机载相控阵雷达模拟器设计与实现
相控阵雷达中频信号模拟器设计与实现
相控阵雷达中频信号模拟器设计与实现作者：张志敏来源：《现代电子技术》2013年第09期摘要：中频信号模拟器是相控阵雷达不可缺少的一个分系统，其设计和实现上有着独特的特点。
采用模拟控制处理器实时接收雷达主控机的控制字的方法，按雷达天线波束指向，判断当前目标是否在波束内。
若在波束内，则按目标距离和工作模板产生相应距离和波形的模拟回波。
模拟器用于雷达系统的自动化监测、雷达各分系统对接试验和模拟试验、操作人员的培训、雷达系统的功能测试和检查以及模拟动态飞行目标。
关键词：相控阵雷达；中频信号模拟器；信号产生器；同步信号中图分类号： TN972⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）09⁃0034⁃03相控阵雷达天线取代了堆积多波速和频率扫描天线，在扫描方向上以高速数字式移相器实现高速电控扫描，充分利用天线波束扫描的灵活性，合理分配能量，可由一个窄波束覆盖整个扫描范围[1]。
相控阵雷达中频模拟器可以提供模拟的多目标信号回波，在雷达研制过程的系统调试中，模拟器产生带有航迹参数（R，A，E及VR）调制的中频回波信号波形，可以为信号处理分系统的调试提供最便捷的信号源。
也为雷达各分系统对接试验和模拟试验、操作人员的培训、雷达系统的功能测试和检查提供模拟动态飞行目标。
模拟器的中频仿真信号经过电缆送到中频接收机。
1 系统组成雷达中频信号模拟器由模拟器组合和电源组合组成，中频信号模拟器组合组成框图如图1所示。
2 中频信号模拟器总体设计中频模拟器主要由反射波形模拟单元、和差支路模拟单元、模拟控制处理器及通信接口几部分组成。
系统工作原理：模拟控制处理器实时接收雷达主控机的控制字，按雷达天线波束指向，判断当前目标是否在波束内，若在波束内，则按目标距离和工作模板产生相应距离和波形的模拟回波[2]。
模拟回波经过四功分后，按天线方向图、目标距离、速度等控制模拟回波的多普勒频率、各路信号幅度、差支路相位，从而模拟出近似真实的雷达回波信号。
基于PowerPC的相控阵雷达模拟器设计
基于PowerPC的相控阵雷达模拟器设计
基于PowerPC的相控阵雷达模拟器设计作者：梁璐来源：《科技视界》 2015年第21期梁璐（中国电子科技集团公司第二十研究所，陕西西安 710068）【摘要】现如今随着雷达技术的不断发展，对雷达的性能测试条件往往会受到限制，然而模拟器的出现大大节省了时间和成本，而在雷达模拟器的发展过程中，基于VxWorks操作系统的PowerPC平台以其运算速度快，实时性稳定，调试方便等特点成为雷达系统设计的主流，主要从模拟器的组成以及实现进行相关的介绍。
【关键词】模拟器；VxWorks操作系统；PowerPC平台０引言在雷达研制过程中，为了给信号处理分系统提供回波信号波形，目标回波模拟器的存在至关重要。
随着大规模集成电路和数字电路的发展，雷达模拟器可以产生带有航迹信息且更为逼真的多目标回波信号，模拟的雷达回波信号由目标运动轨迹，噪声，杂波等组成，它为前期验证信号处理分系统以及终端开发跟踪动目标的相关算法提供了回波信号源。
同时随着舰载，陆基等雷达性能指标要求的不断提高，对功能实时性要求提出了更高的要求，基于多任务操作系统Vxworks的PowerPc平台在雷达技术软件开发中可以实现实时性、稳定性等方面的要求，应用也越来越广泛，本文针对相控阵雷达的实际应用环境，对雷达软件进行了设计与实现。
1 硬件平台介绍本文的雷达模拟器是基于飞思卡尔最新AltiVec-enabled处理器MPC8640D的硬件平台，在Vxworks操作系统上进行模拟器回波信号的开发。
MPC8640D具有双e600内核，工作主频可达到1GHz,32GFLOPs最高处理能力，有两个DDR2 SDRAM存储器接口，每个CPU连接2个4GBytes DDR2 SDRAM存储器。
模块提供了256Mbytes的带有写保护功能选择的 Flash，用于存储程序和静态信息，板上连接了32KBytes NVSRAM，用于存储启动信息和高优先级的系统信息，在断电时NVSRAM可以自动将数据转存到片内的EEPROM。
雷达模拟器的设计与实现
控 制单 元 、 电视跟 踪系统 、 号源 以及接 口标 准不 仅 信
用 于本 系统 ， 可以用 于其 它雷达 模 拟器 。 还
◆ 灵 活性 ： 运行 模 式 上 ， 以独 立 运 行 、 在 可 也
设备 。雷达模 拟器 是模 拟仿 真技术 与雷 达技 术相结
合 的产物 ， 它通 过 模 拟 的方 法产 生 雷 达操 作 面板 和 显 示器 所 需 的各 种信 号 ， 便在 实 际雷 达 系统 前 端 以 不具 备 的条件 下 ， 够真 实 地描 述 雷 达 的工 作状 态 能 和过程 。随着 计算 机技术 和数 字技 术的不 断发展 和
ＱＵＡＮ Ｈｏ —ｅＷ ＡＮＧ Ｃ ｕ —ｉｇ Ｓ ｈ —ｉｇ Ｚ ｕｄ ， ｈ ｎｐｎ ， ＵＮ Ｓ ｕｙｎ ， ＨＡＮＧ Ｗ ｅ—ｅ ｉｉ ｉ
（ ｄ ａ ｃ ｇ ｎ ｅｉｇ Ｃ ｌｅ 。 ｈｊａ ｈ ａ ｇ， ５ ０ ３Ｃｈｎ ） Ｏｒ ｎ ｎ ｅＥｎ ｉｅ ｒｎ ｏｌｇｅ Ｓ ｉ ｚ ｕ ｎ ０ ０ ０ ｉａ ｉ Ａｂ ｔ ａ ｔ：ｔｉ ｅ ｅ ｏ ｎｇ ｔ ｅ ｄ ｏ ｑｕ ｐ ｅ ｈ ｔｔ ｅ ｓｍ ｕｌｔ ｒａ ｅ ｕｓ ｄ ｔ ａｎｔ ｉ ｒ ｍ ｅ ｎ ｐ— ｓ ｒ ｃ Ｉ ｓ ｄ ｖ ｌ ｐｉ ｒ ｎ ｆｅ ｉ ｍ ｎｔｔ ａ ｈ ｉ ａ ｏ ｒ ｅ Ｏ ｍ ｉ ａ ｎ ａ ｍａ ｎｔａ ｄ ｏ ｅ ａ ｉ ｎ ｔ ａ ｎｉ ｒ ｔｏ ｒ ｉ ｎｇ． Ｔｈｅｄｅ ｉ ｄ ａ ｃ ｎｓ ｉｕ ｉ ｎ ａ ｕ ｔｏ ｆｅ ｅ ｙ ｐａ ｔｏｆｒ ｄ ｒ ｓｍｕｌ ｔ ｒ ａ ｅｉ ｒ ｄｕ ｅ ｓｇｎ ｉ ｅ ｓ， ｏ ｔｔ ｔｏ ｎｄ ｆ ｎｃ ｉｎ ｏ ｖ ｒ ｒ ａ ａ ｉ ａ ｏ ｒ ｎｔ ｏ ｃ ｄ． Ｔｈｅ ｐｒ ｂｌｍｓ ｓ ｃ ｓ ｔ ｅ ｒ ａ — ｉ ｅ ｇ ｎ ｒ ｔｏｎ， ｏ ｒ ｌ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｄ ｄｉｐｌ ａ ｇｅ ｒ ｏｌ ｅ Ｔｈｅ ｏ ｅ ｕ ｈ ａ ｈ ｅ ｌｔｍ ｅ ｅ ａ ｉ ｃ ｎｔ ｏ ， ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｓ ａｙ ｏｆｔ ｒ ｔａ ｅ ｓ ｖ ｄ． ｆ ｃｉ ｉ ｕｎ ｔｏｎ ｓ ｍｕｌｔｏ ｆｒ ｄａ ｎ ｐ ｒ ｔｎ ｒ ｎｉ ｇ ｉ ｒ ａ ｉｅ Ｔｈｅｓ ｓ ｅ ｈ ｓｂｅ ｎ ｕ ｅ ｎ ｃ ｌｅ ｅ ｔ ａ ｈｉ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｒａ ｄ ｏ ｅ ａ ｉ ｇ ｔａｉ ｎ ｓ ｅ ｌｚ ｄ． ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｓ ｄ ｉ ｏ ｌ ｇ ｅ ｃ ｎｇ
