某型军用雷达的仿真

冯玉宾

摘 要：本文针对某军用雷达展开研究，开发了一套新的雷达仿真模拟器件，同时考虑到部队使用和操作的实用性，还增加了类大自动评估功能，通过对雷达波形的建模与仿真，并利用新的仿真处理技术，有效地处理了雷达波形中杂波的抑制和消除，较好的实现了杂波的径向圆周扫描和图像处理，满足了部队日常的训练和教学要求。

关键词：雷达;系统;仿真;显示;波形

1 绪论

雷达系统的仿真、论证与评估一直都是一个难题。新型的雷达系统的设计、论证和评估需要基于仿真的平台，实现未来战场环境的评估和预测。

本文针对新型的雷达系统开展仿真设计，基于雷达所在的静止载体平台，分析雷达探测的目标和可能存在的干扰分布，然后对其建模并仿真分析，对雷达仿真过程中的回波图像处理、岸基线等数据利用算法进行简化处理，有效地完成了杂波的形成、偏离的定位、雷达显示模式的多样化;同时，实现了新型雷达所在载体的位置实时显示与数据快速更新、中控台与雷达通信数据的同步等关键技术。

2 坐标的转换换算

新型军用雷达的模拟器主要有雷达仿真器和雷达的操控台组成。下面把这两部分设计和仿真的关键点进行说明。

雷达的显示部分主要是将雷达的回波、电子方位显示线、活动标圈等通过线进行分层处理和显示。雷达图像在各层的基础上进行绘制和显示。层次主要有六层，即：操作显示层、刻度显示层、杂波显示层、地图海岸线显示层、识别的目标显示层和需要用到的符号层。雷达仿真中，对于地图海岸线显示层的产生多采用将地理坐标通过投影转换，形成投影平面下的坐标值，再将该值转为雷达屏幕上可以显示的坐标值，最后绘制在雷达显示器上。但由于坐标转换过程中存在投影纬度渐变的情况，导致坐标转换存在误差，难以真实的反映实际的海岸线，所以需要先将海岸线坐标转换为相对雷达的方位极坐标，再将该值转换为以雷达为中心的平面坐标。由于船载的雷达航行在大海上，受地球曲率的影响，需要采用球面坐标进行显示，同时需要考虑地球的直径不是一个固定值，需要使用Vincenty等公式进行求解。

从图中可以看到，P1，P2分别为椭球上的两个点;a为地面延长线与椭球面上赤道的夹角。假设λ=L，然后进行仿真迭代，首先根据椭球上纬度Φ1和Φ2，求解纬度U1和U2，有：

U1=tan-1[（1-f）tanΦ1（1）

U2=tan-1[（1-f）tanΦ2（2）

将上式进行转换，得到：

y=sinδ=（cosU2sinλ）2+（cosU1sinU2-sinU1cosU2）2（3）

x=cosδ=sinU1sinU2+cosU1+cosU2cosλ（4）

联合上式，可得到辅助球面上的弧长为

δ=tan-1（y/x）（5）

再计算赤道的交角为：

sinα=cosU1cosU2sinλ/sinδ（6）

将式（6）带入前面，得到：

cos（2δm）=cosδ-2sinU1sinU2/cos2α（7）

C=f16cos2α[4-3cos2α]（8）

λ=L+f（1-C）sinα{δ+Csin[cos（2δm）+Ccosδ（-1+2cos22δm）]}（9）

最后，利用辅助球面的弧长修正值和方位角，通过Vincenty公式得到海岸线、雷达所在的方位角、极坐标等值，实现坐标的转换。

3 系统建模与仿真

雷达系统的应用流程如下所示，通过建模将整个应用流程分为如下：

雷达建模阶段，对目标的后向散射截面、干扰模型等进行建模，包括雷达天线方向图、雷达信号的形式、雷达的发射链路的参数等。考虑到注入的方式为射频方式，需要对雷达的发射和接收链路进行仿真分析，包括发射机链路、接收机链路，由于军用雷达的发射和接收通道数量很多，如果只是采用阵元的方式进行仿真，设备的数量和线路则变得非常庞大，所以需要采用波束的方式进行仿真。

根据雷达天线的工作方式，确定雷达的方向图表述为：

g=（θ，φ）=G=（θ，φ）E（θ，φ）e（θ，φ）（10）

综合考虑天线的口径损耗、天线的增益、驻波损耗等因子。

对目标进行建模时，考虑到目标的计算量、信号的真实度等因子，使用批量的散射模型进行模拟，包括多普勒频移、天线加权等因子。

4 结语

在当今军用雷达日益集成化和复杂化的大背景下，同时由于雷达所处的战场环境日趋复杂，导致雷达系统的研制成本和训练成本迅速增加，为了更好的构建雷达的作战和使用环境，有效评估雷达作战效能和战场环境势在必行。

参考文献：

[1]任明秋，严革新，朱勇，等.复杂电磁环境下雷达抗干扰性能测试方法研究[J].仪器仪表学报，2016，38（6）：1278-1279.

[2]周敏，蔡红维，阮航.海南发射场测控雷达海杂波建模与仿真[J].国外电子測量技术，2015，34（2）：33-34.