舰载单脉冲跟踪雷达数学建模与仿真
第28卷 第6期 指挥控制与仿真 V ol.28 No.6 2006
年12月 Command Control &
Simulation Dec.2006 文章编号
1673-3819(2006)06-0005-04
舰载单脉冲跟踪雷达数学建模与仿真
李素民
1
李 鲲
2
1
南京航空航天大学江苏 南京
2100162华中光电技术研究所
湖北 武汉
430074
摘
要根据典型舰载单脉冲跟踪雷达的组成及工作原理介绍一种舰载单脉冲跟踪雷达仿真建模方法重点描述了仿真原理及仿真模型组成介绍了雷达信号特性仿真雷达伺服系统仿真雷达信号处理系统仿真
等关键环节的数学仿真模型
结合仿真软件功能需求
给出了软件结构软件运行流程等仿真软件设计要点
关键词
跟踪雷达仿真数学建模软件设计 中图分类号E974 文献标识码 A
Modeling and Simulation for Shipborne Mono-Pulse Tracking Radar
LI Su-min 1, LI Kun 2
(1. Nanjing University of Aeronautic s and Astronaution, Nanjing 210016, China
2. Opti-Electronic Research Institute, Wuhan 222006, China)
Abstract: A method for modeling and simulation is introduced in this paper in the basis of components and
working principles of typical shipborne mono-pulse tracking radar. The simulation principles and the mathematical model is described, and then, the key models of simulations such as signal characteristics, servo systems and signal process system are followed. Finally, considering the requ irements of software function for simulation, the key points of design for software configuration and software flow chart are presented.
Key words: shipborne mono-pulse tracking radar mathematical models
simulation software
仿真技术是以相似原理
系统技术信息技术以及仿真应用领域的有关专业技术为基础以计算
机系统与应用有关的物理效应设备及仿真器为工
具
利用模型对系统进行研究的一门多学科的综合
性的技术
在武器装备研制的各个阶段
系统仿真都能发挥其特有的作用
可行性论证阶段
通过数
学仿真可研究武器系统战术技术指标的合理性和技
术方案的可行性
方案论证阶段
通过数学仿真或
半实物仿真比较和选择武器系统总体方案验证技
术方案和关键技术攻关成果并选定总体和分系统
的主要性能参数
系统设计阶段
通过仿真验证系
统设计的正确性合理性
[1]
雷达是一种目标跟踪探
测设备
它利用目标对电磁波的反射现象来发现目
标并测定其位置与其它探测设备相比
雷达探测
距离远测量精度高基本上不受昼夜和气象条件
限制
因此是舰载武器系统必备的目标跟踪探测设备
而单脉冲跟踪雷达是一种最常见的舰载跟踪雷
达类型为了给舰载武器系统的研究提供更好的仿真支持
建立高逼真度的仿真环境
对舰载单脉冲
跟踪雷达仿真技术的研究显得非常重要
收稿日期2006-07-16
修回日期2006-08-02 作者简介
李素民1965-女河南安阳人
研究员
研究领域为系统建模与仿真技术
李 鲲
1977-女
硕士研究生
1 仿真建模
仿真是通过建立系统模型数学模型物理效
应模型或数学物理效应模型并对所研究的实际或设想的系统进行试验研究的方法或过程典型的系统仿真过程包括系统模型建立仿真模型建
立
仿真程序设计模型确认仿真试验和数据分
析处理等由此可见仿真技术的核心是模型物理的数学的或非数学的的建立
验证和试验运
行技术
1.1 仿真对象简介
本文研究的仿真对象是典型舰载单脉冲跟踪雷达采用比幅单脉冲工作体制天线类型为卡塞格
伦单脉冲天线具有脉间频率捷变MTD 信号处理
等抗干扰技术
在目标指示引导下雷达能够迅速地捕获跟踪目标
送出目标定位数据和误差数据能有效精确地跟踪掠海飞行的反舰弹道低空/超低空飞机以及海上舰艇目标具有较强的抗干扰能力
可在复杂的电子环境中稳定精确地跟踪目标 1.2 仿真建模方法
仿真模型的建立方法有多种机理建模方法辨识建模方法模糊建模方法神经网络建模方法和模糊神经网络建模方法等[2]我们采用机理建模方法建立舰载单脉冲跟踪雷达仿真模型
万方数据
建模与仿真
第1章建模与仿真的基本概念 参照P8例子，列举一个你相对熟悉的简单实际系统为例，采用非形式描述出来。 第2章建模方法论 1、什么是数学建模形式化的表示？试列举一例说明形式化表示与非形式化表示的区别。 模型的非形式描述是说明实际系统的本质，但不是详尽描述。是对模型进行深入研究的基础。主要由模型的实体、包括参变量的描述变量、实体间的相互关系及有必要阐述的假设组成。模型的非形式描述主要说明实体、描述变量、实体间的相互关系及假设等。 例子：环形罗宾服务模型的非形式描述： 实体 CPU，USR1，…，USR5 描述变量 CPU:Who,Now(现在是谁)----范围{1,2,…,5}; Who.Now=i表示USRi由CPU服务。 USR：Completion.State（完成情况）----范围[0，1]；它表示USR完成整个程序任务的比例。参变量 X-----范围[0，1]；它表示USRi每次完成程序的比率。 i 实体相互关系 （1）CPU 以固定速度依次为用户服务，即Who.Now为1，2，3，4，5，1，2…..循环运行。 X工作。