雷达通信系统

2024-10-30

雷达通信系统（共9篇）

雷达通信系统篇1

“舒特”系统是由英国BAE公司研制的,集侦网电火为一体的机载网络攻击系统,其名称来源于大名鼎鼎的美军“红旗”演习的创立者理查德.穆迪.舒特上校。“舒特”系统以通信网络、雷达网络以及计算机系统,尤其与联合防空系统有关的系统为主要目标,通过入侵、窃取、注入、控制、接管、软瘫痪或硬摧毁等多种手段,使敌方防空预警系统丧失作用。

1系统发展

“舒特”系统的研制从2000年开始,采用渐进式的研发思路,每两年为一个阶段,并在研发过程中多次利用“联合远征部队演习(JEFX)”进行实验,迄今为止,已实验了6代,代号分别为“舒特Ⅰ-Ⅵ”,其作战能力不断提升改进,作战对象不断扩展。

从总体上讲,“舒特”系统实际上是一种集战场侦察、电子干扰、网络攻击、精确打击、效能评估于一体的综合性网络攻击系统。它能综合应用多种侦搜手段,合理选择最佳攻击方式,或应用更复杂算法攻击敌方防御网络,有效入侵敌防空雷达网和防空通信网络,或对敌网络关键节点进行硬摧毁,从而达到“突破一点,致瘫全网”的效果。

2“舒特”系统的工作流程

“舒特”系统的基本工作流程为:侦察监视—分析处理—实施攻击—策应评估。其具体过程如下:

(1)电子侦察飞机在敌防空区外对目标进行电子侦察与监视,搜索敌方目标及其无线网络入口,及时掌握敌防空体系的无线电联络内容。

(2)将侦收到的电子信号与信息进行分析、识别、处理,以了解目标网络的体系组成和开设情况,尤其是关键节点的位置。

(3)根据作战目的与目标性质合理选择攻击方式。“舒特”攻击系统可选择的攻击方式有三种。

第一种是通过数据链路将目标信息传递给战斗机,对预定目标实施反辐射攻击或精确火力打击。

第二种方式是通过数据链路将目标信息传递给电子战飞机后,由其机载设备对预定目标实施电子干扰。

第三种方式是通过数据链路将目标信息传递给专用电子战飞机,由其对预定目标实施网络攻击。通过辐射大功率、窄波束定向信号,突破无线入口进入敌方网络,向其注入软件算法与程序,巧妙渗入敌方防空雷达网络,或窥测敌方雷达屏幕信息,或实施干扰和欺骗,或冒充敌方网络管理员身份接管系统,操纵雷达天线转向使其无法发现来袭目标。

(4)在进行攻击的同时,由电子干扰机一直担负防区游弋,一方面进行攻击效能评估,另一方面可以出现意外时进行策应。

3如何应对“舒特”带来的威胁

通过对“舒特”系统工作原理和方式的分析,可以采取以下措施减少其威胁:

3.1加大网络及装备安全技术研究,全面提高预警及通信网络安全防护能力。

(1)信息网络的设计上,要尽量采用分布式结构,采取安全性更高的光纤有线技术联网,弱化关键结点,增加迂回路由,加强网络健壮性和抗毁性。

(2)要采取有效的审核控制和安全策略,信息传输过程应采取加密措施。通过信息加密、数字签名、访问权限控制、路由全程跟踪等措施,最大限度降低信息被窃取或被敌利用的可能性,确保信息的完整性、可用性、可控性和不可否认性。

(3)“舒特”系统主要通过发射大功率辐射信号实现对目标网络的入侵,因此可积极对防空预警及通信装备器材进行升级改造,加强其拒绝异常信息的能力,减少被攻击的可能性。

3.2攻防结合,使“舒特”系统难以有效发挥作用。

(1)加强电磁频谱管理,树立电磁频谱保密意识,防止信号参数泄露,最大限度保护频谱资源,使“舒特”系统难以发现已方设备工作参数、脆弱节点和无线网络入口。

(2)在终端防护方面,要加强对脆弱网络节点的监控,定期进行扫描,及时修补系统漏洞;要对重要的网络设备要进行备份,要提前做好抢代通方案,提高网络的应急反应能力和快速恢复能力。

(3)应用远程反辐射武器对“舒特”系统机载平台,特别是电子干扰和网络攻击平台进行打击,以摧毁其工作平台。

(4)合理利用己方电子装备,发射强定向电磁脉冲,对“舒特”系统电子战平台和通信网络进行电子干扰和破坏,切断其信息数据传递途径,削弱其信息处理能力,使“舒特”系统难以有效展开工作。

参考文献

[1]姚红星,温柏华.美军网络战研究[M].北京:国防大学出版社,2010.

[2]曾贝,范海燕等.信息战争-网电一体的对抗[M].北京:军事科学出版社,2003.

