文献综述

燕山大学

本科毕业设计（论文）文献综述

课题名称：雷达系统仿真

与建模方法的研究

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一、课题国内外现状

雷达系统仿真是数字模拟技术与雷达技术相结合的产物。在近三十年里，雷达系统仿真发展极为迅速，其原因之一就是现代雷达系统日益变得复杂，难以用简单直观的分析方法进行处理。同时，还因为计算机技术的迅猛发展，提供了大容量、高速度、低成本的工具。最根本的是雷达系统仿真对雷达设计的经济性，对于为在复杂环境下工作而设计的现代化雷达，单纯依靠实验性方法或外场试验来进行系统性能试验，利用率有限制，且费用很高，对于机载雷达和航天雷达尤其如此。而采用系统仿真的方法具有许多优越性：可以灵活地选择参数值而不需要更改主要的硬件和软件；能够完整地规定实验条件；能够评价各种作战环境下的雷达系统性能。

此外，计算机仿真的另外一个价值是：可使系统设计师能一次改变一个参数，以评价该参数对系统效能的影响：能使设计人员及时估计和预测雷达的性能，对关键技术在仿真中加以研究，以节省大量的人力、物力；并且具有很高的灵活性和可重复性，从而达到节省研制费用和缩短研制周期的目的。由此可见，利用计算机仿真技术的可控制性、可重复性、无破坏性、安全性、经济性等特点与优势,对雷达电子对抗装备及其技术与战术运用等进行仿真与效能评估,是当前雷达与电子对抗领域研究中的一种重要手段。也成为一个必然趋势。

以往的工作多是基于EDA平台如SPW和SystemView,这些软件专业性很强,而且价格较贵,因此基于这些平台的雷达系统仿真库也较难推广。此次课题是建立一个基于Simulink的雷达系统仿真,因为MATLAB的广泛性使用,因此基于其上的雷达系统仿真较易推广。

二、研究主要成果

美国Camber公司的RadarToolkit，用途：AWG．9，APG．65等近20种雷达的系统模拟与仿真。采用比幅测向，提供了陆地环境、海洋环境、气象环境、照射模式、目标模型、敌我识别等模块；可以模拟的雷达效果包括雷达高度/姿态、距离/大气衰减、天线方向图、旁瓣、折射与地球球面影响、地形/目标的遮挡效应、海面状态、海岸增亮、地形/目标外形效果、表面反射/散射、闪烁、干扰等；可以模拟的雷达参数与信号处理效果包括：信号频率、天线、雷达分辨力、距离范围、脉冲宽度、PRF、接收机噪声、扫描转换效应、频带宽度、发射功率、接收机增益、干扰、稳定性等。

英国DERASea Systems的海军雷达计算机仿真平台．NaRCoSiS，可用于MESAR2、Sampson、T996EMAR等多种雷达的评估与分析，也可以与其他软件接口提供雷达监测输出。可以模拟多种天线模式，大气衰减效应，多径效应，衍射效应：模拟的回波包括目标，地杂波、’海杂波和云雨杂波等，还有噪声、干扰和其他损失：模拟的雷达处理包括MTI，脉冲多普勒处理，CFAR和目标监测等；PPI显示和A．Scope显示。计算监测概率。

国内关于雷达系统模拟软件的研制报道相对较少，电子科技大学的朱持恒、邓强、宋海英等研究了一种基于系统仿真软件SPW，在工作站上实现的脉冲多普勒雷达信号处理系统的仿真软件；徐喜安研究了比幅和差单脉冲雷达部分组件的仿真；张伟研究了基于vc++的频相扫三座标雷达软件仿真系统。

三、发展趋势

雷达系统功能的发展，需要各种相关技术的支持，甚至要求某些技术有所创新与突破，其中包括雷达新概念、信息处理、天线、信号生成与编码、发射与接收等。

从功能需求的发展可以看出，雷达新概念将应运而生，包括：1、多站与组网雷达。这种雷达具有较强的抗干扰、抗摧毁、抗低空突防以及抗隐身能力，备受各国关注。2、分布式多传感器系统。同单传感器系统相比，其系统性能、可靠性、抗损性及生存能力都有很大提高。3、宽带、低截获率等新波形。它具有较快数据速率、较长目标照射时间、较高精度与较短反应时间。4、多波束雷达。它利用并行多波束技术，功能更加强大，能够更好地利用先进信息处理技术来识别目标。

信息管理与处理算法(如从杂波中提取目标、时空自适应处理、探测前跟踪、波形与扫描智能管理)将是制约雷达性能的关键因素。数据处理是雷达系统的核心，实现波形优化所要求的处理能力比现有能力高1个数量级。

有源天线具有设计灵活、自适应控制等优点，可以更好用于多主体操作。对于大多数先进雷达系统而言，必须要有多功能操作所需的低厚度/宽带有源天线。它们将提供优化监视、搜索及识别模式所需的、完全自适应的多种波形。

从杂波中探测隐身目标必需要有高纯度的本机振荡器。微型数字波形发

生器将面世，它通过数一模转换器的优化使用得到所需的光谱纯度。具有宽带/窄带宽能力的模拟一数字编码技术将用于波形灵活性更高的场合以及最后阶段的信号压缩。

对于未来多功能雷达研制而言，固态功率放大器至关重要，射频前端封装与集成也是必需的。射频光电子技术可能是多信道系统信号分发的唯一可用技术。

四、存在问题

由于EDA平台如SPW和SystemView,这些软件专业性很强,而且价格较贵,因此基于这些平台的雷达系统仿真库也较难推广。而现在虽然有一个更加开放的仿真平台Matlab软件，但是还没有一套完整的系统的基于Simulink 的雷达系统仿真库，需要逐步完善。以便于学生更好的学习及研究。

五、主要参考文献

[1]丁鹭飞、耿富录．雷达原理．西安电子科技大学出版社，1997．

[2]王小光, 唐宏, 高山, 王波．基于Simulink的机载PD雷达系统的建模与仿真．空军工程大学导弹学院，2007，37（5）：78-82．

[3]毛祺．相位和差单脉冲雷达仿真研究．电子科技大学硕士学位论文，2008．

[4]孙晓闻，张林让，吴顺君．脉冲多普勒雷达信号处理系统的仿真．系统仿真学报，2002, 14(11): 1555-1558．

[5]张娟，张林让，吴顺君．基于Matlab/Simulink的雷达系统建模与仿真．“第十届全国遥感遥测遥控学术研讨会”论文集。

[6]刘承禹．雷达模拟器系统软件研究．国防科学技术大学硕士学位论文，2003．

[7]邓云．机载脉冲多普勒雷达系统模拟．西北工业大学硕士学位论文，2003．

[8]杨万海．雷达系统建模与仿真．西安电子科技大学出版社，2007．

[9]张友明,汪学刚．雷达系统，2006．

[10] 吴枫．基于PC的雷达系统建模与仿真．西安电子科技大学,2002. 44-49．

[11] 姚俊, 马松辉．Simulink建模与仿真．西安电子科技大学出版社,