[M].北京:军事科学出版社,2014:46-52.[3]年福纯,周锦标,何剑伟,等.STK 三维场景构建及优化方法研究[J].系统仿真学报,2012,24(1):197-201.[4]王欣,金虎.基于STK/Matlab 的通信卫星场景建模[J].电子测试,2009(4):1-5.[5]邓晶,张明智,李志强,等.基于STK 的信息作战态势三维可视化表现方法研究[J].系统仿真学报,2010,22(11):2654-2659.[6]戴俊.基于STK 的空间目标飞行可视化仿真[D].西安:西安电子科技大学,2014:32-42.[7]张万鹏,陈璟,沈林成.基于STK/VO 的航天任务视景仿真系统[J].计算机仿真,2005,22(10):89-92.[8]于燕婷.STK 软件及其在卫星导航系统中的应用[J].舰船电子工程,2016,36(7):62-65.[9]刘夫成,刘朝晖,刘文,等.基于STK/Matlab 的空间目标序列星图仿真[J].红外与激光工程,2014,43(9):3157-3161.[10]曹运合,靳松阳,樊友友.基于STK/Matlab 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Academy,Wuhan 430019,China)Abstract ：In order to overcome the problem that the interference ability of the multi-functional radio frequen-cy electronic system is affected by multiple interconnected factors when evaluating the effectiveness of the sys-tem,this paper puts forward an effectiveness evaluation method based on fuzzy analytic network process (FANP).Firstly,the paper establishes the control layer index system and network layer index structure model of the multi-functional radio frequency system interference ability.And then through calculating the hyper-matrix and ex-treme hyper-matrix,the index weight is obtained.Finally,the paper combines with fuzzy evaluation matrix to real-ize the comprehensive evaluation of the multi-functional radio frequency system interference effectiveness.In-stance calculation result indicates that the proposed evaluation method is suitable for complex multi-functional ra-dio frequency electronic system.Key words ：multi-functional radio frequency system ；interference effectiveness evaluation ；analytic networkprocess(上接第177页)Matlab-based STK radar countermeasure scene modeling and simulatingXU Peng,WANG Zhenhua,MA Panwei,WANG Xiaoyan(Air Force Early Warning Academy,Wuhan 430019,China)Abstract ：Radar countermeasure 3D visualization simulation plays an important role in the process of elec-tronic warfare deduction and effect evaluation.STK simulation software is an important way to achieve three-di-mensional visual simulation.To solve the problem that the direct use of STK software for the scene modeling does not achieve high efficiency and the evaluation results are not visualized enough,this paper uses Matlab software programming to realze the STK scene automation.And then the paper utilizes Matlab to extract STK simulation data and analyze the results,which method helps improve modeling efficiency and make the interference assess-ment more visualized.Finally the paper employs the proposed method to carry out a comparative simulation exper-iment on single jammer and array jammer,and the result shows that the array jammer can effectively eliminate the interference blind areas.Key words ：radar countermeasure ；scene modeling ；interference effectiveness ；STK software ；Matlab soft-ware。