假设：CPU对USR的服务时间固定，不（2）当Who.Now=I,CPU完成USRi余下的 i X决定。 依赖于USR的程序；USRi的进程是由各自的参变量 i 2、何谓“黑盒”“白盒”“灰盒”系统？ “黑盒”系统是指系统内部结构和特性不清楚的系统。对于“黑盒”系统，如果允许直接进行实验测量并通过实验对假设模型加以验证和修正。对属于黑盒但又不允许直接实验观测的系统，则采用数据收集和统计归纳的方法来假设模型。 对于内部结构和特性清楚的系统，即白盒系统，可以利用已知的一些基本定律，经过分析和演绎导出系统模型。 3、模型有效性和模型可信性相同吗？有何不同？ 模型的有效性可用实际系统数据和模型产生的数据之间的符合程度来度量。它分三个不同级别的模型有效：复制有效、预测有效和结构有效。不同级别的模型有效，存在不同的行为水平、状态结构水平和分解结构水平的系统描述。 模型的可信度指模型的真实程度。一个模型的可信度可分为： 在行为水平上的可信性，即模型是否重现真实系统的行为。 在状态结构水平上可信性，即模型能否与真实系统在状态上互相对应，通过这样的模型可以对未来的行为进行唯一的预测。 在分解结构水平上的可信性，即模型能否表示出真实系统内部的工作情况，而且是惟一表示出来。 不论对于哪一个可信性水平，可信性的考虑贯穿在整个建模阶段及以后各阶段，必须考虑以下几个方面： 1在演绎中的可信性。2在归纳中的可信性。3在目的方面的可信性。 4、基于计算机建模方法论与一般建模方法论有何不同？（P32） 经典的建模与仿真的主要研究思路，首先界定研究对象-实际系统的边界和建模目标，利用已有的数学建模工具和成果，建立相应的数学模型，并用计算装置进行仿真。这种经典的建
单脉冲雷达
雷达大作业 单脉冲雷达在测角方面的应用 班级： 1302019 姓名： 指导教师：魏青
一、引言 1、背景 对目标的定向，是雷达的主要任务之一，单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。之所以叫“单脉冲”，是因为这种方法只需要一个目标回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息。单脉冲技术由于其良好的测角、角跟踪性能和抗干扰能力，因此除了在跟踪雷达中应用之外，还广泛应用到各种武器平台的控制雷达当中。本文分析了标定方法确定天线方向图信息的理论有效性，给出利用标定结果进行宽带单脉冲测角的方法。 2、简介 宽带单脉冲雷达是将传统的单脉冲雷达加载宽带信号。在宽带信号观测下，目标可认为由一系列孤立的散射点组成。从而宽带单脉冲雷达测角实际上是测定一系列散射点的角度。宽带单脉冲雷达测角具有广泛的应用价值，除了标跟踪，还可以应用于三维成像。根据对宽带单脉冲测角的基本原理分析可知，天线方向图在测角中发挥了重要的作用，目前的文献在讨论宽带单脉冲测角时，通常都是采取与文献类似的方法: 根据理论模型，设定方向图函数。对于实际的宽带单脉冲雷达系统，方向图函数通常并不是严格的满足理论模型。此外，精确测量实际雷达系统的方向图际雷达系统进行标定来为测角提供必要的方向图信息。 二、单脉冲雷达的自动测角系统中的优势 1、角度跟踪精度 与圆锥扫描雷达相比，单脉冲雷达的角度跟踪精度要高得多。其主要原因有以下两点： 第一，圆锥扫描雷达至少要经过一个圆锥扫描周期后才能获得角误差信息，在此期间，目标振幅起伏噪声也叠加在圆锥扫描调制信号（角误差信号）上形成干扰，而自动增益控制电路的带宽又不能太宽，以免将频率为圆锥扫描频率的角误差信号也平滑掉，因而不能消除目标振幅起伏噪声的影响，在锥扫频率附近一定带宽内的振幅起伏噪声可以进入角跟踪系统，引起测角误差。而单脉冲雷达是在同一个脉冲内获得角误差信息，且自动增益控制电路的带宽可以较宽，故目标振幅起伏噪声的影响基本可以消除。 第二、圆锥扫描雷达的角误差信号以调制包络的形式出现，它的能量存在于上、下边频的两个频带内，而单脉冲雷达的角误差信息只存在于一个频带内。故圆锥扫描雷达接收机热噪声的影响比单脉冲雷达大一倍。单脉冲雷达的角跟踪精度比圆锥扫描雷达的要高一个量级，约为0.1-0.2密位。
武汉理工大学数学建模与仿真论文
武汉理工大学2014年数学建模课程论文题目：金属板的切割问题 姓名：李冬波 学院：自动化学院 专业：自动化 学号：012121136329 选课老师：何朗 2014年6月22日
摘要 金属板的切割问题要求对金属板的切割方式进行构思，希望通过数学可以达到效率较高、成本较低的可能性。应该先通过穷举的方法找到所有可能性，在所有可能性中保留最优的可能性。所谓最优即效率较高、成本较低的可能。 在确立了6种切割模式的基础上，再建立非线性规划的数学模型，以模式为基点，将题中订单需求转化为求解金属原料此目标函数的约束条件。在通过LINGO软件的数学规划模型求解功能求解出目标函数值，并通过检验证明，该模型求解出的最少原料使用量与具体切割模式是完全满足题目要求的。 关键词：切割模式、非线性规划、 LINGO
目录 一、问题重述 ------------------------------4 二、问题假设 ------------------------------4 三、模型建立----------------------------------------------5 符号说明------------------------------------------------5 建立模型------------------------------------------------5 四、模型求解----------------------------------------------6 五、求解结果---------------------------------------------7 六、结果检验分析---------------------------------------7 七丶结论-----------------------------------------------8 八、参考文献---------------------------------------------8
基于Web的DLD—100A型单脉冲二次雷达远程监控系统
