專利名稱：一種被動雷達接收機仿真方法
技術領域：
本發(fā)明屬于對被動雷達系統(tǒng)的建模與開發(fā)，具體地，它是利用計算機仿真技術、結
構化體系與面向對象的結構方法構建一套完整的被動雷達仿真系統(tǒng)。
(二)
背景技術：
反輻射飛行體是當今高技術條件下實施信息戰(zhàn)的一種有效手段，被動雷達接收機 是反輻射飛行體的重要組成部分。隨著計算技術的迅猛發(fā)展，為更好的推進被動雷達導引 頭的研制工作，同時也為被動雷達導引頭的方案論證提供新手段，迫切需要建立被動雷達 接收機的計算機仿真系統(tǒng)。其目的是以計算機仿真的可視化方式，再現(xiàn)被動接收機的信號 處理流程，再現(xiàn)接收機中各組成單元、各單元節(jié)點信號以及系統(tǒng)的組成，并能動態(tài)靈活的改 變系統(tǒng)組成方案，為總體的系統(tǒng)論證、分析、演示驗證、方案評估提供一個全數(shù)字的仿真系 統(tǒng)。 在國防科技領域，計算機建模與仿真已成為武器裝備論證，設計，研制，實驗，評 估，訓練及使用過程中的重要支撐技術之一。它不受氣候，空域，外場保障等的諸多條件的 限制，而且節(jié)省經(jīng)費，無風險。所以計算機仿真已經(jīng)成為武器作戰(zhàn)系統(tǒng)中至關重要的一部 份。 目前針對被動雷達接收機的仿真方法主要有兩種，功能仿真和相干視頻信號仿 真。在實際應用中，通常會根據(jù)仿真需求來選擇相應的仿真方法。功能仿真只利用了雷達 的功能性質，而包含在波形和信號處理機中的詳細特征并沒有得到很好地刻畫，它們只被 當作某種系統(tǒng)損耗而進行簡單處理。這種方法簡單實用，適用于大規(guī)模仿真。然而這種方 法具有明顯的缺點首先，由于波形中的一些詳細特征被忽略了，所以功能仿真不能用來仿 真系統(tǒng)中各個不同點上的具體信號。以上這些特點限制了功能仿真的精確度。相干視頻信 號仿真方法在信號級別進行仿真，從而彌補了功能仿真方法的不足，但構建模型相對復雜， 實時性較差。 目前針對主動雷達導引頭的仿真研究較多，對被動雷達接收機的計算機仿真系統(tǒng) 研究相對較少，一般多集中于對信號處理的仿真研究，包括各種測向算法、分選算法的研 究。對于被動雷達導引頭從信號輸入，到測向結果的輸出，及其評估依然有較多的工作需要 去做。
(三)

發(fā)明內容
本發(fā)明目的為提供一種可以根據(jù)具體應用環(huán)境與要求，在功能仿真上具有較強的
實時性，在信號仿真上具有較高的精度的被動雷達接收機仿真方法。
本發(fā)明提供的技術方案為 由飛行體運動參數(shù)、目標運動參數(shù)和控制參數(shù)所組成的輸入進入到功能仿真平臺 和信號仿真平臺進行功能仿真和信號仿真，進而在功能仿真和信號仿真中得出目標測量角 度信號信息，其中飛行體運動參數(shù)由飛行體運動初始化方位和飛行體姿態(tài)組成，目標運動參數(shù)由對目標運動初始化方位、航向，速度組成，控制參數(shù)由開機時間和關機時間組成。
本發(fā)明的技術方案還應包括 功能仿真工作基本流程為首先分別建立雷達天線方向圖模型、接收輻射源信號模 型、接收機靈敏度模型，然后進行坐標變換，將目標的位置從地面坐標系變換到視線坐標 系，以便于繼續(xù)處理，在此對目標進行識別，根據(jù)被動雷達接收機最小靈敏度進行目標識 別，最后進行蒙特卡羅實驗，根據(jù)蒙特卡羅實驗得到最終的仿真結果。 所述的信號仿真又名相干視頻信號仿真，其建立過程包含兩個關鍵階段首先建 立接收信號模型，接收到的信號主要分為有用信號和無用信號。有用信號包括各種體質的 目標雷達發(fā)射的不同波形的信號，如單脈沖信號、脈沖串信號、相位編碼信號、線性調頻信 號和步進頻率信號等。無用信號可分為兩大類，即噪聲和干擾。 所述的模擬飛行體導引對接收信號的處理過程中的被動雷達接收機是由檢波前 的射頻/中頻濾波器、平方律檢波器、視頻檢波器、門限檢測判決裝置四個單元組成的。