雷达综合训练模拟器的设计与实现
雷达综合训练模拟器的设计与实现论文导读：近年来我军装备某型雷达几十余部。
雷达训练模拟器是模拟仿真技术与雷达技术相结合的产物。
其中模拟雷达包括模拟控制面板、适配器、数据采集卡、仿真机、雷达信号产生器、天线驱动电路、模拟天线及电源系统等。
关键词：雷达，数据采集，训练模拟器1 引言近年来我军装备某型雷达几十余部，由于其技术含量高，价格昂贵，尚未配备院校教学，学员无法进行装备教学训练，而部队操作人员利用实际装备进行操作训练，又会缩短装备有效工作时间，甚至造成装备损坏，为保证部队操作人员及院校学员对该装备的操作、排故训练，需要研制能提高训练效率和训练质量的训练模拟设备。
随着计算机技术和数字技术的不断发展，为研制用于维护和操作训练的模拟器提供了极大的方便。
雷达训练模拟器是模拟仿真技术与雷达技术相结合的产物，它通过模拟的方法产生雷达操作面板和显示器动态画面，以便在实际雷达系统前端不具备的条件下能够真实地描述雷达的工作状态和过程。
该模拟器解决了新装备训练所面临的难题，满足了部队科技练兵的需要，具有重要的军事意义。
2模拟器的功用模拟器由模拟雷达、教员工作台及学员工作台组成，主要用于操作人员对某型雷达操作的模拟训练、典型故障分析及排故训练，其完成的主要功能：①模拟雷达的开机、关机、通电操作；模拟空中背景及目标图像信息，模拟显示扫描线、量程刻线、字符、交联设备信息等；②模拟雷达脉冲调制信号、俯仰/横滚信号、脉冲重复频率及脉冲宽度信号、400Hz基准信号、各种增益控制信号等多项指标的循环检测；③模拟雷达天线扇扫、圆周扫描及俯仰运动；④模拟雷达的故障分析及训练考核。
3模拟器硬件设计3.1 系统组成雷达综合训练模拟器硬件主要由模拟雷达、10/100M自适应集线器（HUB）、教员工作台及学员工作台组成。
其中模拟雷达包括模拟控制面板、适配器、数据采集卡、仿真机、雷达信号产生器、天线驱动电路、模拟天线及电源系统等。
雷达综合训练模拟器整个系统构成一个局域网，该网络为星状拓扑结构连接的高速以太网，所有的网络设备都分别连接到集线器上，各计算机之间的通信都通过集线器，这样不会因网络上某一个接头、接点短路、断路而造成整个网络无法运行。
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3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:T N958、T N955 文献标识码:AD esi gn and Im p l em en ta ti on for S im u l a tor of A i r bor ne Pha sed Ar r ay Ra da rL I A NG Hong1,G AO Xia2(1.Nanjing Re sea r ch I nstitute of Electr onics Technol ogy, Nanjing210013,China)(2.The Equi pm ent Depa rt m ent,P LAAF, B eijing100843,China)【Abstra c t】 The si mulator of airborne pha sed array radar can be used to train the rada r opera t or on ground.This pape r i n2 troduces the net work archit ec ture of the comp ute r tha t the si mulator run i n the func ti ons(Si mulati on、Control、U I)of si m ulat or of a ir2 borne phased array radar,and a ls o intr oduce s the consisting of the module and l ogica l fl o w chart of the si m ulati on soft wa re of rada r de tecting,f ocus e s on the key technol ogy of HL A(H igh Lev e l Archit ec ture)architecture,the i mpac t of RCS(R adar Corss Secti on) and i nte rfe rence on range,a lso indicate s the directi on of the research of the a irb orne phased array rada r si m ula t or.【Key word s】a irborne phased a rray rada r;si mulator;desig n;i mplementati on0 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。
基于PowerPC的相控阵雷达模拟器设计
基于PowerPC的相控阵雷达模拟器设计相控阵雷达是一种利用多个单独的发射信号和接收信号的雷达系统，可以通过合成和干涉技术，实现方向性较强的信号发射和接收，从而提高雷达系统的性能和灵敏度。
在航空航天、国防安全等领域，相控阵雷达的应用越来越广泛，因此在设计和开发相控阵雷达系统的过程中，模拟器的使用是不可少的。
本文将介绍一种基于PowerPC的相控阵雷达模拟器的设计方案，包括硬件和软件方面的实现细节。
