郭妍利

摘要：為不斷驗(yàn)證和改進(jìn)融合系統(tǒng)的融合算法，針對空情數(shù)據(jù)融合的定量評估問題，該文設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一個空情數(shù)據(jù)融合仿真驗(yàn)證系統(tǒng)。系統(tǒng)采用組件化技術(shù)架構(gòu)，通過對仿真要素靈活規(guī)劃，構(gòu)建防空網(wǎng);根據(jù)規(guī)劃劇情產(chǎn)生精確的雷達(dá)仿真數(shù)據(jù);建立反映實(shí)戰(zhàn)需求的融合評估指標(biāo)體系;構(gòu)建了一套逼近實(shí)戰(zhàn)環(huán)境的空情數(shù)據(jù)融合仿真驗(yàn)證系統(tǒng)。仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際數(shù)據(jù)運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)仿真場景逼近實(shí)戰(zhàn)環(huán)境，評估結(jié)果合理可信。

關(guān)鍵詞：組件化技術(shù)架構(gòu);劇情制作;雷達(dá)仿真;融合評估

中圖分類號：TN957.7? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）13-0213-02

1 概述

防空情報數(shù)據(jù)融合是防空系統(tǒng)的重要功能，但對空情數(shù)據(jù)融合的評價基本還屬于定性評價階段，缺乏體系化的定量評價手段。本文針對空情數(shù)據(jù)融合的定量評估問題，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一個空情數(shù)據(jù)融合仿真驗(yàn)證系統(tǒng)，通過構(gòu)建模擬仿真環(huán)境，仿真實(shí)戰(zhàn)環(huán)境下的地理環(huán)境、電磁環(huán)境和數(shù)據(jù)傳輸過程，采集各仿真節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，定量計算空情數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的融合的性能指標(biāo)。該系統(tǒng)為空情數(shù)據(jù)融合提供了性能評估驗(yàn)證環(huán)境，為空情數(shù)據(jù)融合功能性能的提升提供了改進(jìn)方向和依據(jù)，對提高空情信息融合評判方法的科學(xué)化水平具有重要意義。

2 系統(tǒng)原理

劇情制作產(chǎn)生模擬劇情并以數(shù)據(jù)庫的形式存儲在計算機(jī)中，根據(jù)用戶需求自動或手動選擇劇情文件;導(dǎo)調(diào)與監(jiān)控讀取劇情文件，依據(jù)劇情想定信息對雷達(dá)進(jìn)行陣地部署及雷達(dá)組網(wǎng)方式和通信信道配置，并將劇情仿真參數(shù)及控制信息發(fā)送給傳感器仿真;傳感器仿真接收到劇情制作信息后，能夠按照時間比例進(jìn)行情報信息仿真輸出;通信組網(wǎng)仿真軟件接收到傳感器仿真發(fā)送的雷達(dá)情報信息，建立相應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、設(shè)備、節(jié)點(diǎn)等模型，并根據(jù)組織應(yīng)用搭建相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱鼍?，將各個雷達(dá)模擬器發(fā)送的信息發(fā)送至空情融合接入軟件、綜合態(tài)勢顯示軟件及性能評估軟件;融合處理軟件接收到通信組網(wǎng)仿真軟件發(fā)送的各個雷達(dá)的原始點(diǎn)跡和原始航跡等信息，對不同雷達(dá)情報信息進(jìn)行融合處理，并將融合后的航跡信息發(fā)送至性能評估軟件進(jìn)行融合評估;性能評估軟件接收通信組網(wǎng)仿真軟件發(fā)送的雷達(dá)原始航跡信息、導(dǎo)調(diào)與監(jiān)控軟件發(fā)送的目標(biāo)真值信息、空情融合軟件發(fā)送的融合航跡信息，對融合處理過程進(jìn)行融合評估，并將評估結(jié)果以圖-表的形式進(jìn)行評估結(jié)果顯示。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 劇情制作

劇情制作主要包括四個方面，雷達(dá)部署、雷達(dá)設(shè)置、環(huán)境設(shè)置和目標(biāo)設(shè)置。其中：

（1）雷達(dá)部署，能夠依據(jù)測試想定，對雷達(dá)進(jìn)行陣地部署，配置雷達(dá)組網(wǎng)方式和通信信道;