基于Web的DLD—100A型单脉冲二次雷达远程监控系统 基于Web的航管二次雷达的远程监控可供雷达维护人员远程的掌握雷达的运行状态、故障情况，便于即使的采取措施，保障雷达的正常运行。本项目主要探讨了运用Tomcat架构的服务器为远程客户端提供雷达数据接入。这样可以达到远程监控二次雷达运行情况的目的。 标签：单脉冲二次雷达；Tomcat；远程监控 引言 中国民航飞行学院广汉机场二次雷达站是国家重点建设工程项目，使用的是中国电子科技集团公司南京十四所研发的DLD-100A单脉冲二次雷达。该二次雷达在本地有两个监控席位，用网线分别接到两台电脑上进入雷达监控软件。该监控席位主要是为雷达站值班人员提供实时的雷达原始数据，方便对雷达的运行状态进行监控。雷达维护人员除了在雷达站本地观察雷达运行状态外，不能进行远程监视，给日常维护工作带来一定的限制。如果能通过网络解决对雷达本地的原始数据监视，维护人员可以远程的掌握雷达的运行状态、故障情况，便于即使的采取措施，保障雷达的正常运行。 1 课题描述 国内外对雷达远程监控的研究比较多，主要有基于硬件传输的远程监控和基于单片机的远程监控系统的研究。上述研究均需要有专有通信设备、通信线路的支持，成本都比较高，设计不灵活，不易改进等缺陷。 现今Internet的技术的高度发展，数据通过Internet可以方便传输到任何地方。基于WEB的雷达监视能通过网络解决对雷达本地的原始数据监视，维护人员可以在任何可以上网的地方掌握雷达的运行状态、故障情况，便于及时的采取措施，保障雷达的正常运行。 基于web的远程控制软件开发毕业设计的主要任务是要求能够从web的远程监视并控制二次雷达运行状况。采用服务器（Server），客户端（Client）模式，使用Tomcat服务器上运行JSP（Java Server Pages）和Servlet（一种服务器端的Java应用程序，实现基本的远程监视控制要求。 2 相关技术 2.1 Tomcat 服务器 是一个免费的开放源代码的Web 应用服务器。Tomcat 运行时占用的系统资源小，扩展性好，支持负载平衡与邮件服务等开发应用系统常用的功能；而且它还在不断的改进和完善中，任何一个感兴趣的程序员都可以更改它或在其中加入
单脉冲雷达理以及应用
单脉冲定向原理 对目标的定向，即测定目标的方向，是雷达的主要任务之一。单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。所谓“单脉冲”，是指使用这种方法时，只需要一个目标回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息。根据从回波信号中提取目标角信息的特点，可以将单脉冲定向分为两种基本的方法：振幅定向法和相位定向法，分别见于下图。除了上述两种方法外，由它们合成的振幅—相位定向法（或称为综合法）也得到了广泛的应用。 图2-1 单脉冲振幅定向法 图2-2单脉冲相位定向法 2.1 振幅定向法 振幅定向法是用天线接收到的回波信号幅度值来进行角度测量的，该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类，其中等信号法又可以分为比幅法和和差法。 如图所示，平面两波束相互部分交叠，其等强信号轴的方向已知，两波束中心轴与等强信号轴的偏角0θ也已知。假设目标回波信号来向与等强信号轴向的夹角为θ，天线波束方向图函数为F(θ)，则两个子波束的方向图函数可分别写成 ()()()???-=+=θθθθθθ02 01)(F F F F （2-1） 两波束接收到的目标回波信号可以表示成：
()()()()()()???-==+==θθθθθθθθ022 011F K F K u F K F K u a a a a （2-2） 其中a K 为回波信号的幅度系数。 对于比幅法，直接计算两回波信号的幅度比值有： ()()()() θθθθθθ-+=0021F F u u （2-3） 根据上式比值的大小可以判断目标回波信号偏角θ的方向，再通过查表就可以估计出θ的大小。 对于和差法，由()θ1u 和()θ2u 可计算得到其和值()θ∑u 及差值()θ?u 分别如下: ()()()()()()()()()()()()???--+=-=-++=+=? ∑θθθθθθθθθθθθθθ00210021F F K u u u F F K u u u a a （2-4） 其中()()()θθθθθ-++=∑00)(F F F 称为和波束方向图； ()()()θθθθθ--+=?00)(F F F 称为差波束方向图。 若θ很小（在等强信号轴附近），根据泰勒公式可以将 ()θθ+0F 和()θθ-0F 展 开近似为： ()()()()()()()()()()()()???'-=+'-=-'+≈+'+=+θ θθθθθθθθθθθθθθθθθ002000002000F F o F F F F F o F F F 进一步可以得到： ()()()()???'≈≈? ∑θθθθθ0022F K u F K u a a （2-5） 归一化和差信号值可得: ()()()() υθθθθθθ='=∑?00F F u u (2-6) 其中()()00θθυF F '= 是天线方向图在波束偏转角0θ处的归一化斜率系数。
一次雷达和二次雷达