硬件设计处理器选型由于相控阵雷达模拟器需要处理大量的数据和信号，因此处理器的性能和稳定性是关键因素之一。
本设计采用了PowerPC 750FX处理器作为系统核心处理器，该处理器具有以下特点：•高性能：频率可以达到1.0 GHz，可以处理大量的数据和信号。
•低功耗：采用90 nm工艺制造，功耗低，可以减少散热和电源管理的成本。
•可靠性高：采用了高可靠性的测试和验证机制，可以保证处理器的稳定性和可靠性。
外设接口设计相控阵雷达模拟器需要与各种数据输入输出设备进行通信，因此需要设计一些外部接口来满足不同设备的需求。
本设计采用了以下外部接口：•以太网接口：用于与其他计算机或网络设备进行通信，可以传输模拟器生成的数据和信号。
•USB接口：用于连接存储设备、打印机、键盘等外部设备，方便用户进行数据存储和输入。
•VGA接口：用于显示运行状态和结果，用户可以通过显示器观察模拟器的运行情况。
内存设计由于相控阵雷达模拟器需要处理大量的数据和信号，因此内存的容量和速度也是设计的关键因素之一。
本设计采用了以下内存方案：•256 MB的DDR2 SDRAM：用于存储操作系统和各种应用程序，提供高速的读写速度和大容量存储空间。
•8 MB的Flash Memory：用于存储系统启动和应用程序，具有高速读取速度和不易失性的特点。
• 1 GB的SD卡：用于扩展存储空间，用户可以将数据保存到SD卡中，方便后续处理和分析。
软件设计操作系统选型由于相控阵雷达模拟器需要进行大量的数据处理、算法计算和信号分析，因此操作系统的选择非常重要。
雷达综合训练模拟器的设计与实现
雷达综合训练模拟器的设计与实现引言雷达技术作为现代军事的重要组成部分，其应用范围非常广泛。
为了提高军事人员对雷达技术的理解和应用能力，需要开发出一种高效的雷达综合训练模拟器。
本文主要介绍了一种基于计算机技术的雷达综合训练模拟器的设计与实现。
需求分析为了提高雷达技术的理解和应用能力，需要开发一种基于计算机技术的雷达综合训练模拟器。
经过需求分析，该雷达综合训练模拟器需要实现以下功能：1.雷达系统的基本原理及工作流程的模拟；2.雷达系统的参数调节及实验结果的显示；3.雷达目标识别、跟踪、攻击等实验；4.雷达系统的对抗实验；5.基于网络技术的多人在线模拟实验。
功能设计根据需求分析，我们将设计出一个具有如下功能的雷达综合训练模拟器：模拟雷达系统的基本原理及工作流程为了让军事人员更好地理解雷达技术，我们将模拟雷达系统的基本原理和工作流程。
具体而言，我们将展示雷达系统的发射、接收、信号处理等过程，并演示雷达系统的工作原理。
实现雷达系统的参数调节及实验结果的显示我们将为用户提供调节雷达系统参数的界面，包括发射频率、极化方式、占空比等参数。
同时，用户可以观察并记录雷达系统实验结果，包括反射强度、接收信号等数据。
实现雷达目标识别、跟踪、攻击等实验为了提高用户的实际操作能力，我们将提供雷达目标识别、跟踪、攻击等实验。
用户可以在模拟器中设置不同的目标参数，以测试雷达系统的识别、跟踪和攻击能力。
实现雷达系统的对抗实验除了单独测试雷达系统的性能外，我们还将提供雷达系统的对抗实验。
具体而言，我们将提供多个雷达系统，并要求用户通过选择不同的雷达参数和战术，对抗其他雷达系统。
实现基于网络技术的多人在线模拟实验为了让用户能够在线上与其他用户进行雷达综合训练，我们将提供一个基于网络技术的多人在线模拟实验功能。
用户可以在该功能下与其他用户进行多人协作实验或对抗竞技。
技术实现为了实现上述功能，我们需要使用到以下技术：1.C++语言：作为程序的编写语言，使用面向对象的编程思想，加强程序的可扩展性和可维护性；2.OpenGL图形库：作为程序的图形库，提供了强大的图形渲染功能；3.UDP网络通信技术：作为程序的网络通信技术，实现模拟器之间的通信；4.多线程技术：提高了程序的并发处理能力，提升程序的性能和用户体验。
机载相控阵雷达杂波建模与仿真-Read
第二章机载相控阵雷达杂波建模与仿真§2.1引言众所周知，雷达体制及工作环境不同，雷达杂波的特性也不同。
机载雷达工作在下视状态，地（海）杂波是影响雷达探测性能的主要因素，因此，在研究AEW雷达CFAR检测算法之前，有必要获得对雷达杂波特性的充分认识。
鉴于机载雷达的杂波与反射地类有关且随时间变化，即不同的地类（如海洋和高山）有不同的分布特性，同一地类在不同时刻分布参数也有变化。
研究雷达杂波特性的方式有两种，一是对实际测量的杂波数据进行统计分析，二是结合AEW 雷达的实际体制与参数，对不同地类（如沙漠、农田、海洋、丘陵和高山等）用不同的杂波起伏模型进行建模与仿真。
相比较实测数据而言，仿真数据虽然不能完全真实地反映实际环境中的复杂情况，但其也有自身的优点，如参数可以灵活控制、代价小等。
长期以来，国内外雷达界同行在雷达杂波特性分析方面做了大量的工作，建立了一系列的杂波模型。
随着雷达新体制的不断涌现，对雷达杂波特性的研究也在不断的深入。
新一代AEW雷达采用相控阵和脉冲多普勒（PD）体制。
有关机载相控阵雷达杂波仿真问题，在以往的文献中已有涉及[115~117]。
其中，文献[115]对有关雷达杂波仿真的方法进行了较为全面和详细的介绍，文献[116]讨论了平面相控阵机载雷达二维杂波数据仿真的数学模型。
该模型考虑到了阵元幅相误差以及载机的姿态变化等因素，具有一定的通用性。
但该模型只假设杂波的功率谱为高斯分布，幅度上无起伏，而没有考虑非高斯过程。
文献[117]建立了比较了完整的杂波数据库，但该文也只重点讨论了二维杂波谱的特性。
由于我们的目的是进行CFAR检测方法研究，所以我们从另一个角度出发，重点讨论了杂波数据的概率密度函数，我们还给出了仿真杂波数据的幅度图和概率密度图以及一些结论。
本章主要对机载相控阵雷达在不同地类和不同起伏模型下的杂波进行建模与仿真，目的是建立起比较完整的杂波仿真平台和杂波数据库，为后续的CFAR算法研究提供支撑。
相控阵雷达系统的设计与实现
相控阵雷达系统的设计与实现近年来，相控阵雷达技术在国防、航空、航天等领域得到了广泛应用。
这种基于数字信号处理的雷达系统，可以通过控制阵元的相位和振幅，实现信号的形成和空间选择性的波束的旋转和电子扫描。
相对于传统的机械扫描雷达系统，相控阵雷达系统具有更高的目标探测、跟踪、分类和识别的能力、更快的响应速度、更广阔的探测范围等优势。