目标保障中的STK建模与仿真方法研究
收稿日期：2020-01-05修回日期：2020-03-07作者简介：李云龙（1987-），男，河北邢台人，博士。
研究方向：雷达工程，地球科学与遥感，模拟与仿真工程。
摘要：阐述了STK 中常用的建模与仿真方法，分别讨论了以STK 为平台对战场环境和战场实体目标建模的过程，结合典型目标案例着重分析了建模过程中应当把握的细节和特征，并基于数据和分析结果得出在不同作战条件下对单目标、目标系统以及目标体系的运用规则和方法。
关键词：目标保障，建模，仿真，STK 中图分类号：TJ01；TP3；E9文献标识码：ADOI ：10.3969/j.issn.1002-0640.2021.03.001引用格式：李云龙，欧阳春雷，成加龙，等.目标保障中的STK 建模与仿真方法研究［J ］.火力与指挥控制，2021，46（3）：1-7.目标保障中的STK 建模与仿真方法研究李云龙1，欧阳春雷2，成加龙3，吴长宇1，武文斌1（1.解放军66136部队，北京100042；2.解放军66018部队，天津300300；3.解放军66061部队，北京100042）Research on STK Modeling andSimulation Methods in Target GuaranteeLI Yun-long 1，OUYANG Chun-lei 2，CHENG Jia-long 3，WU Chang-yu 1，WU Wen-bin 1（1.Unit 66136of PLA ，Beijing 100042，China ；2.Unit 66018of PLA ，Tianjin 300300，China ；3.Unit 66061of PLA ，Beijing 100042，China ）Abstract ：This paper first introduces some commonly used modeling and simulating methods inSTK ，and then discusses the modeling and simulating processes based on STK platform for the operational environment and targets.The modeling details and characteristics are analyzed in some typical target st ，based on the data and analytical results ，the application rules and methods aredrew up in varied operational conditions for the targets and target system.Key words ：target guarantee ，modeling ，simulation ，STK Citation format ：LI Y L ，OUYANG C L ，CHENG J L ，et al.Research on STK modeling and simulation methods in target guarantee ［J ］.Fire Control &Command Control ，2021，46（3）：1-7.0引言建模与仿真方法，是针对一定的应用目的，对原型的相关特征进行抽象提取，建立原型的“模仿物”，从而对重点关注的原型功能进行真实还原的过程［1］。
基于STK的预警机雷达应用及仿真
基于STK的预警机雷达应用及仿真作者：涂小波来源：《硅谷》2013年第24期摘要通过一个雷达在预警飞机的应用仿真的示例，来介绍STK在雷达分析与应用方面的具体用法。
关键词 STK；雷达；预警飞机中图分类号：TN955 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）24-0057-01Abstract： This article through the application of a radar on the early warning aircraft simulation example， to introduce STK in radar analysis and application specific usage.Key words： STK（satellite tool kit）； radar； early warning aircraftSTK软件为雷达系统提供了详尽的分析和图形显示能力。
本文利用了模拟雷达目标的特性，我们称其为雷达散射面积（RCS），通过计算机的显示访问和仿真情况，即可生成关于所需任务的雷达系统的仿真图。
在世界上具有代表性的雷达系统仿真是美国波音公司研制的B-1机载雷达成像仿真系统。
国内对于结合三维地形的雷达成像仿真研究还极为罕见。
雷达系统仿真最为常见的几种设计方法有：数据回放、位图贴片、卫星成像图、杂波模型。
为了提供逼真的雷达陆空环境，视景仿真中的目标及地形建模技术必不可少。
在仿真中通过对目标和地形提供不同的材质属性，我们可以得到不同入射角、不同极化方式以及不同工作频段下的目标RCS，使得雷达系统仿真有了更可靠的保障。
1 雷达在预警飞机的应用仿真及其参数设置目前在军事战争中许多视景仿真作战都包含有雷达仿真的内容，这里专门介绍一个雷达应用在预警飞机中的示例，以加深STK对雷达领域应用的理解。
