宋萬馬

[摘 要]隨著現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和高速數(shù)字電路技術(shù)的各種目標(biāo)和環(huán)境模擬器在雷達(dá)的開發(fā)研制過程中發(fā)揮了越來越重要的作用。該文簡(jiǎn)述了實(shí)時(shí)雷達(dá)電磁環(huán)境模擬器的基本組成，對(duì)不同需求時(shí)模擬器的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了探討。著重介紹了一種較大規(guī)模的實(shí)時(shí)雷達(dá)電磁環(huán)境模擬器，對(duì)該模擬器的組成、各部分的功能和實(shí)時(shí)信號(hào)產(chǎn)生的具體實(shí)現(xiàn)都作了詳細(xì)的描述。

[關(guān)鍵詞]實(shí)時(shí)；電磁環(huán)境；模擬器；雷達(dá)

中圖分類號(hào)：V113 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）10-0027-01

0 引言

電子對(duì)抗在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中起著舉足輕重的作用，電子戰(zhàn)武器發(fā)展和模擬作戰(zhàn)訓(xùn)練的需求也不斷提高。因此作為檢驗(yàn)武器系統(tǒng)和訓(xùn)練成果的復(fù)雜電磁環(huán)境背景的構(gòu)建就顯得更加重要。由于在一般環(huán)境中進(jìn)行對(duì)抗試驗(yàn)，不能突出戰(zhàn)爭(zhēng)中高密度、多體制的電磁環(huán)境，不能有效地檢驗(yàn)作戰(zhàn)武器的性能，不能充分執(zhí)行作戰(zhàn)訓(xùn)練思路，不能對(duì)敵方電子設(shè)備進(jìn)行有針對(duì)性的對(duì)抗，不能針對(duì)不同方向的被試設(shè)備進(jìn)行持續(xù)照射。這就對(duì)建立復(fù)雜的電磁環(huán)境提出了更高的要求。

1 專用、小型的實(shí)時(shí)雷達(dá)電磁環(huán)境模擬器設(shè)計(jì)

對(duì)于一些雷達(dá)專用的實(shí)時(shí)電磁環(huán)境模擬器，利用計(jì)算機(jī)PCI總線高速數(shù)據(jù)傳輸特性和高速數(shù)字電路技術(shù)，從仿真模型建立到實(shí)時(shí)信號(hào)輸出，僅需一臺(tái)高性能PC機(jī)加上集成了高速數(shù)字電路的PCI總線接口插卡。

計(jì)算機(jī)加總線插卡的方法充分利用了計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的編程功能、良好的人機(jī)界面、PCI總線的高速數(shù)據(jù)傳輸能力和高速數(shù)字電路技術(shù)。這種模擬器的優(yōu)點(diǎn)在于硬件設(shè)計(jì)緊湊，傳輸數(shù)據(jù)量適中。工作過程是：由計(jì)算機(jī)完成目標(biāo)及環(huán)境設(shè)置，并將環(huán)境描述而不是脈沖描述字通過PCI，總線傳輸?shù)桨鍓K上，板塊上的控制器件（DsP）完成脈沖描述字和控制字的生成，最后由頻率合成器件生成波形。

2 地面雷達(dá)系統(tǒng)綜合測(cè)試平臺(tái)中的實(shí)時(shí)雷達(dá)電磁環(huán)境模擬器

對(duì)于通用的、面向多種不同特性的雷達(dá)仿真系統(tǒng)，實(shí)時(shí)雷達(dá)電磁環(huán)境模擬的實(shí)現(xiàn)則較為復(fù)雜，下面將就某地面雷達(dá)系統(tǒng)綜合測(cè)試平臺(tái)，對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信號(hào)模擬方案作較詳細(xì)的描述。作為雷達(dá)整架調(diào)試實(shí)驗(yàn)室的重要設(shè)備，電磁環(huán)境模擬器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)、雜波（無源干擾）、有源干擾的模擬，便于對(duì)雷達(dá)接收通道、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理等分系統(tǒng)調(diào)試。它可支持多部雷達(dá)產(chǎn)品的同時(shí)開發(fā)，允許多部雷達(dá)的并行使用。

2.1 組成及各部分功能描述

系統(tǒng)控制主要完成整個(gè)仿真系統(tǒng)的系統(tǒng)配置、參數(shù)的設(shè)置。參地面雷達(dá)綜合測(cè)試平臺(tái)一實(shí)時(shí)電磁環(huán)境模擬器組成框圖跡模型參數(shù)、雜波類型及環(huán)境特征參數(shù)、干擾類型及其特征參數(shù)，這些參數(shù)既可以通過人工界面以參數(shù)的形式給出，有些參數(shù)特征還可以由友好的人工界面以即興作圖的圖形方式給出。雷達(dá)的信號(hào)形式、天線波束形狀、掃描形式等參數(shù)由雷達(dá)直接送出。