（2）雷達(dá)設(shè)置包括雷達(dá)型號、參數(shù)和位置設(shè)置，確定雷達(dá)模擬器的參數(shù)，用于目標(biāo)探測目標(biāo)計算;

（3）環(huán)境設(shè)置包括對地理環(huán)境和電磁環(huán)境的設(shè)置兩部分，地理環(huán)境采用數(shù)字地圖進(jìn)行計算，具備遮蔽計算能力，電磁環(huán)境包括有源無源干擾，具備干擾樣式、干擾參數(shù)設(shè)置能力;

（4）目標(biāo)設(shè)置主要設(shè)置目標(biāo)的運(yùn)動參數(shù)和運(yùn)動軌跡，并按時間關(guān)系對目標(biāo)每個時刻的具體位置進(jìn)行推演。

3.2 雷達(dá)模擬

雷達(dá)模擬依據(jù)劇情，模擬雷達(dá)探測過程，產(chǎn)生雷達(dá)探測點(diǎn)跡和航跡。為保證評估結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，雷達(dá)模擬要求與實(shí)際雷達(dá)的探測特性和航跡數(shù)據(jù)分布特性一致。根據(jù)雷達(dá)參數(shù)計算波束與目標(biāo)的匹配關(guān)系，當(dāng)天線與目標(biāo)交會時，分別計算目標(biāo)、雜波、干擾和噪聲的能量，根據(jù)雷達(dá)威力模型（遮蔽、模式、參數(shù)、方向圖等）計算目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率，主要考慮的模型包括：

（1）天線（波束）交會計算模型，判斷目標(biāo)是否被天線掃描到;

（2）遮蔽計算模型，根據(jù)地理環(huán)境計算目標(biāo)是否被遮蔽;

（3）目標(biāo)能量計算模型，計算目標(biāo)到達(dá)天線的反射能量;

（4）雜波能量計算模型，計算雜波達(dá)到雷達(dá)天線的能量;

（5）噪聲能量計算模型，計算噪聲的能量;

（6）干擾能量計算模型，判斷干擾的有效性，計算干擾到達(dá)雷達(dá)天線頭的能量;

（7）信噪比計算模型，由目標(biāo)能量、雜波能量、噪聲能量和干擾能量，計算目標(biāo)的信雜噪比、信干比;

（8）發(fā)現(xiàn)概率計算模型，計算目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率，判斷雷達(dá)是否發(fā)現(xiàn)目標(biāo);

（9）分辨率計算模型，根據(jù)分辨率指標(biāo)判斷目標(biāo)是否輸出。

雷達(dá)模擬的運(yùn)行流程圖如圖2所示。

3.3 融合評估

融合評估主要是對融合航跡的評估，完成評估的指標(biāo)體系建立，評估指標(biāo)的計算方法確定，評估數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)記錄和導(dǎo)入、評估指標(biāo)體系計算，評估結(jié)果展示及評估報告自動生成等功能。融合評估指標(biāo)體系包括系統(tǒng)評估和航跡質(zhì)量評估兩個方面。系統(tǒng)評估包括航跡漏情率、虛情率、識別率、處理時延、空情處理容量和空情處理強(qiáng)度等指標(biāo);航跡質(zhì)量包括航跡起始、航跡相關(guān)及航跡濾波三方面的內(nèi)容。

4 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述設(shè)計原理進(jìn)行系統(tǒng)仿真，仿真結(jié)果如下圖所示，仿真結(jié)果和實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，該試驗(yàn)驗(yàn)證仿真系統(tǒng)仿真原理和流程設(shè)計正確，可以用于對空情數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)進(jìn)行性能評價。

5 結(jié)語

本文通過對仿真要素規(guī)劃，構(gòu)建防空網(wǎng)，根據(jù)規(guī)劃劇情產(chǎn)生仿真數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一套逼近實(shí)戰(zhàn)環(huán)境的空情信息融合仿真驗(yàn)證系統(tǒng)，并建立了反映實(shí)戰(zhàn)需求的融合指標(biāo)體系。該系統(tǒng)為空情數(shù)據(jù)融合提供了性能評估驗(yàn)證環(huán)境，能夠通過編輯不同的劇情場景，對不同融合算法結(jié)果進(jìn)行評估。

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