本文将介绍相控阵雷达系统的设计原理、技术指标和实现方法。
一、相控阵雷达系统的原理相控阵雷达系统由发射端和接收端两部分组成。
发射端通过相位和振幅控制阵元，将电磁波按照特定的相位和振幅发射，形成一个前沿斜面的波束。
接收端阵元接收回波信号，经过放大、滤波、混频、数字化等处理后，送入信号处理单元进行处理。
信号处理单元对接收到的多个波达进行相位和振幅的控制，形成反向波束，与前向波束合成，实现目标的方位角驻留和距离测量，从而确定目标的空间位置和运动状态。
二、相控阵雷达系统的技术指标相控阵雷达系统的性能指标主要包括探测距离、探测角度、探测精度、重复频率、带宽、增益、方向图等。
探测距离取决于雷达发射功率、天线高度和目标反射截面积等因素，一般为几百公里到千公里。
探测角度为雷达波束的宽度，一般为几度到十几度，与天线孔径和波长相关。
探测精度由雷达发射波形、接收滤波器带宽、信号处理算法等因素共同决定，一般在米级别。
重复频率为雷达发射脉冲频率，一般为几百赫兹到几千赫兹。
带宽为雷达脉冲的频带宽度，一般为几百兆赫兹到几千兆赫兹。
增益为雷达系统接收信号的增益，与天线增益、前置放大器增益等因素有关。
方向图为雷达天线在空间中的响应特性，与天线孔径的大小以及阵元排列方式相关。
三、相控阵雷达系统的实现方法相控阵雷达系统的实现方法主要包括阵元设计、天线阵列布局、发射电路、接收电路、信号处理算法等方面。
阵元设计是确定天线阵列参数的前提，它包括天线元的尺寸、频率响应、阻抗匹配等因素。
天线阵列布局是确定阵元排列方式的关键，不同的布局方式对雷达系统性能有很大的影响。
机载相控阵雷达的数据处理建模与仿真
机载相控阵雷达的数据处理建模与仿真雷张华;谢敏【摘要】针对机载相控阵雷达数据处理模块化的建模与仿真问题,文章首先对仿真平台的对比、坐标变化的必要性、数据处理的特点作了简单的介绍;然后详细地阐述了坐标系定义及变换过程,数据处理模块设计方法;最后分析验证了飞机目标经过数据处理后的误差结果和航迹显示.通过对机载雷达数据处理模块化的算法研究,不仅提高了软件产品的开发效率和可靠性,而且丰富了机载相控阵雷达仿真系统的组件库.【期刊名称】《火控雷达技术》【年(卷),期】2017(046)002【总页数】5页(P95-99)【关键词】坐标变换;数据处理;模块化建模和仿真【作者】雷张华;谢敏【作者单位】西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100【正文语种】中文【中图分类】TN95Abstract: Aiming at modeling and simulation issue of airborne phased array radar data processing modularization, firstly, the comparison of simulation platform, necessity of coordinate transformation andcharacteristic of data processing is introduced briefly; then the definitionof coordinate system and process of coordinate transformation and designing method of data processing module is depicted in detail; and finally, the error result and track display of aircraft target is analyzed and verified after data processing. Efficiency and reliability of developed software product is not only improved, but also assembly library of airborne phased array radar simulation system is enriched via studying algorithm of airborne radar data processing modularization.Keywords：coordinate transformation; data processing; modularization modeling and simulation在军用领域中，利用软件平台对某型号军品的工作原理进行模拟仿真发挥着日益重要的作用。
基于AD9910的雷达信号模拟器的设计与实现
确 的 。 只 需 对 DDS 内 部 某 些 参 数 进 行 设 置 ，就 能 输 出
所 需 要 的 波 形 信 号 [3]。 本 文 采 用 FPGA 技 术 与 DDS 技
术 相 结 合 的 方 法 ，通 过 FPGA 对 DDS 进 行 控 制 波 形 输
出，设计出一个频段在 12.5～16 GHz 范围内，可稳定输
现代电子技术
线性相位累加，相位累加到满量程时，就会产生一次溢
出，这就是 DDS 的一个周期，因此相位的溢出频率就是
DDS 的输出频率 [4]。
图1
为 0.23 Hz。AD9910 支持快速的频率扫描、相位和幅度
Keywords：DDS；AD9910；signal simulator；FPGA
0
引
进行控制就能对输出波形的频率、相位、幅度等进行精
言
雷达系统在生产和研制过程中，需要对雷达性能的
各项指标参数进行调试，雷达信号模拟器可以模拟不同
体制、不同频率、不同脉冲宽度的雷达信号，而且参数调
节灵活，可以方便地为雷达系统性能的验证提供可靠依
12.5～16 GHz 范围内输出雷达回波信号。实验测试结果表明，该雷达信号模拟器输出波形稳定，各项设计指标均达到系统
设计要求。
关键词：DDS；AD9910；信号模拟器；FPGA
中图分类号：TN911⁃34
文章编号：1004⁃373X（2015）06⁃0041⁃03
文献标识码：A
Design and implementation of radar signal simulator based on AD9910
2015 年 3 月 15 日
第 38 卷第 6 期
Mar. 2015