１ 一次雷达与二次雷达 二次雷达与一次雷达基本上是并行发展的。与一次雷达相比，二次雷达有回波强、无目标闪烁效应、询问波长与应答波长不等的特点，从而消除了地物杂波和气象杂波的干扰。单脉冲技术应用于二次雷达，可以方便地基于多个波束对目标测量，进而有效地增加数据冗余度，提高角度测量的精度。对应答处理而言，单脉冲技术的应用，大大提高了在混叠或交织情况下对应答码的解码能力，使单脉冲二次雷达与常规二次雷达相比实现了一次质的飞跃。 二次雷达与一次雷达的根本区别是工作方式不同。一次雷达依靠目标对雷达发射的电磁波的反射机理工作，它可以主动发现目标并对目标定位；二次雷达则是在地面站和目标应答机的合作下，采用问答模式工作。目前的航管二次雷达共有七种询问模式，分别称为１、２、３／Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ和Ｓ模式。根据询问脉冲Ｐ１与Ｐ３的间距决定（Ｓ模式除外）各种询问模式。 机载应答机发出的应答码由１６个信息码位组成，这些码位的代号依次是 Ｆ１、Ｃ１、Ａ１、Ｃ２、Ａ２、Ｃ４、Ａ４、Ｘ、Ｂ１、Ｄ１、Ｂ２、Ｄ２、Ｂ４、Ｄ４、Ｆ２ 和ＳＰＩ。每个码位都有两种状态，即有脉冲或无脉冲。有脉冲时为“１”，无脉冲时为“０”。Ｆ１与Ｆ２的０．５电平处的脉冲前沿间隔为２０．３±０．１μｓ，称为框架脉冲，它们是二次雷达应答信号的标志脉冲，均恒为“１”状态。Ｘ位是备用状态，恒为“０”。两个框架脉冲（Ｆ１与Ｆ２）之间的１２个信息码位，可以编成４ ０９６个独立的应答码。ＳＰＩ是特殊定位识别码，当两架飞机相互接近或者应答码相同时，调度员可以要求其中的一架飞机在已回答的１２个码位基础上再增加一个ＳＰＩ脉冲，以便准确识别。二次雷达应答信号组成如图１所示。 ２ 应答处理器系统组成 单脉冲二次雷达应答信号处理的基本流程如图２所示。 在视频预处理器中，和与差支路的∑、△视频信号，经Ａ／Ｄ转换器进行数字化处理后，变成两组８位的数字信号传送给应答处理机；将∑接收单元与△接收单元的信号经相位鉴别器，生成表示目标在波束中心左侧或右侧的轴向指示信号ＢＩ（２位），送应答处理器；∑与ΩＳＬＳ（１位）；接收信号 经６ｄＢ检测、反窄处理、二分层产生ＰＳＶ（处理后的和视频，１位）。视频预处理器产生上述信号并输入给应答处理机，进行框架检测、和差比计算、码装配等处理，最终形成应答报告输出给点／航迹处理计算机。应答处理机系统的组成如图３。 在应答处理机中选用了Ｌａｔｔｉｃｅ公司的ＥＰＬＤ作为主处理芯片（ｉｓｐＬＳＩ１０３２Ｅ）。该芯片有６４个Ｉ／Ｏ端，８个指定输入端，６ ０００个逻辑门，１９２个寄存器，最大时延≤１２ｎｓ，通过简单的５线接口，即可用ＰＣ机对线路板上菊花链结构的最多８个芯片进行编程。ＰＣ１０４是嵌入式计算机，其ＣＰＵ是一片兼容的６４位第六代处理器，运行速度可达３００ＭＨｚ，其图形处理器可支持各种ＬＣＤ及ＴＦＴ显示屏，同时支持ＰＳ／２键盘、ＰＳ／２鼠标、两串行接口、一并行接口、ＵＳＢ接口、声卡功能。 应答处理机的工作原理：１位ＰＳＶ、８位和视频、８位差视频、２位轴向指示及１位接收旁瓣抑制信号，在经过输入缓冲并与系统时钟信号同步后，其中的ＰＳＶ信号进入边沿产生电路，所产生的前沿延迟一个框架时间（２０．３μｓ）后与未延迟的前沿信号相与给出目标框架，启动４个解码器中处于空闲状态的装配器开始解码工作，产生解码需要的定时脉冲序列。同时和视频、差视频、轴向指示、旁瓣抑制信号送入视频采样电路，经过视频采样产生的ＳＶＡ（和视频幅度）和ＤＶＡ（差视频幅度）经和差比计算电路产生ＳＤＲ值，ＳＶＡ、ＤＶＡ、ＳＤＲ送数字寄存器进行延迟，延迟及未延迟的ＳＶＡ、ＳＤＲ、轴向指示、接收旁瓣抑制和目标前沿信号一起送入代码装配器，在定时脉冲的作用下，对目标应答信息进行解码、去除幻影应答、解旁瓣应答和军事告急应答。经过进一步相关、确认和修正后，将目标的ＳＶＡ和ＳＤＲ代码、综合的代码置信度信息及一些标志信息送代码装配总线，在输出控制的情况
振幅和差单脉冲雷达
振幅和差单脉冲雷达振幅和差单脉冲雷达在自动测角中的应用 姓名： 学号： 2014-12-20 西安电子科技大学 信息对抗
摘要： 在雷达系统中，为了确定目标的位置，不仅需要知道距离参量，同时也需要知道目标的空间方位，为此需要知道目标的方位角和俯仰角。雷达测角的物理基础是电磁波在均匀介质中沿直线传播和雷达天线具有方向性。测角的方法可分为振幅法和相位法两大类。在雷达测角中，为了快速地提供目标的精确坐标值，要采用自动测角的方法。自动测角时，天线能自动跟踪目标，同时将目标的坐标数据传送到计算机中。在自动测角系统中，有一种典型的方式——单脉冲自动测角系统。单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法，单脉冲雷达的种类很多，最常用的是振幅和差单脉冲雷达。 关键字：雷达自动测角系统振幅和差单脉冲雷达 一、单脉冲雷达 什么是单脉冲雷达？ 单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，从而实现对目标的测量和跟踪。 单脉冲雷达通常有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类（本次只研究振幅比较法）。它有较高的测角精度、分辨率和数据率，但设备比较复杂。单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。在军事上主要用于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等；在民用上主要用于中交通管制。 二、振幅和差单脉冲雷达 振幅定向法是用天线接收到的回波信号幅度值来进行角度测量的，该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类，其中等信号法又可以分为比幅法和和差法。此次试验只研究和差式雷达。
单脉冲雷达角度跟踪技术研究
单脉冲雷达角度跟踪技术研究 【摘要】简单介绍了单脉冲雷达的特点及工作原理，重点分析了多部干扰机对单脉冲雷达的角度干扰问题，并对相干干扰和非相干干扰的干扰效果进行了讨论，指出两点源非相干干扰是实际工程中一种比较理想的干扰方式。 【关键词】单脉冲雷达、角度跟踪、相干干扰、非相干干扰 一、引言 对雷达进行干扰要对准雷达的四个系统：显示系统、距离跟踪系统、速度跟踪系统和角度跟踪系统。在雷达发展的早期，只要对前三个系统中的一个(或两个)系统进行有效地干扰，就可达到破坏雷达角跟踪系统正常工作的目的。现在随着新体制雷达的出现和抗干扰技术的不断提高，尤其是单脉冲雷达体制的出现，使很多干扰技术难以奏效。本文以振幅和差式单脉冲雷达为例，讨论了用多部干扰机对单脉冲雷达实施干扰的情况。 二、分析 1．单脉冲雷达 ◆定义 单脉冲雷达是指由单个回波脉冲即可获得目标空间角信息的雷达。 ◆特点 单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它有较高的测角精度、分辨率和数据率，但设备比较复杂。单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。美国、英国、法国和日本等国军队大量装备单脉冲雷达，主要用于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等；在民用上主要用于中交通管制。目前使用的单脉冲雷达基本上都实现了模块化、系列化和通用化，具有多目标跟踪、动目标显示、故障自检、维修方便等特点。 ◆分类 根据从回波中获取角信息的方式(测角法)不同，单脉冲雷达可分为振幅法(比幅)、相位法(比相)和综合法(振幅相位)3种。这3种测角法又可用3种角度鉴