本發(fā)明有益效果為 當信號進入接收機后，根據(jù)其系統(tǒng)要求選擇具體仿真方式，功能仿真與信號仿真 即功能仿真和相干視頻信號仿真。在實際應用中，我們可以根據(jù)仿真需求來選擇相應的仿 真方法。功能仿真只利用了雷達的功能性質，而包含在波形和信號處理機中的詳細特征并 沒有得到很好地刻畫，它們只被當作某種系統(tǒng)損耗而進行簡單處理。這種方法簡單實用，適 用于大規(guī)模仿真，功能仿真的優(yōu)點在于實時性高。而相干視頻信號仿真方法在信號級別進 行仿真，從而彌補了功能仿真方法的不足，但構建模型相對復雜，優(yōu)點在于精確度高。
(四)


圖1是被動雷達接收機系統(tǒng)仿真方法信號框圖
圖2是系統(tǒng)功能仿真具體流程圖
圖3被動雷達接收機簡化模型
(五)
具體實施例方式
下面結合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述 —種被動雷達接收機仿真系統(tǒng)，其組成部分包括功能仿真和信號仿真；其特征是 采用面向對象的設計思想及結構化系統(tǒng)分析設計方法，將系統(tǒng)分解為相對獨立和簡單的子 系統(tǒng)，對每個子系統(tǒng)進行建模。首先整個接收機系統(tǒng)分為幾個模塊，天線模塊，接收機模塊， 干擾模塊，測向模塊，評估模塊。當信號進入接收機后，根據(jù)其系統(tǒng)要求選擇具體仿真方式， 功能仿真與信號仿真。功能仿真只利用了雷達的功能性質，而包含在波形和信號處理機中 的詳細特征并沒有得到很好地刻畫，它們只被當作某種系統(tǒng)損耗而進行簡單處理。信號仿 真將精確到信號在流經(jīng)放大器，檢波器時的詳細運算過程。 結合圖l，各模型在仿真前需輸入大量參數(shù)，這些參數(shù)用于確定仿真過程中導引頭 和目標雷達的運動狀態(tài)。飛行模型的輸入?yún)?shù)有飛行體實時的飛行姿態(tài)，目標的航行軌跡 等。目標信號模型包括信號的頻率，相位，幅度。環(huán)境模型主要考慮干擾的類型及其作用時 間。隨后要根據(jù)對系統(tǒng)的具體要求來選擇仿真方法。 結合圖2給出了功能仿真工作基本流程為首先分別建立雷達天線方向圖模型、接收輻射源信號模型、接收機靈敏度模型，然后進行坐標變換，將目標的位置從地面坐標系變
換到視線坐標系，以便于繼續(xù)處理，在此對目標進行識別，根據(jù)被動雷達接收機最小靈敏度
進行目標識別，最后進行蒙特卡羅實驗，根據(jù)蒙特卡羅實驗得到最終的仿真結果。
信號仿真又名相干視頻信號仿真，其建立過程包含兩個關鍵階段首先建立接收
信號模型，接收到的信號主要分為有用信號和無用信號。有用信號包括各種體質的目標雷
達發(fā)射的不同波形的信號，如單脈沖信號、脈沖串信號、相位編碼信號、線性調頻信號和步
進頻率信號等。無用信號可分為兩大類，即噪聲和干擾。 結合圖3，給出了被動雷達接收機簡化模型，在信號仿真中，仿真出所接收到的信 號流經(jīng)該模型后輸出測向結果的全過程。模擬飛行體導引對接收信號的處理過程中的被動 雷達接收機是由檢波前的射頻/中頻濾波器、平方律檢波器、視頻檢波器、門限檢測判決裝 置四個單元組成的。接收到的信號包括目標信號和干擾信號。建立的模型中應包含接收信 號的幅度和相位信息。被動雷達導引頭的處理過程是對目標信號檢測和跟蹤過程的復現(xiàn)。
在信號仿真中，根據(jù)攻擊的典型的雷達信號，建立包括載頻、脈寬、PRI、強度等參 數(shù)及LPI雷達在內的多種雷達信號模型。被動雷達接收機采用超外差式接收機，第一級饋 線的插入損耗和適配損耗共約3dB，還包括3dB天線極化損失，故第一級總的損耗LF二6dB。 無源網(wǎng)絡，噪聲系數(shù)和總損耗相等Ff = LF。預選器為無源有耗網(wǎng)絡，其噪聲等于差損。變 頻器(包括混頻器和本振)為準線性網(wǎng)絡，檢波器為非線性網(wǎng)絡。根據(jù)級聯(lián)電路的噪聲系 數(shù)公式可以導出超外差接收機的噪聲系數(shù)，隨后計算出檢波過程總信噪比的變化值，可得 終端輸出的仿真結果，再在接收機各單元模塊中設置節(jié)點，復現(xiàn)各節(jié)點波形變化。