1.1 建立基本场景和基本对象首先，建立基本的场景对象。
设置场景Basic类Animation的参数。
航天任务模拟工具STK介绍
STK 使用者包括：指挥官、训练官、作战官、研究员、工 程师、分析师、教师、卫星与次系统零组件设计制造公司 ( 天线、太阳能板、飞行计算机、感应器、推进器、姿态 控制装置) 、卫星系统服务公司 ( 卫星电视、卫星电话、 卫星影像、卫星导航) 、国防 ( 空军、海军、陆军、潜艇 、导弹、研发、制造、情报、计划、海防、军校) 、学校( 研究所、大学) 。
• AzElMask（方位角/仰角遮罩） • 以地形数据定义 • 指定高度调整
• 描述
卫星设定
• Basic 基本属性 • Orbit 轨道 • Attitude 姿态 • Pass Break 轨迹断点 • Mass 质量 • Description 描述
• Graphic 图形 • Attributes, Pass, Display Times, Contours
段的说明——基本段
段的说明——功能段
段的说明——功能段
段的说明
MCS界面让我们可以轻松的以界面编程形 式实现对飞行器进行轨道机动任务的设置 。
对于复杂的飞行任务规划并不是按照时间 顺序执行的，有可能设计到满足约束的最 优化计算，也有可能满足一定的条件从而 进行一系列相同的轨道机动。
STK使用实例
软件功能概述
软件功能概述
软件功能概述
STK基本界面
STK基本场景
时间，单位和环境设定
地面站设定
• 位置类型 • Geodetic（测量）, Spherical（球形）, Cartesian（笛卡儿）, Cylindrical（圆柱）, Geocentric（地心） • 纬度（-90º至＋90º） • 经度（ -360º至＋360º） • 海拔高度 • 地方时偏差
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时存 在 的 空 间 目标 数 目三 个 方 面 给 出 了应 用 结果 。验 证 结 果 表 明 ， 模 型 能 够 较 为 准 确 地 描 述 相控 阵 雷达 该 的 工作 情 况及 其 处理 多批 目标 的 能 力 。
关键 词 ：卫星仿真工具 包； 相控 阵雷达 ；空间 目标 ； 侦察监视 ；模型
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维普资讯
第 １期
２０ ０ ７年 ２月 Βιβλιοθήκη 雷 达科 学 与 技 术
Ｒ ａｄｍｒ Ｓ ｃｆ ｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔ ｅｃｈｎｏ Ｉ ｏｇｙ
Ｖｏ ． ． Ｉ ５ Ｎｏ １
Ｆｅ ｒ ａ ｙ ２ ０ ｂ ｕ ｒ ０ ７
一
种基 于 Ｓ ＴＫ 平 台的 相控 阵 雷达 空 间 目标 监 视 模 型
Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ｅ ｏ ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｅｓ ａ ｅ ｔ ｒ ｅ ｕ ｖ ｉ ａ ｃ ａ ａ ｉ ｔ ｆｐ ａ ｅ ｒ ａ ａ ａ ｓ ｔ ｓ ａ ｌ ｈ ｓｒｃ ： ｋ ｙ ｔ ｎ ｌｚ ｈ ｐ ｃ ａ ｇ ｔｓ ｒ ｅｌ ｎ ｅ ｃ ｐ ｂｌ ｙ ｏ ｈ ｓ ｄ ａ ｒ ｙ ｒ ｄ ｒ ｉ ｏ ｅ ｔ ｂ ｉ ｌ ｉ ｓ
达监 视 空 间 目标 的 机 理 ， 文 阐述 了一 种 基 于 Ｓ Ｋ 平 台的 相 控 阵 雷达 空 间 目标 监 视 模 型 的构 建 思 路 和 过 该 Ｔ 程 ， 从 相 控 阵雷 达 对 空 间 目标 的 截 获 能 力 、 控 阵 雷达 对 空 间 目标 的 观 测 弧 段 长 度 、 并 相 相控 阵 雷 达 空 域 内 同
张 俊华 。徐 青 赵 拥军 。 。
（． １信息工程大学信息工程学院， 河南郑州 ４０ ０ ；２信息工程大学测绘学院 ， ５ ０２ ． 河南郑州 ４ ０５ ） ５０ ２
摘 要 ： 立 准 确 合 理 的 相 控 阵 雷达 工 作 模 型 是 分 析 其 对 空 间 目标 监 视 能 力 的 关键 。 根 据 相 控 阵 雷 建
ｉｓ ｐ ｏ ｅ ｐ ｒ ｔ ｎ ｌ ｔ ｒ ｐ ｒｏ ｅ ａ ｉ ａ ｄ １ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ａ ｅ ｔ ｒ ｅ ｕ ｖ ｉ ａ ｃ ｒｎ ｉ ｌ ｆｐ ａ ｅ ｒ ａ ａ ａ ，ｉ ｈ ｓ ｏ ｍｏ ｅ ．Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｐ ｃ ａ ｇ ｔｓ ｒ ｅｌ ｎ ｅ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｏ ｈ ｓ ｄ ａ ｒ ｙ ｒ ｄ ｒ ｎ ｔ ｉ ｌ ａ ｔ ｌ ｅ ｃ ｉ ｅ ｔ ｅ ｉ ｅ ｎ ｒ ｃ ｓ ｏ ｅ ｔ ｂ ｉｈ ｓ ａ ｅ ｔ ｒ ｅ ｕ ｖ ｉａ ｃ ｄ ｌｏ ｈ ｓ ｄ ａ ｒ ｙ ｒ ｄ ｒ ｒ ｉ ｅｗｅ ｄ ｓ ｒｂ ｈ ｄ ａ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｓ ｔ ｓａ ｌ ｐ ｃ ａ ｇ ｔ ｓ ｒ ｅ ｌ ｎ ｅ ｍｏ ｅ ｆ ｐ ａ ｅ ｒ ａ ａ ａ ， ｃ ｓ ｌ
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中图 分 类 号 ： Ｎ９８ ９ Ｔ ５．２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２２ ３ （ ０ ７ ０ —０ ４０ １７ —３ ７２ ０ ）１０ ３—４
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