别器(振幅式、相位式、和差式)中的任何一种来获得目标的角度信息，因此综合起来有9种形式的单脉冲雷达系统，其中以振幅和差式单脉冲雷达系统用的最多。通常分为有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类。 工作原理 单脉冲雷达每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，从而实现对目标的测量和跟踪。它具有圆锥扫描雷达所没有的优点：获得角误差信息的时间短(以微秒计算)；不受回波振幅起伏变化的影响；测角精度高(0．1～0．5mil)；测角支路抗幅度调制干扰(如回答式倒相干扰)的能力强。振幅和差式单脉冲雷达系统的基本工作原理：将两个比幅天线方向图所得的幅度不同的信号经过和差变换器之后，再把和信号(U∑ )、差信号(U△ )加到鉴相器得出差信号。 2 雷达角跟踪技术 2．1 信号处理和测量技术 PD采用一种合适的且可以适当改变的配置方式及数据处理算法，可成功的实现跟踪低仰角目标。假定一种处理算法，地面的反射系数应有一个确定的模型(如镜面反射和几何光学原理)，重要的是要估计这样的算法偏离假定的反射模型的灵敏度如何。在一个真实系统中，这样的偏差肯定会发生。即使是光滑的镜面表面(理想的镜面反射)，当雷达位于几倍天线直径大的该表面时，由物理光学原理即菲涅尔区，也需要校正。关键的问题是，在反射的雷达信号中有多少是未知量，要确定这些未知量，雷达需要测量的量是多少，很明显，在多路径效应下，未知数的数量会增加。雷达必须做更多的测量才能获得反射平面的信息以鉴别目标的真实仰角。但是更多的工作是需要找到最优的算法，需要确定它们对不同反射系数模型的灵敏度。
单脉冲雷达设计
1 雷达距离方程: 其中, P t 为发射功率，G 为天线增益，σ为目标雷达横截面积，λ为传播波长，S min 为最小可检测信号。但是由于： （1） 最小可检测信号的统计特征（接收机噪声决定）。 （2） 目标雷达横截面积的起伏和不确定性。 （3） 雷达系统的损耗。 （4） 地球表面和大气层引起的传播效应。 因此，距离指标必须包括雷达探测一个特定距离上规定目标的概率，且在无目标回波出现时有规定的虚假检测概率。雷达作用距离将是检测概率P d 和虚警概率P fa 的函数。 检测概率和虚警概率是由用用户对系统的要求所确定。根据确定的检测概率和虚警概率，可以求出最小的信噪比S/N 。 关于三者之间的关系，Albersheim 研究出一个简单的检经验公式： S/N=A+0.12AB+1.7B 注：信噪比是一个数字，不用dB 表示。 式中: A=ln[0.62/P fa ]和B=ln[P d /(1-P d )] 2 脉冲积累对检测性能的改善： 多个脉冲积累后可以有效提高信噪比，从而改善雷达的检测能力。实际情况下，利用检波后积累都存在积累损耗。 利用统计检测理论，可以求得检波后积累效率和所要求的每个脉冲信噪比（S/N ）n ,积累损耗和积累改善因子可由书本查出，他们()4max 322max 422min 44R G P R A P S P t r t i r πσλπλσ===
只随检测概率和虚警概率稍稍变化。 如果同样的n个脉冲由理想的检波后积累器积累，得到信噪比要小于单个信噪比的n倍。则存在损耗，检波后积累效率可定义为： E i(n)=(S/N)1/n(S/N)n 积累损耗（dB）定义为: L i(n)=10log[1/E i(n)] 积累n个脉冲后，雷达方程为： R max4=P t GA eσ/(4π)2kT0BF n(S/N)n 方程中除（S/N）n是n个要积累的相同脉冲中每个脉冲的信噪比以外，其余参数与先前使用相同。当n为确定参数时，查询表可得E i(n)。每个脉冲信噪比可由Albersheim经验公式得到： (S/N)n=-5lg n +[6.2+4.54/(n-0.44)0.5]*lg(A+0.12AB+1.7B) 积累损耗或效率是理论上的损耗，在雷达中用于实现积累过程的实际方法也会引起损耗。 3 匹配滤波器接收机： 定义：雷达接收机输出信号峰值-噪声（功率）比最大将使目标可检测性最大，能做到这一点的线性网络称为匹配滤波器。 匹配滤波器的冲击响应函数：h(t)=G a s(t m-t) 总结： （1）匹配滤波器的输出峰值信号-平均噪声比仅与接收信号的总能量和单位带宽的噪声功率有关。 （2）最大输出信噪比：2E/N
振幅和差单脉冲雷达
[文档标题] [文档副标题] 姓名： 学号： 摘要： 在雷达系统中，为了确定目标的位置，不仅需要知道距离参量，同时也需要知道目标的空间方位，为此需要知道目标的方位角和俯仰角。雷达测角的物理基础是电磁波在均匀介质中沿直线传播和雷达天线具有方向性。测角的方法可分为振幅法和相位法两大类。在雷达测角中，为了快速地提供目标的精确坐标值，要采用自动测角的方法。自动测角时，天线能自动跟踪目标，同时将目标的坐标数据传送到计算机中。在自动测角系统中，有一种典型的方式——单脉冲自动测角系统。单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法，单脉冲雷达的种类很多，最常用的是振幅和差单脉冲雷达。 关键字：雷达 自动测角系统 振幅和差单脉冲雷达 一、 单脉冲雷达 什么是单脉冲雷达？ 单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，从而实现对目标的测量和跟踪。 单脉冲雷达通常有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类（本次只研究振幅比较法）。它有较 高的测角精度、分辨率和数据率，但设备比较复杂。单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。在军事上主要用 于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等；在民用上主要用于中交通管制。 2014-12-20 信息对抗
