一种面向应用的快速雷达仿真建模方法

关超

【摘 要】随着电子计算机技术的高速发展，仿真技术已经成为系统设计、系统模拟必不可缺的一种手段。目前主要存在两种仿真方法：雷达功能级仿真和雷达信号级仿真。雷达功能级仿真是基于雷达方程的简单仿真方法，无法满足多功能相控阵雷达仿真的需求；雷达信号级仿真是基于信号收发处理的仿真方法，可以满足高逼真度的雷达模拟。本文给出一种基于快速应用的雷达建模思路，以满足现有的仿真需求。

【关键词】雷达模拟；建模；仿真

0 引言

雷达仿真技术应用作为一条非常有效的途径，在雷达装备的发展论证、设备试验鉴定与评估、作战训练及战法研究等多个方面[1]。在实际工程应用中，雷达信号级仿真建模通常应用在雷达系统设计，雷达系统验证与评估等方面，其开发周期以及费用较高，推广的范围较窄；雷达功能级仿真依赖于雷达方程，对于相控阵雷达的模拟存在局限性，通常应用在一些跟踪算法的理论验证、雷达威力范围的确定等应用中。介于这两种分辨率建模方法之间，仍然存在大量的仿真模拟需求，所以需要根据建模的需求，合理地进行模型的定位与设计。

1 雷达仿真模型分析

1.1 雷达功能仿真

雷达功能仿真基本仿真思路[2]：从信号功率的角度，运用雷达方程、干扰方程、干扰/抗干扰原理以及运动学方程等建立仿真计算综合输出（检测）信噪比模型，进而确定雷达检测时的发现概率与虚警概率。

1.2 雷达信号仿真

雷达信号仿真利用高速的数字仿真手段，逼真地复现雷达系统中信号的动态处理过程，包括信号发射、目标散射、信号接收及信号处理、结果输出等，可以逼真地复现包含振幅与相位的相干视频信号在接收机内进行处理的全过程。

1.3 面向应用的快速建模

为了实现面向应用的快速仿真，可以结合上述两种模型的特点，根据需求进行混合建模。根据实际工程应用，提取出两种模型可选择因子，如表1所示。

表 1 模型因子分解

根据工程应用需求进行分解与功能因子选择，选择的前提是模型最小化。具体应用时，可以从雷达仿真需求的外部因素入手，逐步深入，形成整个系统的仿真模型因子集合。

2 仿真应用

假定仿真需求如下：具备雷达资源调度的能力，体现出波束在空间扫描过程中探测距离的变化，体现雷达点迹形成的信号处理特性要求。

根据上述需求可以形成如下仿真因子集合：空域波位编排、定向波束形成、编码调频方式、脉冲解码方式、脉冲积累方式、恒虚警检测方式。

1）空域波位编排

空域波位编排是雷达将扫描空域按照一定的方式分割成不同的波位，用于约束波束的指向位置。

图 1 空域波位编排示意图

2）雷达波束形成

天线的仿真采用天线方向图拟合的方式进行仿真。设计雷达天线时，仅对天线主瓣和第一旁瓣进行模拟，其他旁瓣用一个较低的常量代替。如图2所示。

图 2 高斯函数拟合方向图函数

3）目标回波模拟模块原理

目标模拟功能主要以回波功率形式进行模拟。由通用雷达距离方程可知，从斜距为R的目标反射回来再被雷达接收的回波信号功率为：

3 仿真实验

仿真参数如下：目标距离1000km，雷达功率：582.4kW；载频435MHz；重复周期：54ms；相干脉冲数：50；脉宽：0.3ms；带宽：100kHz；波束宽度：2°；损耗：14.1dB；噪声系数：2.9dB；波束指向：（0°，12.3°）。

下图50个相干脉冲进行处理后的结果显示。从仿真结果可以看到，信号处理子系统可以直观、准确地显示对目标信号进行处理的全过程，最终点迹输出位于1273距离单元处，对应的径向距离为999.75km，验证了处理过程的正确性。

4 结论

面向应用的雷达建模仿真，将仿真功能仿真与信号仿真进行合理裁剪，突出需求。为工程应用，提供一种建模的思路，满足多样性的仿真应用需求。

【参考文献】

[1]王雪松，肖顺平.现代雷达电子战系统建模与仿真[M].电子工业出版社，2010.

[2]张光义，赵玉洁.相控阵雷达技术[M].电子工业出版社，2006.

[3]黄莉.地基雷达的回波生成和信号处理仿真研究[D].电子科技大学，2006.

[责任编辑：杨玉洁]