相控阵雷达多通道回波模拟设备设计
相控阵雷达多通道回波模拟设备设计摘要：现代雷达技术的飞速发展，使得相控阵雷达变得越来越受到关注。
与传统雷达相比，这种雷达拥有更高的分辨率、更强的抗干扰性能，并且适用于各种环境。
此外，多通道回波模拟设备也起到了至关重要的作用，它们可以模拟各种不同的回波信号，从而为相控阵雷达的研究与应用提供了坚实的基础。
关键词：相控阵雷达；多通道；雷达回波信号模拟器；1引言随着全球局势的不断变化，各国对于军事科学的研究和开发面临着越来越大的压力。
在这种情况下，雷达作为一种先进的武器装备，其在信息化战争中的重要性不言而喻。
雷达可以实现远程警戒、跟踪、制导等多种功能，是现代战争中不可或缺的一部分。
然而，现代雷达大多采用相控阵体制，这种雷达的开发过程一直存在着耗时较长、结构复杂、研发困难等问题。
相控阵雷达需要大量的计算和数据处理，同时还需要高精度的机械结构和精密的电子元器件，这些都增加了雷达的研发难度和成本。
为了解决这些问题，各国的科学家和工程师们正在不断探索和研究新的雷达技术和装备。
他们致力于开发更加先进、高效、可靠的雷达系统，同时，他们也在不断优化雷达的结构和设计，以降低成本和提高性能。
这些努力将为未来的雷达技术和装备的发展奠定坚实的基础。
2相控阵雷达的基本原理和技术特点2.1 相控阵雷达的基本原理相控阵雷达是一种通过控制阵列天线的相位和振幅，实现对目标的定位和跟踪的技术。
在相控阵雷达中，阵列天线由大量的小型天线单元进行排列组成，形成天线阵面，每个天线的输出信号经过相位控制器和振幅控制器的独立控制后，形成不同的相位波束通过相加器进行相加，形成一个合成的信号。
通过改变相位和振幅的控制信号，可以改变合成信号的方向和波束宽度，从而实现对目标的定位和跟踪。
相控阵的发射是以一种干涉原理形成一个将近于直的雷达主瓣，许多旁瓣的产生是因为进行组合的天线单元是不均匀的。
2.2 相控阵雷达的技术特点相控阵雷达具有以下几个技术特点：（1）高分辨率：相控阵雷达可以通过改变波束方向和波束宽度，实现对目标的高精度定位和跟踪。
雷达实装与模拟器一体化设计
雷达实装与模拟器一体化设计李广强,何 佳,李连华,蔺祥楠(空军预警学院,武汉430019)摘要:随着雷达模拟训练的发展以及实战化训练的进一步要求,雷达实装与模拟器结合训练的需求越来越迫切㊂为了有效提高雷达专业学员在教学训练中适应战场环境㊁处置特异常空情的实战能力,提出了雷达实装与模拟器一体化的设计方案,对一体化平台的硬件和软件进行了设计㊂采集雷达真实回波数据作为训练素材,使训练人员能够面对与装备操作界面一致的训练界面,采取与实装操作一致的空情处置方式进行实装训练㊂该设计具有组织简便㊁贴近实战㊁可构设虚拟环境等优点㊂关键词:雷达实装;模拟器;一体化;模拟训练中图分类号:T N 955 文献标识码:A 文章编号:C N 32-1413(2021)02-0032-04D O I :10.16426/j .c n k i .jc d z d k .2021.02.007I n t e g r a t e d D e s i gn o f R a d a r I n s t a l l a t i o n a n d S i m u l a t o r L I G u a n g -q i a n g ,H E J i a ,L I L i a n -h u a ,L I N X i a n g-n a n (A i r F o r c e E a r l y W a r n i n g A c a d e m y,W u h a n 430019,C h i n a )A b s t r a c t :W i t h t h e d e v e l o p m e n t o f r a d a r s i m u l a t i o n t r a i n i n g a n d f u r t h e r r e qu i r e m e n t s f o r a c t u a l c o m b a t t r a i n i n g ,t h e d e m a n d o f t r a i n i n g c o m b i n i n g r a d a r i n s t a l l a t i o n w i t h s i m u l a t o r i s b e c o m i n gm o r e a n d m o r e u r g e n t .I n o r d e r t o e f f e c t i v e l y i m p r o v e t h e p r a c t i c a l a b i l i t y of r a d a r p r o f e s s i o n a l t r a i n e e s t o a d a p t t o t h e b a t t l e f i e l d e n v i r o n m e n t a n d d e a l w i t h e x c e p t i o n a l l y ab n o r m a l a i rc o nd i t i o n s i n te a c h i n g a n d t r a i n i n g ,a d e s i g n p l a nf o r t h e i n t e gr a t i o n o f r a d a r i n s t a l l a t i o n a n d s i m u l a t o r i s p r o -p o s e d t o d e s i g n t h e h a r d w a r e a n d s o f t w a r e o f t h e i n t e g r a t e d p l a t f o r m.C o l l e c t i n gr e a l r a d a r e c h o d a -t a a s t r a i n i n g m a t e r i a l e n a b l e s t r a i n e r s t o f a c e t h e t r a i n i n g in t e r f a c e t h a t i s c o n s i s t e n t w