机载相控阵雷达模拟器设计与实现

仿真技术

机载相控阵雷达模拟器设计与实现*

梁 红1,高 遐2

(1.南京电子技术研究所, 南京210013; 2.空军装备部, 北京100843)

摘要 机载相控阵雷达模拟器可实现操作员在地面训练空中科目。该文介绍了机载相控阵雷达模拟器的运行计算机网络结构、功能(模拟功能、可控功能、用户界面功能),重点介绍了雷达探测功能仿真软件的模块组成和逻辑流程,着重分析了基于高层体系结构的架构、雷达横截面积和干扰对作用距离的影响等关键技术,最后指出了机载相控阵雷达模拟器今后的研究方向。

关键词 机载相控阵雷达;模拟器;设计;实现

中图分类号:TN958、TN955 文献标识码:A

D esi gn and Imp l e m entation for Sim ul ator of A irborne Phased Array R adar

LI A NG H ong1,GAO X ia2

(1.Nan ji n g Research I nstitute o fE lectron ics Technology, N anjing210013,Ch i n a)

(2.The Equ i p m ent Depart m en,t PLAAF, Be iji n g100843,Ch i n a)

Ab stract The s i m u l a t o r o f a irbo rne phased a rray radar can be used t o tra i n the radar operator on ground.Th i s pape r i n troduces the net wo rk arch itecture of the compu ter t hat the s i m u l a t o r run in the f uncti ons(S i m u l a ti on、Contro l、U I)of si m ulato r of a i r borne phased a rray radar,and also i ntroduces the consisti ng of t he m odule and log ica l flo w cha rt o f the s i m u l ation so ft w are o f radar detecti ng,focuses on t he key technology o fHLA(H i gh L evel A rch itecture)a rchitec t ure,the i m pact of RCS(R adar Corss Section) and i n terference on range,a l so i nd i cates the direc ti on o f the research o f the airborne phased array radar si m u lator.

K ey w ords airborne phased array radar;si m ulato r;design;i m p l em enta tion

0 引 言

利用模拟器替代实装开展训练,可以实现地面训练空中科目,节省费用、安全可靠,其效果与空中训练相近,在特殊情况处置和高强度训练方面甚至超过实装训练。任务训练模拟器就是任务电子系统在地面的仿真模拟训练系统,用于对任务电子系统的操作人员在地面进行技术、战术训练等,以及对任务电子系统记录的数据进行重放、分析和辅助评估。机载相控阵雷达模拟器是任务训练模拟器中的一部分,该模拟器实时模拟机载相控阵雷达在各种工作方式下对空中、海面各类目标的探测功能,实现操作员在地面训练空中科目。

本文介绍了机载相控阵雷达模拟器的功能、设计和关键技术。

1 机载相控阵雷达模拟器的设计

机载相控阵雷达模拟器运行的计算机网络如图1所示。

它由以下各部分组成:

(1)RADARS:雷达探测级模拟器;

(2)MCS:任务计算机;

(3)OW S:操作员工作站;

(4)I FF/SSR:敌我识别/二次雷达设备模拟器;

(5)I N S:惯性导航设备模拟器;

(6)ES M:电子对抗设备模拟器;

(7)COM:通信设备模拟器;

(8)TCD:训练管理台,

其上运行训练管理软件。

图1 雷达模拟器运行计算机网络结构

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第30卷 第8期 2008年8月

现代雷达

M ode rn R adar

V o.l30 N o.8

A ugust2008

*收稿日期:2008 04 12 修订日期:2008 07 28

其中网1为训练网,采用与实装一致的NT _OSE ,网2为导调网,采用H LA -RTI 的接口规范。

雷达模拟器软件由3部分组成:雷达探测功能仿真软件、雷达任务计算机仿真软件,雷达综合显控仿真软件。而雷达任务计算机仿真软件又由4部分组成,分别为自检仿真软件、校准仿真软件、景控制仿真软件和跟踪处理仿真软件。雷达任务计算机仿真软件驻留于图1中的M CS 上,它是雷达的中心控制和数据处理机,完成点迹录取、航迹形成、雷达资源分配、时间能量管理、机内故障自检以及波束扫描控制等,它通过控制总线向各分系统传输波束方向、工作频率、工作方式等工作参数。雷达综合显控仿真软件驻留于图1中的OW S 上,它提供控制雷达的人机界面,以及将雷达搜索跟踪获得的目标信息显示在高分辨率屏幕上。雷达探测功能仿真软件驻留于图1中的RADARS 上,完成各种工作方式下对空中、海面各类目标的探测功能。

本着最大程度与实装一致以及节约成本的原则,景控制仿真软件、跟踪处理仿真软件和雷达综合显控仿真软件直接用实装软件,而自检仿真软件、校准仿真软件和雷达探测功能仿真软件为新开发软件。自检仿真软件的主要功能是对各种自检方式进行仿真应答,支持OW S 对自检模式的操作过程。包括内部状态管理功能、初始化功能、周期自检功能、脱机自检功能、雷达状态上报功能、系统自检功能等。校准仿真软件的主要功能是对各种校准方式进行仿真应答,支持OW S 对校准模式的操作过程。包括状态管理功能、雷达天线阵面校准和测试管理功能、I FF /SSR 天线校准管理功能、校准文件加载功能、电源管理功能等。下面着重讲述雷达探测功能仿真软件的功能和设计。

雷达探测功能仿真软件包括3部分功能,即模拟功能、可控功能、用户界面功能。

1)模拟功能:主要功能是根据训练管理软件发布的场景目标(包括空中、海上等平台和雷达干扰设备)信息,如目标位置、速度、属性(雷达横截面积RCS 等)等参数,模拟在各种工作模式下对雷达对空情、海情的探测级输出。即接收景控制仿真软件发来的景消息,根据实时从导调网读取的目标位置、速度、属性等目标信息,向跟踪处理仿真软件提供检测到的点迹报告等数据。

2)可控功能:实现的功能主要有以下4种:

(1)响应雷达综合显控仿真软件的状态命令,包括初始化、待机、工作、维护、关机等5种状态,以及各状态之间的转换;

(2)接收教员导调区训练管理软件发出的训练进

程控制命令,根据命令使雷达设备模拟器调整到相应

的训练进程状态,并报告命令的执行情况,包括准备命令、开始命令、停止命令、正常报告和异常报告等;

(3)接收训练管理软件通过导调网发送的设备特殊情况设置信息,并模拟产生对应的探测现象信息;

(4)接收训练管理软件通过导调网发送的虚警个数,并模拟虚警环境。

3)用户界面功能:主要功能包括提供地图背景和相应的态势显示,提供简单易操作的人机交互手段包括对地图的缩放、偏心、叠加漫游等,方便对雷达模拟器的干预操作。

为实现以上功能,雷达探测功能仿真软件包含如下模块:

(1)实时接收训练管理台的多个目标模块;(2)实时接收天线波束实时位置和惯导数据模块;(3)产生虚警模块;

(4)常规模式目标和虚警落入雷达波束内的相关处理模块;

(5)特殊模式相关处理模块;(6)坐标转换处理模块;

(7)相关的目标点迹转换成信号处理机的输出数据格式模块;

(8)根据信号形式和参数选择,并进行相应处理模块;

(9)用户界面处理模块。

雷达探测功能仿真软件逻辑流程如图2所示。

图2 雷达探测功能仿真软件逻辑流程

2 关键技术实现

2.1 采用高层体系结构(H igh Level A rch itecture ,

H LA)架构

雷达探测功能仿真软件运行于工控机上,上面有

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现代雷达30卷