目標以連續(xù)波雷達為例，采用偽隨機編碼進行調制，包含相位和距離信息的目標
發(fā)射信號為
.. 「 -膨K
6—
C" cos (2;r/0f + p0) 式中N為偽隨機二相編碼序列長度；Rect()為矩形函數(shù)；Cn G (1， _1)為偽隨機 二相編碼調相因子；Tr為脈沖重復周期；bp為脈沖寬度；f。為載波頻；V。為載波信號相位； 為載波振幅率。 接收到的信號通過鎖相接收機，再經(jīng)下變頻和正交解調，變到零中頻，隨后對該信
號進行同步采樣，采樣后與視頻信號相乘，得到視頻模擬信號
AM 仿真出視頻模擬信號在分別通過濾波器、檢波器最后由測向系統(tǒng)輸出目標角度信
息這一詳細過程。
權利要求
一種被動雷達接收機系統(tǒng)仿真方法，其特征是由飛行體運動參數(shù)、目標運動參數(shù)和控制參數(shù)所組成的輸入進入到功能仿真平臺和信號仿真平臺進行功能仿真和信號仿真，進而在功能仿真和信號仿真中得出目標測量角度信號信息，其中飛行體運動參數(shù)由飛行體運動初始化方位和飛行體姿態(tài)組成，目標運動參數(shù)由對目標運動初始化方位、航向，速度組成，控制參數(shù)由開機時間和關機時間組成。
2. 根據(jù)權利要求1所述的被動雷達接收機系統(tǒng)仿真方法，其特征是所述的功能仿真 工作基本流程為首先分別建立雷達天線方向圖模型、接收輻射源信號模型、接收機靈敏度 模型，然后進行坐標變換，將目標的位置從地面坐標系變換到視線坐標系，以便于繼續(xù)處 理，在此對目標進行識別，根據(jù)被動雷達接收機最小靈敏度進行目標識別，最后進行蒙特卡 羅實驗，根據(jù)蒙特卡羅實驗得到最終的仿真結果。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的被動雷達接收機系統(tǒng)仿真方法，其特征是所述的信號 仿真工作基本流程為首先建立接收信號模型，然后模擬飛行體導引對接收信號的處理過程并輸出仿真結果。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的被動雷達接收機系統(tǒng)仿真方法，其特征是所述的模擬 飛行體導引對接收信號的處理過程中的被動雷達接收機是由檢波前的射頻/中頻濾波器、 平方律檢波器、視頻檢波器、門限檢測判決裝置四個單元組成的。
5. 根據(jù)權利要求3所述的被動雷達接收機系統(tǒng)仿真方法，其特征是所述的模擬飛行 體導引對接收信號的處理過程中的被動雷達接收機是由檢波前的射頻/中頻濾波器、平方 律檢波器、視頻檢波器、門限檢測判決裝置四個單元組成的。
全文摘要
一種被動雷達接收機系統(tǒng)仿真方法。由飛行體運動參數(shù)、目標運動參數(shù)和控制參數(shù)所組成的輸入進入到功能仿真平臺和信號仿真平臺進行功能仿真和信號仿真，進而在功能仿真和信號仿真中得出目標測量角度信號信息，其中飛行體運動參數(shù)由飛行體運動初始化方位和飛行體姿態(tài)組成，目標運動參數(shù)由對目標運動初始化方位、航向，速度組成，控制參數(shù)由開機時間和關機時間組成，本發(fā)明仿真系統(tǒng)可以根據(jù)具體應用環(huán)境與要求，在功能仿真上具有較強的實時性，在信號仿真上具有較高的精度。
文檔編號G01S7/40GK101727514SQ200910073319
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月2日 優(yōu)先權日2009年12月2日
發(fā)明者司錫才, 李莎莎, 賈宗圣, 陳濤 申請人:哈爾濱工程大學