一种雷达模拟训练器设计

文/张弛　智东杰　陈婷

1　引言

由于构建雷达实际工作环境的成本和复杂度都很高，因此研制通用性强、成本低、架设方便的模拟系统十分必要。本文介绍一种模拟训练器，基于数字建模技术，可实时模拟雷达工作环境回波（包括目标回波、欺骗干扰回波、无源地杂波、无源干扰杂波、地/海杂波等）、雷达环境数据（包括分系统/设备状态、方位、资源使用情况等），可用于各种成像雷达/识别雷达系统算法验证、系统性能评估、环境适应能力测试、雷达操作训练等，为国内雷达产品的开发、调试、训练提供支撑平台。

2　功能组成与设计

模拟训练系统组成框图如图 1所示。

模拟训练器功能模块包括接口解析模块、目标模拟模块、干扰模拟模块、杂波模拟模块、故障模拟模块、仿监控模块、波束模拟模块、人机交互模块和训练评估模块。

2.1　接口解析模块

负责接收各分系统的控制、回传光纤信号、真实回波光纤信号，接收波束模拟模块输出的回波信息，完成解析和转发。

2.2　目标模拟模块

对雷达常见的空气动力目标和TBM目标进行模拟，根据人机交互界面设置的雷达工作参数和目标起止位置、初始速度、加速度等运动参数，计算目标在模拟过程中的空间位置以及对应位置上的目标回波在雷达天线处的幅度，并将计算结果发送给波束模拟模块。

2.3　干扰模拟模块

对雷达常见的噪声调频、扫频、噪声调频+扫频复合干扰、灵巧多假目标+噪声基底干扰、箔条走廊干扰、工业干扰等进行模拟，根据人机交互界面发送的雷达工作参数、干扰样式和空域分布等参数，计算干扰信号在雷达天线处的幅度，并将该幅度和干扰样式、干扰空域分布等参数发送给波束模拟模块。

图1：模拟训练器系统组成框

2.4　杂波模拟模块

对雷达常见的地杂波和动杂波进行模拟，根据人机交互界面发送的雷达工作参数、杂波样式和杂波空域分布等参数，对杂波在雷达天线处的幅度进行计算，并将该幅度和杂波样式、杂波空域分布等参数发送给波束模拟模块。

2.5　故障模拟模块

结合各分系统设计的故障模拟单元，根据人机交互模块发出的控制信号，在故障模拟单元上产生故障信号，故障模拟模块根据故障模拟单元的反馈信号，通过故障建模程序，生成模拟分系统状态数据，输出到仿监控模块。

2.6　仿监控模块

接收并解析人机交互设定的模拟参数，转发其中的波束模拟参数给波束模拟模块。响应控制参数的旋转或停止命令，形成实时阵面法向和天线转速，模拟阵面方位信息，根据控制参数产生模拟导前信号。接收真实分系统状态、阵面方位、导前，接收故障模拟模块输出的分系统状态数据并解析，由控制参数选择输出真实或模拟分系统状态、阵面方位、导前。

2.7　波束模拟模块

接收真实回波数据、回放回波数据，接收模拟训练器内部目标模拟、干扰模拟、杂波模拟的结果，完成通道信号的合成，并根据控制参数选择输出真实回波数据、回放回波数据或模拟回波数据。

2.8　人机交互模块

负责解析操作员的操作，形成模拟参数、采集/回放控制参数，分发给训练评估、仿监控模块、记录/回放模块，并将训练评估结果存储和显示。

2.9　记录模块

主要根据采集/回放指令完成真实回波数据、阵面方位、控制参数的存储和回放。

2.10　训练评估模块

在故障诊断训练中，根据雷达系统结构特点和工作原理，对每类故障的诊断预置一定的操作步骤和规程，形成故障诊断操作流程，并存于故障库中。通过记录操作员的操作流程，形成实际操作流水。通过实际操作流水与预置操作流程的匹配，建立评价指标体系，实现对故障诊断训练的评价。故障诊断训练评价指标体系主要由操作完整度，操作熟练度和操作准确度构成。

训练结束后将自动弹出训练成绩显示界面。“训练时间选择”区域记录了操作员训练的序号和每次训练开始的日期与时间；“成绩显示”区域上半部分显示当前所选训练时间的训练成绩，下半部分显示所有训练的平均成绩；“成绩变化曲线”区域显示每次训练成绩的变化曲线和平均成绩的变化曲线，可以更加直观地展示操作员的训练成绩。

3　结束语

模拟训练器能逼真模拟模拟目标、杂波、干扰以及复杂作战场景，模拟各分系统故障，设置想定空，显示战场综合态势，自动评估训练效果，记录实时空情。可以供雷达操作员在雷达非值班条件下进行模拟训练。