i t h t h e e -q u i p m e n t o p e r a t i o n i n t e r f a c e ,a n d t h e a i r c o n d i t i o n h a n d i n g me t h o d t h a t i s c o n s i s t e n t w i t h t h e a c t u -a l i n s t a l l a t i o n o p e r a t i o n i s a d o p t e df o r a c t u a l i n s t a l l a t i o n t r a i n i ng .Thi s d e s i g n h a s t h e a d v a n t a ge s of e a s y o rg a n i z a t i o n ,b e i n g c l o s e t o a c t u a l c o m b a t ,a n dh a vi n g t h e p o s s i b i l i t y t o c o n s t r u c t a v i r t u a l e n -v i r o n m e n t ,e t c .K e y wo r d s :r a d a r i n s t a l l a t i o n ;s i m u l a t o r ;i n t e g r a t i o n ;s i m u l a t i o n t r a i n i n g 收稿日期:202007230 引 言随着雷达模拟器[1-2]的不断发展完善和军事需求牵引,模拟训练的逼真程度越来越高,但同时也暴露出模拟训练的不足,主要表现在模拟器运行的想定[3-4]和真实的战斗情况存在一定的差距,这导致了模拟训练效果与实装训练效果之间存在差异㊂当前国内外对实战化训练中模拟训练的发展做出的理论研究提出了实际装备与模拟训练相结合的思路,开发 实况式 训练环境[5],依据作战㊁训练㊁武器与模拟训练装备的关系确立了应用原则[6]㊂现行装备模拟训练的开展基于模拟仿真系统[7]和半实物仿真系统,按照装备运行机制[8-9]设计仿真软件或搭建硬件系统[10]模拟产生训练数据开展训练㊂目前对实战化训练系统的开发已经有将实际装备控制信号作为模拟系统中输入信号的例子[11],但尚无将实际装备产生的信号数据实时动态地接入到雷达模拟器中的工程化实现案例㊂2021年4月舰船电子对抗A pr .2021第44卷第2期S H I P B O A R D E L E C T R O N I C C O U N T E R M E A S U R EV o l .44N o .2针对这一空白领域,首次提出了雷达实装与模拟器一体化的设计方案,将实装数据与雷达模拟器进行互联互通,在模拟训练过程中引入真实空情数据,使学员能够面对与实装一致的训练界面,采取与实装操作一致的空情处置方式,和实装同步开展作战㊁值班训练,实现战训一致,有效提高各专业学员适应战场环境㊁处置异常空情的实战能力㊂1 总体设计立足现有装备条件,在模拟训练过程中引入真实雷达数据,实现雷达装备与模拟器之间的数据桥接,构建一体化教学训练平台㊂实装与模拟器一体化教学平台主要包括雷达信号源编码设备㊁雷达终端视频编码设备㊁桥接传输单元㊁雷达信号源解码设备㊁雷达终端视频解码设备㊁训练管理服务平台以及雷达模拟器和模拟训练终端等,其组成框图如图1所示㊂图1 雷达实装与模拟器一体化训练平台组成框图雷达信号源编码设备采集雷达实装的原始视频信息㊁检测视频信息并编码成统一网络数据格式㊂雷达终端视频编码设备采集雷达录取终端视频图形阵列(V G A )信息㊂雷达信号源编码设备与雷达终端视频编码设备输出的网络信号接入传输设备后,以以太网或光纤通信的方式发送㊂训练管理服务平台实时接收雷达信号源编码设备和雷达终端视频编码设备传输的信息并解码压缩后存储,供雷达模拟器实时调用或事后调用㊂雷达模拟器访问训练管理服务平台实现对训练管理服务平台中的存储数据信息和训练终端的管理㊂同时雷达模拟器调取视频信息编写想定文件存入训练管理服务平台,在训练终端登陆训练管理服务平台调取视频数据和想定文件为训练人员提供训练素材㊂2 硬件设计雷达实装与一体化平台硬件部分包括雷达综合信息采集编码单元和雷达综合信息解码分发单元㊂2.1 雷达综合信息采集编码单元雷达综合信息采集编码单元安装在雷达方舱内,主要由数据采集主板㊁视频信号/点航迹信号/空情数据信号接口板㊁电话/网口接口板㊁工作参数控制模块㊁工作参数指示屏㊁工作状态指示模块和电源模块等组成㊂其功能框图如图2所示㊂图2 雷达综合信息采集单元功能框图数据采集主板主要由现场可编程门阵列(F P -G A )模块㊁C P U 模块㊁电源模块㊁接口模块组成㊂F P G A 模块负责接收情报信号㊁视频信号㊁点迹信号㊁航迹信号和电话信号,对所有采集接收到的信号进行光纤协议编码;C P U 模块负责配置F P G A ,负责外部交互界面和F P G A 通信;电源模块负责将D C 12V 转换为F P G A 和C P U 需要的电压供系统使用;接口模块主要是光口和网口,负责完成和远端综合信号解码单元之间的通信,数据带宽能达到万兆/s㊂2.2 雷达综合信息解码分发单元雷达综合信息解码分发单元的输入信号为雷达信息采集编码单元提供的光纤信号和网络信号,输出信号为光纤或以太网信号,分发给雷达模拟器㊂雷达综合信息解码分发单元主要由高速数据接口模块㊁F P G A 模块㊁解码交换模块㊁核心处理板等组成,其组成原理框图如图3所示㊂该设备有两种工作方式:一种是将雷达录取终端显示图像信号采集后进行编码压缩,同时在本地进行实时存储;另一种是将图像信号采集后进行压缩编码,然后实现数据远程传输,最后在远端进行数据存储的同时进行解码显示㊂雷达综合信息编码单元传来的情报㊁原始视频㊁33第2期李广强等:雷达实装与模拟器一体化设计图3 雷达综合信息解码分发单元原理框图点迹㊁航迹等信息经高速数据接口模块传给F P G A 模块,经F P G A 模块解码后送往解码交换模块,核心处理板将所需要的数据信息按不同类型进行分类选择,分别输出到相应的系统㊂同时对错误数据进行判断㊁识别㊁舍弃㊂3 软件设计雷达实装与一体化平台的应用软件主要由服务器软件㊁训练管理终端软件㊁操作管理软件等组成,各软件包含相应功能模块㊂3.1 