数学建模心得体会3篇
竭诚为您提供优质的服务，优质的文档，谢谢阅读/双击去除 数学建模心得体会3篇 通过对专题七的学习，我知道了数学探究与数学建模在中学中学习的重要性，知道了什么是数学建模，数学建模就是把一个具体的实际问题转化为一个数学问题，然后用数学方法去解决它，之后我们再把它放回到实际当中去，用我们的模型解释现实生活中的种种现象和规律。 知道了数学建模的几点要求：一个是问题一定源于学生的日常生活和现实当中，了解和经历解决实际问题的过程，并且根据学生已有的经验发现要提出的问题。同时，希望同学们在这一过程中感受数学的实用价值和获得良好的情感 体验。当然也希望同学们在这样的过程当中，学会通过实际上数学探究本身应该说在平时教学当中，老师有些在课堂上也是这样教学的，他更重要的意义就是引导老师增加一种教学方式，首先就是这个问题就是有点儿全新性，解决的方案不是很明了，这样学生要有一个尝试，一个探索的过程查询
资料等手段来获取信息，之后采取各种合作的方式解决问题，养成与人交流的能力。 实际上数学探究本身应该说在平时教学当中，老师有些在课堂上也是这样教学的，他更重要的意义就是引导老师增加一种教学方式，首先就是这个问题就是有点儿全新性，解决的方案不是很明了，这样的话学生要有一个尝试，一个探索的过程。数学探究活动的关健词就是探究，探究是一个活动或者是一个过程，也是一种学习方式，我们比较强调是用这样的方式影响学生，让他主动的参与，在这个活动当中得到更多的知识。 探究的结果我们认为不一定是最重要的，当然我们希望探究出来一个结果，通过这种活动影响学生，改变他的学习方式，增加他的学习兴趣和能力。我们也关心，大家也可以看到在标准里面，有非常突出的数学建模的这些内容，但是它的要求、定位和为什么把这些领域加到我的标准当中，你应该怎么看待这部分内容。 数学建模学习心得体会 刚参加工作那阵子就接触到“建模”这个概念，也曾对之有过关注和尝试，但终因功力不济，未能持之以恒给力研究，
单脉冲压缩雷达原理
单脉冲角度跟踪技术研究 学生尤阳 班级 0209991班 学号 02099043 专业电子信息工程 学院电子工程学院 西安电子科技大学 2012年5月
一、引言 单脉冲角跟踪系统的方案包括三通道、双通道、单通道单脉冲等。在跟踪系统精度要求不高的系统中，采用单通道单脉冲跟踪系统的设备越来越多，例如业务测控站、遥感地面站、卫星侦察信号接收站、遥测地面站等。较常用的实现方案是在常规双通道的基础上，用低频调制信号对差信号进行四相调制后再与和信号合并，变成一个通道输出，其合成信号只需经包络检波即可得到误差电压。由于进行了通道合并，这种体制不存在和、差通道合并后的相位和增益不一致问题不需要调整通道的相位除低噪放大器（LNA）外所有的设备可以安装在机房，大大提高了设备的可靠性、使用性和维护性，同时减少了设备，造价也大大降低。 二、系统工作原理及误差电压的提取 为了确保系统的G / T 值，应考虑在LNA后进行和、差信号的合成。为了阐明其物理概念，将双通道单脉冲合成为单通道单脉冲的跟踪系统方框图进行简化。简化后的框图如图 1 所示。 图1 跟踪系统框图 设从天馈来的信号为单频信号，在分析时假定天线和、差信道在接收频带内辐射特性保持不变，而且和、差信道及从天线的来波均为理想圆极化波。馈源端口输出和信号的瞬时值为 差信号由方位与俯仰差信号相位正交合成得到为 式中μ为差斜率，A为目标在方位上偏离电轴的角度，E 为目标在俯仰上偏离电轴的角度。 差信号的矢量关系为A = θcosФE = θs i nФ 图 2 双通道单脉冲合成矢量图
由图2，可将ed 变换为 式中Am μθ 为差信号的幅度，其中θ =B A+ 22；φ = tg -1 E / A为差路合成载波的相位，它与A、E 的比例大小有关，可见误差信号包含在幅度Am μθ 和相位φ 之中。 1. 单通道单脉冲的合成跟踪接收系统采用单通道时，和、差信号必须以适当的方式合成，目的是合成后的信号能在终端解调出角误差信息。通常在和、差信号合成前，先对差信号进行四相调制，再与和信号合成。 和、差信号分别经低噪声放大K E 、K ? 后为 差信号经四相调制后为 其中，φ为和、 差信号的相对相位差β（t）周期为 t4 =1/ Ω的信号调相， 在四相调制时有 ～t 调制后的差信号经一定向耦合器与和信号合成，其合成信号为 式中 M 为定向耦合器的耦合系数，一般取 6 ～ 9 dB。 2. 合成信号的解调和误差电压的提取 合成信号经下变频和放大后，频率仍记作ω，将合成信号变换后得：
某型单脉冲雷达跟踪不稳定分析
某型单脉冲雷达跟踪不稳定分析 单脉冲雷达是一种精密测量雷达，主要用于目标识别、精密跟踪测量、火箭和卫星跟踪、导航、地图测绘等，其跟踪是否稳定对于数据获取的精度极为重要，对不稳定跟踪数据进行分析，对于发现解决设备问题起到重要作用。 标签：雷达；跟踪；数据分析 1引言 本论文主要对雷达跟踪不稳定数据进行分析，从而发现设备隐患，对问题解决起到定位作用。在某次跟蹤信标球过程中，开展了C跟踪加偏试验。方位或俯仰单独加偏2mil，方位和俯仰均出现了明显的跟踪抖动现象（随机发散），统计误差电压以1V为中心，在±0.5V范围内随机跳动，取消加偏跟踪，天线跟踪恢复稳定，加偏跟踪误差电压趋势见图1。随后开展光跟加偏试验，现象与主跟加偏基本一致。 2数据分析 以以往跟踪数据作为参考，加偏跟踪误差电压趋势见图2，加偏跟踪状态与正常跟踪状态误差电压幅度相当。本次加偏跟踪时偏置电压随机抖动幅度明显比以往大，且方位/俯仰单独加偏会影响俯仰/方位误差电压的输出。通过多次加偏跟踪数据分析比对，可以说明雷达存在跟踪不稳定问题。 3问题原因分析 场放以下引起天线跟踪加偏抖动可能的原因主要有3个：一是伺服及天线结构问题，二是接收馈线幅相不平衡问题，三是接收通道噪声过大问题。针对这三个原因，做了以下排查工作。 3.1针对伺服天线结构问题开展的排查 ①施放标定求，微光电视四个象限光学加偏2mil跟踪，天线跟踪稳定。②跟踪天宫1号过境目标，S信号四个象限加偏2mil跟踪，天线跟踪稳定。由此可以排除伺服及天线结构问题。 3.2针对接收馈线幅相不平衡问题开展的排查 ①对幅相一致性进行标定，正常。标定结果与之前保持不变，但跟踪加偏抖动现象仍然存在，排除幅相标定错误问题。②使用模拟器定向灵敏度测试功能，长期观察差通道幅度和相位变化情况，均正常，而且四象限加偏时角误差输出稳定无跳变。由此可以初步排除场放以下接收馈线幅相问题。
