基于SystemVue的雷达模拟仿真技术

刘婧逸++邸雪娜

摘 要作为一种模块化的大型仿真软件，SystemVue具有直观性高、兼容性强、扩展性强的特点。本文阐述了一种基于SystemVue软件平台的雷达模拟仿真技术，详细介绍了雷达仿真系统构成，雷达仿真场景，目标、杂波和干扰仿真模型以及雷达主要分系统的建模仿真方法，并给出了仿真结果图。

【关键词】SystemVue 雷达系统 仿真建模

SystemVue是一种模块化的大型仿真软件，具备强大的系统级建模仿真能力，同时提供灵活多样的应用编程接口（API）和丰富的雷达模型库，以及友好的仿真测试界面，适用于雷达系统动态系统仿真。

利用SystemVue仿真平台构建雷达仿真系统，可精确评估雷达探测性能、优化雷达系统参数设计和算法设计，最终达到支持雷达方案论证、产品设计优化、减少研制成本、降低技术风险的目标。

1 雷达系统框图

雷达系统仿真流程图如图1所示，图2为在SystemVue平台下搭建的机载雷达系统仿真模型。

图2中1为场景与雷控模块，2为雷达发射模块，3为雷达接收通道模块，4为DBF模块，5为信号处理模块，6为数据处理和显示模块。雷达系统仿真模型运行时以数据流驱动，每一帧雷达数据作为一次仿真节拍。在进行一次仿真时，场景与雷控模块接收来自于场景软件的载机、目标机等位置信息，通过解算，产生雷达数据包头，并对雷达各分系统进行调度。发射模块用于产生雷达发射信号。雷达接收通道模块共由16路接收通道构成，其输入端为雷达回波信号，输出端送DBF模块，产生雷达和路、方位差、俯仰差路数字接收信号。这三路数字信号送信号处理模块依次进行主杂波对消、脉冲压缩、相参积累、恒虚警检测、聚心等信号处理模块，生成信号处理报告送给数据处理模块。数据处理模块根据信号处理送来的cfar报告依次进行解模糊、航迹解算等处理，最终形成雷达航迹，送给雷达显控模块。

2 雷达场景仿真

SystemVue本身不具备雷达场景仿真的能力，但可以通过其API接口获得由场景软件提供的雷达载机、目标、干扰等的距离、方位信息以及杂波背景等信息，文献[1]中详细介绍了SystemVue与STK软件结合用于进行虚拟飞行测试、验证雷达性能的方法，本文以某国产场景软件为例进行说明。

如图3所示，雷达场景仿真包含雷达、载机、目標、地形等元素。场景仿真对这些元素进行想定编辑和三维显示，并为雷达仿真提供其环境信息。

在该场景中设置出雷达、载机、目标机的航线信息（包括经纬高、航向角、速度等）以及环境背景信息，使用网络通讯协议，将场景中的信息传送给位于SystemVue平台中的雷达控制模块，雷达控制模块将对上述参数进行坐标转换以及解算，得到雷达坐标系下的波控参数。

3 主要仿真模块说明

3.1 雷达控制模块

雷达控制模块模拟实际雷达的控制系统，将各分系统涉及到雷达系统参数统一到雷控模块，仿真时只需要修改雷控参数，即可以改变整个雷达工作流程或功能。它负责整个雷达系统运行时间基准、系统参数产生、天线波束控制、接收P显的控制指令进行解释后以数据输出的形式下发，各分系统模块可以根据自身的需要在下发的雷控参数中接收所需要的参数，供分系统模块、三维态势及回波仿真用。

3.2 目标、杂波和干扰模型

3.2.1 目标模型

目标通常考虑采用四种Swerling模型进行仿真。其中，Swerling I型适用于慢起伏、瑞利分布的目标；Swerling II型适用于快起伏、瑞利分布的目标；Swerling III型适用于慢起伏目标；Swerling IV型适用于快起伏目标，具体计算方法可参加文献[2]。

设雷达发射信号形式为，其中x（t）为归一化波形调制函数，w0为载波频率，为初始相位，根据雷达方程计算到达雷达天线阵面上的目标回波信号功率，可得到点目标回波Sr（t）；

（1）

3.2.2 杂波仿真

杂波仿真采取功率模型，计算方法如下：

（1）根据载机高度、雷达距离单元宽度、雷达多普勒单元宽度，网格定义杂波单元dA；

（2）计算各杂波单元dA在与雷达视线垂直面方向上的投影dA；

（3）计算各杂波单元的杂波功率：

（2）

式中Pav为雷达平均辐射功率，为雷达发射天线在指定杂波单元上的增益，为雷达接收天线在指定杂波单元上的增益，λ为雷达波长，γ为杂波后向散射系数；

（4）对相同距离-多普勒单元的杂波进行功率求和ΣPc；

（5）计算各距离-多普勒单元的平均杂波幅度：（k为接收通道增益，R为A/D输入阻抗）；

（6）按杂波幅度分布规律计算各距离-多普勒单元的杂波幅度。

3.2.3 干扰模型

可根据系统仿真需求建立噪声干扰、距离欺骗干扰、速度欺骗干扰，距离—速度门拖引等干扰。

3.3 分系统建模仿真

雷达系统仿真的各分系统模型应该具备满足如下需求：

（1）各分系统模型可独立运行，具备该分系统关键技术和重要指标仿真分析和论证功能。

（2）可与雷达整机其它分系统互联，构成雷达整机系统仿真。

（3）通过分系统建模仿真可实现对现行研发过程的优化，如流程提前、流程精简、流程控制点管控等。

天线分系统模型应能够体现并满足天线分系统的主要技术指标。天线分系统模块应考虑到各子阵天线增益、（不同频点）子阵天线方向图等要素，输出天线子阵的发射/接收信号。仿真模型为数据流驱动，仿真节拍为雷达工作帧。通常，天线方向图可通过在仿真平台预存来自天线分系统天线方向图数据获得，也可以通过程序仿真实现。endprint