服务器软件服务器软件由数据库软件和控制管理软件组成㊂数据库软件组成模块为S Q L -S E R V E R[1213],控制管理软件由训练信息转发,雷达原始视频转发㊁存储㊁处理等,文件上传下载,回波提取,想定加载,目标回波匹配等软件模块组成㊂控制管理软件组成框图如图4所示㊂图4 控制管理软件组成框图服务器是系统管理的核心,负责系统中所有设备的上㊁下线及工作状态的管理,同时对系统中用户登录认证㊁访问权限分配进行管理;也是系统的信号交换中枢,负责系统中设备间的信令㊁数据的交互和转发;还是系统的配置数据仓库,各设备的初始运行环境参数,全都备份保存在中心服务器上,方便在进行系统维护更换设备时最快地恢复系统运行状态㊂3.2 训练管理终端软件教练员通过训练管理终端管理中心数据服务器和训练终端㊂训练管理终端包括人员管理㊁训练管理㊁训练监控㊁视频源管理㊁想定制作㊁想定管理㊁存储管理㊁设备管理㊁系统管理㊁回波提取等10个软件模块㊂训练管理终端软件组成框图如图5所示㊂图5 训练管理终端软件组成框图其中,人员管理模块㊁设备管理模块㊁系统管理模块监控系统中硬件的上㊁下线和工作状态㊁数据库的连接㊁系统测试以及管理用户登录和访问数据库权限设置㊂回波提取模块允许教练员对雷达探测的目标回波进行手动提取,为下一步想定航迹的目标回波匹配作准备㊂通过想定制作㊁想定管理模块编写生成想定文件,供训练人员使用㊂想定编写时根据需要选择目标类型设计航迹,系统调取目标库中相应目标模型生成想定回波,生成想定航迹与真实目标的叠加文件㊂存储管理模块㊁视频源管理模块提供系统资源管理入口,根据需要增减或修改数据训练管理服务中存储的视频资源㊂训练管理软件中的训练管理模块㊁训练监控模块能够实时掌握训练人员训练操作情况㊂3.3 操作管理软件为更好地进行操作训练,实装与模拟器一体化教学训练平台增加了操作管理软件㊂该软件包含人机交互模块㊁训练平台模块㊁运算处理模块㊁训练评估模块㊁通信模块㊂其组成框图如图6所示㊂图6 操作管理软件组成框图其中,人机交互模块功能是实现训练软件与训43舰船电子对抗 第44卷练人员的信息交互㊂软件根据实际装备操作㊁显示方式设置输入㊁输出形式,满足训练人员实装操作训练㊂运算处理模块功能是通过软件实现雷达实装采取的信号处理㊁数据处理功能㊂训练平台模块是将雷达阵地的部署㊁目标环境㊁干扰情况等因素融入训练平台,将实际空情㊁目标环境㊁空中态势等数据进行实时显示㊂同时将实装雷达的操作方式㊁战术手段等因素融入训练平台㊂根据实装界面提供雷达视频显示(P P I/B/A/三维)模式㊁目标开窗㊁跟踪开窗等㊂训练评估模块通过对实际空情的录取,以考核人员采用不同录取方式(手动㊁半主动)录取的点航迹信息与真实信息进行比对并进行评判㊂通信模块功能在于支持训练软件与中心数据服务器的登陆访问和视频资源点播㊂同时上传训练终端实时视频数据供训练管理终端调取㊂4应用分析在模拟训练中,目标环境和电磁环境是通过模拟方式产生的,和实装有一定的差别㊂当采用雷达实装与模拟器一体化平台训练时,雷达实装原始信号和录取后的情报作为目标和环境数据由雷达信号桥接模块进入雷达模拟器,模拟器录取显示器上的目标来自实装目标回波信号,杂波数据来自实装的杂波信号,电子干扰数据来自实装的干扰信号,从而使在雷达模拟器上进行训练的学员面临的是和实装完全一致的训练环境㊂由于此时模拟器显示的就是和雷达实装一致的画面,因此学员可以身临其境地参与到实战训练中,使得实装和模拟的界限变得模糊,模拟训练变得更加真实㊂雷达模拟器训练监控界面如图7所示㊂图7训练监控界面5结束语为解决雷达模拟训练 真实性 问题以及实现部队的战训同步问题,提出了 雷达实装与模拟器一体化 的设计方案,为训练人员提供实装㊁实情㊁实兵㊁实景的训练环境㊂一体化平台通过硬件设备采集和编码雷达回波数据和录取终端视频数据,实时传入数据服务器㊂实现的关键是从实装接引真实视频数据进行存储,满足实时调用和事后提取㊂给出了系统组成及硬件和软件实现方法之后,下一步的研究将针对系统数据处理㊁图像处理进行优化,提高系统可靠性和拟真度㊂参考文献[1]姬世峰,李文清.模拟训练基本问题研究[M].北京:海潮出版社,2014.[2]刘骁.雷达兵模拟训练问题研究[D].武汉:空军预警学院,2015.[3]戴锦虹.雷达兵分布式模拟训练系统建设与运用研究[D].武汉:空军预警学院,2018.[4]张宏军.作战模拟系统概论[M].北京:国防工业出版社,2012.[5]王鹏,宋华文,陈祥斌,等.外军装备保障实战化训练主要做法㊁发展趋势及启示[J].装备学院学报,2015,26(6):4347.[6]马强,王文胜,陈重.模拟训练装备的实战化应用[J].装备学院学报,2016,27(4):108111.[7]陈丽平,杨峰,梁彦.雷达模拟器中可视化仿真技术的实现[J].计算机仿真,2010,27(4):324328. [8]蔺美青,周艳,高育良.基于装备认知规律的无源雷达模拟训练机制研究[J].空军预警学院学报,2017,31(3):200204.[9]靳树昌,郭祥宇.某型炮兵气象雷达模拟训练系统总体设计[J].兵工自动化,2011,30(3):3644. [10]钟春华,许炎义,刘峰.基于半实物仿真的舰员级雷达维修训练系统设计[J].舰船电子工程,2011,31(11):125127.[11]常雷,孙健,杜恩祥,等.实装实景条件下的装甲车载导弹射击模拟训练系统研究[J].兵工自动化,2015,34(11):2329.[12]王前进.基于S Q L S e r v e r开发C/S结构管理信息系统[J].雷达与对抗,2003,23(2):6668. [13]廖国琼,李陶深.基于C/S的工程数据库管理系统中事务管理子系统的设计[J].计算机工程,2001,27(10):3435.53第2期李广强等:雷达实装与模拟器一体化设计。
机载相控阵雷达信号模拟器的设计
机载相控阵雷达信号模拟器的设计
钱璐;黄巍;周云;汪学刚
【期刊名称】《电讯技术》
【年(卷),期】2003(043)005
【摘要】介绍了一套基于PC机和通用DSP芯片结构的机载相控阵雷达信号模拟器,该模拟器采用软硬件相结合的方法,由计算机根据雷达工作参数预先设定并计算目标、杂波数据,然后将数据加载到硬件电路中,硬件电路实时合成雷达回波信号.信号输出形式包括数字信号、视频信号、射频信号和天线信号.