模型仿真計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)包括目標(biāo)運(yùn)動(dòng)、目標(biāo)起伏、雜波、有源干擾等模型的仿真。模型仿真計(jì)算機(jī)的功能包括兩個(gè)方面：根據(jù)仿真參數(shù)范圍、類型和雷達(dá)工作參數(shù)范圍，進(jìn)行模型仿真，事前形成方便檢索的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中；實(shí)時(shí)模擬時(shí)，根據(jù)來自雷達(dá)的波形、波束等參數(shù)，模型仿真計(jì)算機(jī)從關(guān)系數(shù)據(jù)庫中檢索相應(yīng)的數(shù)據(jù)序列、形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、與時(shí)序序列計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互。

時(shí)序序列數(shù)據(jù)產(chǎn)生根據(jù)模型仿真提供的仿真數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)包括目標(biāo)起伏、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)、雜波（陸、海、氣象）、有源干擾模擬信號(hào)的時(shí)序序列數(shù)據(jù)計(jì)算，產(chǎn)生包括目標(biāo)、雜波及有源干擾時(shí)序序列信號(hào)。

幅度、相位控制和射頻合成根據(jù)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的目標(biāo)、雜波、干擾幅度信息，調(diào)整射頻信號(hào)的幅度，實(shí)現(xiàn)多路射頻信號(hào)的射頻合成。

2.2 實(shí)時(shí)信號(hào)產(chǎn)生的具體實(shí)現(xiàn)

實(shí)時(shí)信號(hào)產(chǎn)生依賴于根據(jù)仿真模型建立的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，因此實(shí)時(shí)信號(hào)產(chǎn)生的實(shí)現(xiàn)包括四個(gè)部分：通過模型仿真建立關(guān)系數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫形成、信號(hào)時(shí)序序列計(jì)算、信號(hào)產(chǎn)生過程中的控制與定時(shí)。

（1）模型仿真和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫形成

目標(biāo)模型仿真根據(jù)輸入的目標(biāo)軌跡參數(shù)產(chǎn)生包括勻速直線運(yùn)動(dòng)、爬升、下降以及機(jī)動(dòng)等不同特性的目標(biāo)軌跡參數(shù)，然后根據(jù)雷達(dá)工作方式、空域覆蓋等參數(shù)對(duì)目標(biāo)軌跡參數(shù)進(jìn)行采樣和調(diào)制，產(chǎn)生與雷達(dá)工作方式、天線掃描空域相適應(yīng)的多目標(biāo)回波信號(hào)序列。

目標(biāo)信號(hào)幅度不僅具有隨距離變化的能力，還具有按指定分布規(guī)律的隨機(jī)變化能力（姿態(tài)角閃爍引起的目標(biāo)截面積隨機(jī)起伏）。幅度起伏模型包括：無起伏型分布、瑞利型分布、對(duì)數(shù)正態(tài)型分布、Xa型分布。

干擾模型仿真是進(jìn)行高斯白噪聲寬帶調(diào)頻干擾序列的計(jì)算，并建立關(guān)系數(shù)據(jù)庫。實(shí)時(shí)仿真時(shí)根據(jù)要求在數(shù)據(jù)庫中搜索到相應(yīng)的數(shù)據(jù)序列，形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。

（2）時(shí)序序列計(jì)算

時(shí)序序列計(jì)算的功能是根據(jù)相應(yīng)的模型仿真結(jié)果，在雷達(dá)控制、定時(shí)參數(shù)的作用下，進(jìn)行相應(yīng)的目標(biāo)、雜波、干擾等的時(shí)序序列計(jì)算；并將各時(shí)序序列在數(shù)字域上進(jìn)行合成；同時(shí)將目標(biāo)航跡參數(shù)時(shí)序序列與噪聲。擾動(dòng)的時(shí)序序列相疊加、輸出。時(shí)序序列的計(jì)算過程及輸出過程均由雷達(dá)控制參數(shù)和定時(shí)參數(shù)進(jìn)行控制。

雜波時(shí)序序列計(jì)算內(nèi)容包括：模型仿真結(jié)果初始化相應(yīng)參數(shù)，雜波譜域上隨機(jī)矢量生成，雜波時(shí)域上隨機(jī)矢量生成，距離衰減控制字、相位控制字的計(jì)算。干擾時(shí)序序列的計(jì)算需根據(jù)不同干擾模型進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的時(shí)序序列計(jì)算，并計(jì)算距離、相位控制字。

（3）控制和定時(shí)

控制和定時(shí)在實(shí)時(shí)信號(hào)產(chǎn)生過程中起著重要的作用。對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)產(chǎn)生的控制有兩個(gè)途徑：一是通過人機(jī)界面輸入?yún)?shù)進(jìn)行控制；二是通過雷達(dá)工作系統(tǒng)的控制接口和定時(shí)接口傳輸?shù)膮?shù)進(jìn)行控制。

3 結(jié)束語

對(duì)現(xiàn)有的復(fù)雜電磁環(huán)境模擬器進(jìn)行改進(jìn)，提升了信號(hào)脈沖密度、添加了信號(hào)款式、加強(qiáng)了信號(hào)調(diào)制改變的靈活性，相控陣天線的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一對(duì)多的工作模式，布陣模式設(shè)計(jì)增強(qiáng)了模擬電磁環(huán)境的真實(shí)性。試驗(yàn)證明本方案大大豐富了電磁環(huán)境的模擬手段，提高了模擬電子戰(zhàn)場(chǎng)的逼真性。

參考文獻(xiàn)

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