单脉冲雷达的改进方法
收稿日期225 作者简介刘才斌(2 ),男,湖北公安人,硕士、副教授, 主要研究方向雷达教学与研究。 文章编号:1002206402(2008)增刊20027202 单脉冲雷达的改进方法 刘才斌,王大鹏,张仲华 (武汉军械士官学校,湖北 武汉 430075) 摘 要:单脉冲体制的雷达以其在测角、跟踪方面的优越性,现在被广泛应用于各电子侦察部(分)队。但该体制也由于和、差通道的幅相特性的不一致,产生了测角误差,进而影响了系统的测角及跟踪性能。某型雷达由于在接收机中采用幅度、相位实时自动调整系统,使幅相一致性得到明显的提高,从而使测角误差大大减小。 关键词:单脉冲体制,测角误差,跟踪特性中图分类号:TP 391 文献标识码:A The Si n gle Pulse System Ra da r M ea sur es the Ca pe an d Follows the I m pr ovem en t of the Character ist i c L I U C ai 2bin,W AN G D a 2peng,ZHAN G Zhong 2hua (W uha n O rdnancy N on 2co mm issioned Of f icer A ca de my of PL A ,W uha n 430075,China ) Abstra ct:T he radar of the single pulse syste m th ink s it s in the asp ect s of m easuring t he Cap e and fo llow of super i o r ,now w a s p robed a brigade in each elect ron ics by the ex tensive appl ica t i on 1B u t that system too because of and,differ an inconfo r m ity fo r m utual ly characteristic of the pa ssage,produce to m ea sure the Cap e erro r m argin ,then affected the system m easure the C ape and fol l ow the funct ion 1Som e type rada r becau se of adop t ing the range in rece ive m achine ,m u tua lly an exa ltat ion fo r solidly hour au tom a t ic adjustm ent system ,m aking first m utually the consistency ge ts obvi ously,from but m ake m ea sure the Cap e erro r m argin to let up consum edly . Key words :the single p ulse syste m m easures ,m easure the e rror m argin of the angle ,i mp rovem ent m ethod 引 言 在战场侦察系统中使用的雷达,必须快速且准确地提供单个目标坐标(距离、方位)的精确数值并跟踪目标。 雷达测角的物理基础是电波在均匀介质中传播的直线性和雷达天线的方向性。为了快速地提供目标的精确值,要采用自动测角的方法。当目标方向偏离天线轴线(即出现了 误差角Ε )时,就能产生一误差电压,误差电压的大小正比于误差角Ε,其极性随偏离方向不同而改变。此误差电压经跟踪系统变换、放大、处理后,控制天线向减小误差角的方向运动,使天线轴线对准目标[1]。 图1 雷达和差波束图 单脉冲测角就是确定角度误差所必须的全部信息在单脉冲的基础上获得,单脉冲天线接收的目标回波信号经多模馈源后,在和、差支路中形成和 (2)、差(?)信号。雷达和差波束 图如图1所示。和波束回波信号主要用于作为相位基准以确定信号正负号,差波束回波信号主要用于测角。当目标在波束 (和波束)中心时,左右馈源收 到的回波信号相同,经多模馈 源后和(2)信号最大,差(?)信号为零;当目标偏离和波束中心时,单脉冲天线接收到的回波差(?)信号大小及差(?)信号极性符号代表了目标偏离波束中心的程度和方向。雷达计算机软件据此计算出代表方位误差大小的值,送至伺服系统 V o l .33,Sup p l em ent A p ril,2008 火力与指挥控制 Fire Co nt ro l and Comm and Co n tro l 第33卷增 刊 :2007101:1972:
智慧树知到《数学建模与系统仿真》章节测试答案
第一章单元测试 1、数学模型是对于现实世界的一个特定对象，一个特定目的，根据特有的内在规律，做出一些必要的假设，运用适当的数学工具，得到一个数学结构． A:错 B:对 答案:【对】 2、数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践．即通过抽象、简化、假设、引进变量等处理过程后，将实际问题用数学方式表达，建立起数学模型，然后运用先进的数学方法及计算机技术进行求解，是对实际问题的完全解答和真实反映，结果真实可靠。 A:对 B:错 答案:【错】 3、数学模型是用数学符号、数学公式、程序、图、表等刻画客观事物的本质属性与内在联系的理想化表述. 数学建模就是建立数学模型的全过程(包括表述、求解、解释、检验). A:对 B:错 答案:【对】 4、数学模型(Mathematical Model):重过程；数学建模(Mathematical Modeling):重结果。 A:错 B:对 答案:【错】 5、人口增长的Logistic模型，人口增长过程是先慢后快。 A:错 B:对