【总页数】4页(P25-28)
【作者】钱璐;黄巍;周云;汪学刚
【作者单位】电子科技大学,四川,成都,610054;电子科技大学,四川,成都,610054;电子科技大学,四川,成都,610054;电子科技大学,四川,成都,610054
【正文语种】中文
【中图分类】TN958.92
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某型雷达模拟器仿真系统的设计与实现
某型雷达模拟器仿真系统的设计与实现作者：李海玉,陈瑛琦,赵蕾来源：《电脑知识与技术》2010年第13期摘要:该文给出了雷达仿真系统的主要模型,并解决了辐射源威胁判断,雷达信号可信度识别等关键问题,提出了实现方法,系统完整实现了对某型雷达的功能模拟。
关键词:目标威胁;可信度识别;仿真中图分类号:TP751文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)13-3539-02Design and Realization of a Radar Simulation SystemLI Hai-yu, CHEN Ying-qi, ZHAO Lei(Computer Office, Aviation University of Air Force, Changchun 130022, China)Abstract: The paper introduces the main model of radar simulation system, and the key problems such as emitter threat judgment and radar signal credibility identification are solved, the realization method is proposed.The function simulation of the radar is realized.Key words: target threat; credibility identification; simulation1 概述随着现代战争的发展,武器装备越来越广泛的采用电子技术,世界各国都十分注重电子战技术的研究。
在研究过程中,为了对预研设备的性能等技术指标的验证,一般采用仿真的方法进行模拟。
仿真平台的建立,一方面可以提供对设备、兵力兵器等使用效能及战法的检验,另一方面又避免了组织复杂、代价昂贵的实际兵力演习,大幅度提高军事仿真训练效果,节省开发经费,对于提高军队战争研究和人员训练水平,提高部队战斗力将起到极大的促进和支撑作用。
机载相控阵卫星雷达运动模拟器控制系统结构设计与功能实现技术研究
机载相控阵卫星雷达运动模拟器控制系统结构设计与功能实现技术研究摘要. 雷达回波信号调试模拟器系统是现代数字雷达仿真技术与雷达技术相结合的一个产物.它是雷达信号回波发射信号的模拟产生和雷达通信系统的设计调试。
特别多的是随着现代雷达的主要功能越来越多它越复杂,调试和设计测试它的主要部件和雷达系统就越困难该雷达系统制造成本高,系统应用规模大,设备齐全,因此,研制各种新的雷达回波信号调试模拟器系统是可行的常必要的。
此外,随着雷达电子干扰和抗干扰检测技术的迅速进步发展,如何对雷达电子干扰信号能力进行模拟测试和分析评价电子干扰和抗干扰能力效果也逐渐出现成为一个技术难题。
关键词.卫星雷达模拟器系统控制结构技术研究一.引论雷达模拟仿真主要有两种基本仿真方法:描述函数相位仿真和描述相干无线视频信号相位仿真。
描述功能雷达仿真描述雷达模拟仿真最简单的仿真方法也就是不需要使用视频信号基本相位表示信息,只使用描述功能雷达但其功能很简单,所以这种不同类型的雷达模拟的仿真使用机会是有限的。
描述相干无线视频信号的仿真就是利用视频信号的基本相位表示信息,其基本相位定义也就是真实空间地面相位表示法,它包括描述相干无线视频信号的振幅和信号相位,在真实空间中可以再现内部信号传播,散射体外部反射和视频接收机反射处理。
只要它被用来提供如果基本上的目标雷达模型和基本环境仿真模型做的足够好,相干雷达视频信号的数学仿真准确精度自然可以很高高。
1.2雷达模拟器的实现方法雷达视觉信号处理模拟器种类有很多种,如:雷达射频回波信号处理模拟器、中频回波信号处理模拟器和感觉视频信号处理模拟器以及频率回波信号处理模拟器等。
目标雷达回波视频信号也同样可以通过一定的处理过程转换成目标雷达视觉信号中频频率信号和目标雷达回波射频频率信号。
因此,雷达信号回波射频信号的形成仿真一般在雷达视频测试阶段开始进行.目前雷达的许多应用功能都主要是由使用雷达视觉信号处理器应用来进行完成的,因此我们需要使用雷达传感视觉信号频率回波信号处理模拟器它们可以充分模拟各种目标雷达回波射频信号的形成各种频率参数、杂波、噪声和微波干扰它们也可以充分满足各种功能复杂的雷达信号处理器的形成调试和烘干测试功能需要。
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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:AD esi gn and Imp l e m entation for Sim ul ator of A irborne Phased Array R adarLI 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 tion0 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105第30卷 第8期 2008年8月现代雷达M ode rn R adarV o.l30 N o.8A 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106现代雷达30卷2个网卡,1个网卡连接到训练网上,通信使用NT_ OSE;另一个网卡连接到导调网上,采用HLA RTI的接口规范。
HLA是新一代分布交互式仿真体系结构。
在HLA框架下,为达到某一特定目的而设计的分布仿真系统称为联邦,它由若干相互作用的联邦成员组成,所有参与联邦运行的应用程序都可称为联邦成员。
运行支撑环境(RUN.T i m e I nfrastructrue,RTI)也叫运行时间基础或运行支撑系统,作为H LA仿真运用的基础软件层,是对HLA体系结构的体现,它提供H LA接口规范中定义的标准接口调用,按照HLA规则开发的各种仿真运用应该能够方便地连接到RT I之上,仿真过程中需要交互的各种信息都应通过RTI来完成[1-2]。
基于以上思想,将整个任务训练模拟器看作是1个联邦,而雷达模拟器是联邦的1个联邦成员。
首先进行类的开发,再进行成员对象模型(SOM)和联邦对象模型(FOM)的开发,最后生成联邦执行数据文件(FED文件),FED文件中定义了联邦执行过程中经由RTI通信的对象类和交互类。
任务训练模拟器中的训练管理指令类,就是采用HLA思想定义的1种交互类,雷达模拟器订购其中的准备命令、开始命令、停止命令、正常报告和异常报告等,而任务训练模拟器中的剧情生成对象类,则是采用HLA思想定义的1种对象类,用于产生任务训练所需的环境背景信息,特别是环境背景信息中的实体对象,雷达模拟器订购其中的空基平台信息、海基平台信息、雷达设备信息等。
2.2 RCS(雷达横截面积)和干扰对作用距离的影响若不考虑RCS和干扰对作用距离的影响,按照实装设备指标能力模拟雷达在各种工作模式下的探测作用距离,那么模拟的效果就和实际情况差距较大。
本模拟器为了提高模拟的真实度,计算雷达检测距离时还考虑了RCS和干扰(包括随队干扰和支援干扰)对作用距离的影响。
RCS与作用距离的关系如式(1)所示[3]R=4!R0(1)式中:R0为在某种工作方式下对RCS为 0的目标的指标距离; 为给定的目标RCS值。
随队干扰与作用距离的关系如式(2)所示R SSJ=S0S!R0(2)式中:S0为指标功率谱密度(线性值);R0为指标距离;S为给定的功率谱密度(线性值)。
支援干扰与作用距离的关系如式(3)所示R BT=4S0S!R JR J0!R0(3)式中:S0为指标功率谱密度(线性值);R J0为干扰机与载机间的指标距离;R0为指标距离;S为给定的功率谱密度(线性值);R J为给定的干扰距离。