复杂电磁环境雷达干扰模拟器的实现

宋万马

[摘 要]随着现代雷达技术的发展，采用计算机仿真技术和高速数字电路技术的各种目标和环境模拟器在雷达的开发研制过程中发挥了越来越重要的作用。该文简述了实时雷达电磁环境模拟器的基本组成，对不同需求时模拟器的实现方法进行了探讨。着重介绍了一种较大规模的实时雷达电磁环境模拟器，对该模拟器的组成、各部分的功能和实时信号产生的具体实现都作了详细的描述。

[关键词]实时；电磁环境；模拟器；雷达

中图分类号：V113 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0027-01

0 引言

电子对抗在现代战争中起着举足轻重的作用，电子战武器发展和模拟作战训练的需求也不断提高。因此作为检验武器系统和训练成果的复杂电磁环境背景的构建就显得更加重要。由于在一般环境中进行对抗试验，不能突出战争中高密度、多体制的电磁环境，不能有效地检验作战武器的性能，不能充分执行作战训练思路，不能对敌方电子设备进行有针对性的对抗，不能针对不同方向的被试设备进行持续照射。这就对建立复杂的电磁环境提出了更高的要求。

1 专用、小型的实时雷达电磁环境模拟器设计

对于一些雷达专用的实时电磁环境模拟器，利用计算机PCI总线高速数据传输特性和高速数字电路技术，从仿真模型建立到实时信号输出，仅需一台高性能PC机加上集成了高速数字电路的PCI总线接口插卡。

计算机加总线插卡的方法充分利用了计算机强大的编程功能、良好的人机界面、PCI总线的高速数据传输能力和高速数字电路技术。这种模拟器的优点在于硬件设计紧凑，传输数据量适中。工作过程是：由计算机完成目标及环境设置，并将环境描述而不是脉冲描述字通过PCI，总线传输到板块上，板块上的控制器件（DsP）完成脉冲描述字和控制字的生成，最后由频率合成器件生成波形。

2 地面雷达系统综合测试平台中的实时雷达电磁环境模拟器

对于通用的、面向多种不同特性的雷达仿真系统，实时雷达电磁环境模拟的实现则较为复杂，下面将就某地面雷达系统综合测试平台，对该系统的实时信号模拟方案作较详细的描述。作为雷达整架调试实验室的重要设备，电磁环境模拟器可以实现对目标、杂波（无源干扰）、有源干扰的模拟，便于对雷达接收通道、信号处理、数据处理等分系统调试。它可支持多部雷达产品的同时开发，允许多部雷达的并行使用。

2.1 组成及各部分功能描述

系统控制主要完成整个仿真系统的系统配置、参数的设置。参地面雷达综合测试平台一实时电磁环境模拟器组成框图迹模型参数、杂波类型及环境特征参数、干扰类型及其特征参数，这些参数既可以通过人工界面以参数的形式给出，有些参数特征还可以由友好的人工界面以即兴作图的图形方式给出。雷达的信号形式、天线波束形状、扫描形式等参数由雷达直接送出。

模型仿真计算机实现包括目标运动、目标起伏、杂波、有源干扰等模型的仿真。模型仿真计算机的功能包括两个方面：根据仿真参数范围、类型和雷达工作参数范围，进行模型仿真，事前形成方便检索的关系数据库，存储在数据库服务器中；实时模拟时，根据来自雷达的波形、波束等参数，模型仿真计算机从关系数据库中检索相应的数据序列、形成实时数据库、与时序序列计算机进行数据的实时交互。

时序序列数据产生根据模型仿真提供的仿真数据库实现包括目标起伏、目标运动、杂波（陆、海、气象）、有源干扰模拟信号的时序序列数据计算，产生包括目标、杂波及有源干扰时序序列信号。

幅度、相位控制和射频合成根据计算机产生的目标、杂波、干扰幅度信息，调整射频信号的幅度，实现多路射频信号的射频合成。

2.2 实时信号产生的具体实现

实时信号产生依赖于根据仿真模型建立的关系数据库，因此实时信号产生的实现包括四个部分：通过模型仿真建立关系数据库、实时数据库形成、信号时序序列计算、信号产生过程中的控制与定时。

（1）模型仿真和实时数据库形成

目标模型仿真根据输入的目标轨迹参数产生包括匀速直线运动、爬升、下降以及机动等不同特性的目标轨迹参数，然后根据雷达工作方式、空域覆盖等参数对目标轨迹参数进行采样和调制，产生与雷达工作方式、天线扫描空域相适应的多目标回波信号序列。

目标信号幅度不仅具有随距离变化的能力，还具有按指定分布规律的随机变化能力（姿态角闪烁引起的目标截面积随机起伏）。幅度起伏模型包括：无起伏型分布、瑞利型分布、对数正态型分布、Xa型分布。

干扰模型仿真是进行高斯白噪声宽带调频干扰序列的计算，并建立关系数据库。实时仿真时根据要求在数据库中搜索到相应的数据序列，形成实时数据库。

（2）时序序列计算

时序序列计算的功能是根据相应的模型仿真结果，在雷达控制、定时参数的作用下，进行相应的目标、杂波、干扰等的时序序列计算；并将各时序序列在数字域上进行合成；同时将目标航迹参数时序序列与噪声。扰动的时序序列相叠加、输出。时序序列的计算过程及输出过程均由雷达控制参数和定时参数进行控制。

杂波时序序列计算内容包括：模型仿真结果初始化相应参数，杂波谱域上随机矢量生成，杂波时域上随机矢量生成，距离衰减控制字、相位控制字的计算。干扰时序序列的计算需根据不同干扰模型进行相关内容的时序序列计算，并计算距离、相位控制字。

（3）控制和定时

控制和定时在实时信号产生过程中起着重要的作用。对实时信号产生的控制有两个途径：一是通过人机界面输入参数进行控制；二是通过雷达工作系统的控制接口和定时接口传输的参数进行控制。

3 结束语

对现有的复杂电磁环境模拟器进行改进，提升了信号脉冲密度、添加了信号款式、加强了信号调制改变的灵活性，相控阵天线的设计实现了一对多的工作模式，布阵模式设计增强了模拟电磁环境的真實性。试验证明本方案大大丰富了电磁环境的模拟手段，提高了模拟电子战场的逼真性。

参考文献

[1] 刘承禹，王展.雷达模拟器控制软件的设计与实现[J].现代雷达，2004，26（6）：47.

[2] 张光义.相控阵雷达系统[M].北京：国防工业出版社，2001.

[3] 袁秀丽，陈杰，朱小娟.复杂雷达信号环境模拟算法的设计与实现[C].第十届全国雷达学术年会论文集.2008：569-71.