答案:【错】 6、MATLAB的主要功能有 A:符号计算 B:绘图功能 C:与其它程序语言交互的接口 D:数值计算 答案:【 符号计算; 绘图功能; 与其它程序语言交互的接口; 数值计算】 7、Mathematica的基本功能有 A:语言功能（Programing Language) B:符号运算（Algebric Computation） C:数值运算（Numeric Computation） D:图像处理（Graphics ） 答案:【语言功能（Programing Language); 符号运算（Algebric Computation）; 数值运算（Numeric Computation）; 图像处理（Graphics ）】 8、数值计算是下列哪些软件的一个主要功能A:Maple
舰载单脉冲跟踪雷达数学建模与仿真
第28卷 第6期 指挥控制与仿真 V ol.28 No.6 2006 年12月 Command Control & Simulation Dec.2006 文章编号 1673-3819(2006)06-0005-04 舰载单脉冲跟踪雷达数学建模与仿真 李素民 1 李 鲲 2 1 南京航空航天大学江苏 南京 2100162华中光电技术研究所 湖北 武汉 430074 摘 要根据典型舰载单脉冲跟踪雷达的组成及工作原理介绍一种舰载单脉冲跟踪雷达仿真建模方法重点描述了仿真原理及仿真模型组成介绍了雷达信号特性仿真雷达伺服系统仿真雷达信号处理系统仿真 等关键环节的数学仿真模型 结合仿真软件功能需求 给出了软件结构软件运行流程等仿真软件设计要点 关键词 跟踪雷达仿真数学建模软件设计 中图分类号E974 文献标识码 A Modeling and Simulation for Shipborne Mono-Pulse Tracking Radar LI Su-min 1, LI Kun 2 (1. Nanjing University of Aeronautic s and Astronaution, Nanjing 210016, China 2. Opti-Electronic Research Institute, Wuhan 222006, China) Abstract: A method for modeling and simulation is introduced in this paper in the basis of components and working principles of typical shipborne mono-pulse tracking radar. The simulation principles and the mathematical model is described, and then, the key models of simulations such as signal characteristics, servo systems and signal process system are followed. Finally, considering the requ irements of software function for simulation, the key points of design for software configuration and software flow chart are presented. Key words: shipborne mono-pulse tracking radar mathematical models simulation software 仿真技术是以相似原理 系统技术信息技术以及仿真应用领域的有关专业技术为基础以计算 机系统与应用有关的物理效应设备及仿真器为工 具 利用模型对系统进行研究的一门多学科的综合 性的技术 在武器装备研制的各个阶段 系统仿真都能发挥其特有的作用 可行性论证阶段 通过数 学仿真可研究武器系统战术技术指标的合理性和技 术方案的可行性 方案论证阶段 通过数学仿真或 半实物仿真比较和选择武器系统总体方案验证技 术方案和关键技术攻关成果并选定总体和分系统 的主要性能参数 系统设计阶段 通过仿真验证系 统设计的正确性合理性 [1] 雷达是一种目标跟踪探 测设备 它利用目标对电磁波的反射现象来发现目 标并测定其位置与其它探测设备相比 雷达探测 距离远测量精度高基本上不受昼夜和气象条件 限制 因此是舰载武器系统必备的目标跟踪探测设备 而单脉冲跟踪雷达是一种最常见的舰载跟踪雷 达类型为了给舰载武器系统的研究提供更好的仿真支持 建立高逼真度的仿真环境 对舰载单脉冲 跟踪雷达仿真技术的研究显得非常重要 收稿日期2006-07-16 修回日期2006-08-02 作者简介 李素民1965-女河南安阳人 研究员 研究领域为系统建模与仿真技术 李 鲲 1977-女 硕士研究生 1 仿真建模 仿真是通过建立系统模型数学模型物理效 应模型或数学物理效应模型并对所研究的实际或设想的系统进行试验研究的方法或过程典型的系统仿真过程包括系统模型建立仿真模型建 立 仿真程序设计模型确认仿真试验和数据分 析处理等由此可见仿真技术的核心是模型物理的数学的或非数学的的建立 验证和试验运 行技术 1.1 仿真对象简介 本文研究的仿真对象是典型舰载单脉冲跟踪雷达采用比幅单脉冲工作体制天线类型为卡塞格 伦单脉冲天线具有脉间频率捷变MTD 信号处理 等抗干扰技术 在目标指示引导下雷达能够迅速地捕获跟踪目标 送出目标定位数据和误差数据能有效精确地跟踪掠海飞行的反舰弹道低空/超低空飞机以及海上舰艇目标具有较强的抗干扰能力 可在复杂的电子环境中稳定精确地跟踪目标 1.2 仿真建模方法 仿真模型的建立方法有多种机理建模方法辨识建模方法模糊建模方法神经网络建模方法和模糊神经网络建模方法等[2]我们采用机理建模方法建立舰载单脉冲跟踪雷达仿真模型 万方数据