[3]戚世权.率制信息权[M].北京:军事科学出版社,2003.

新型雷达系统为机场护航等篇2

加拿大西海岸的温哥华国际机场购买了四套“眼镜猴”（Tarsier）雷达设备，这是英国凯奈蒂克公司在2000年7月巴黎戴高乐机场协和飞机失事之后研发的。

“眼镜猴”雷达系统以高分辨率毫米波雷达为基础，能够检测出接近于2公里范围内一颗5厘米长的螺钉。

温哥华国际机场管理局运营负责人克雷格·里士满说，该系统还能分辨这些物体是由金属、塑料、玻璃、木头还是动物遗骸构成。一旦电脑软件识别出该物体，就用全球定位系统把机场工作人员引导到这里把它清除掉。

目前，查找碎片的工作是以人工方式进行的——工作人员拿着扫帚和簸箕沿机场跑道走来走去。这种办法容易导致人为失误，还耗时，如果延误进出航班代价则更高。

2004年温哥华国际机场对“眼镜猴”雷达系统进行了首次全面测试。此前该系统在纽约肯尼迪国际机场、伦敦希思机场以及美国得克萨斯州某空军欺压基地接受过测试。

里士满说，在测试中，“眼镜猴”雷达系统在夜间检测到了1公里以外的鸟群和一个塑料水瓶。该雷达系统价值约120万美元，但凯奈蒂克机场雷达公司总裁史蒂夫·布里坦相信，它将具有无可估量的价值，原因在于小碎片破坏和由此产生的世界各地航班延误，造成了每年大约40亿美元的损失。

北京研制新型动力电池

北京市科技计划重大项目“锂离子电池正极材料锰酸锂的产业化技术开发”顺利通过市科委验收。专家表示，本市科研单位一举攻克世界性技术难题，在新型锂电池研制上取得重大突破，为北京加快开放缓解能源紧张和大气环境恶化问题急需的电动车电池提供了技术保障。

据悉，该项目是市科委于2002年10月立项并投入300万元支持，由中信国安盟固利电源技术有限公司实施的重大项目。两年多时间里，项目承担单位除了突破世界性关键技术难题，研制出新型锂离子电池所需关键材料锰酸锂的合成新工艺，还开发出新型大容量动力锂电池，并在奥运电动公交车上完成车载运行试验，持续运行里程超过10000多公里，电池工作状态良好。

此次本市开发出的新型锂电池——锰酸锂电池，被公认为是电动汽车最为实用的动力电池。据悉，目前，国内众多用户以及韩国、法国、美国的一些公司已开始试用该项目的产品。

新型多气体探测仪问世

气体探测仪是有毒有害作业场所需要使用的检测设备。在首届全国安全生产及技术装备展览会上，一种多气体探测仪受到了参观者的青睐。

这一气体探测仪，不仅要用来探测密闭空间内有毒有害气体的浓度，还由于其对易燃气体的高度敏感，可用来进行管道气体泄漏探测。

研制该探测仪的工程师沃赛骞告诉记者，多气体探测仪可同时检测5种气体，如一氧化碳、硫化氢、挥发性有机化合物等；探测仪采用独家电池技术，可连续使用50小时，如仅使用PID传感器时，可连续使用150小时。传感器在更换电池后可及时恢复功能，无需预热。

防晒伤泳装问世

近日，一款新式比基尼泳装在伦敦推出，这款比基尼每隔15分钟会发出短促的尖音信号，以防止度假者在太阳下睡着。

在世界各地的海滩上，向来都有晒得红彤彤的英国人。这项发明可以使这种可怕的海边景象从此消失。

英国第三大女性服装零售商“新形象”将在南部海岸的布赖顿海滩上发布“定时日光浴比基尼”。

约59%的英国人承认曾在太阳下打盹，所以这个附在泳装上的电子装置每隔一刻钟会发出“嘟嘟”声，提醒昏昏欲睡的英国人清醒过来找个凉快处，或是翻一个身。

这款比基尼将于近期在英国各商店销售。

“新形象”销售经理哈什·拉德哈说：“在阳光下曝晒，除了对健康有潜在危害，除了对健康有潜在危害，对于注重形象的人来讲，晒伤或脱皮都不太好看。”

“56%的男性认为晒得脱皮的皮肤不美观，我们希望‘定时日光浴比基尼’可以帮助顾客避免这种问题，当她们穿上夏装时可以很自信。”

通信信号对雷达信号干扰的分析篇3

1 通信信号概述

1.1 通信信号概念

通信信号指通信中传输的图像、语言、文字等信息的传递信号。现代通讯一般以正弦信号电磁波的方式进行, 都以电磁波的方式进行传递, 发射电磁波的设备携带着接收方所需要的信息, 有时候直接到达接收方, 有时候这要经过许多的中转才能到达接收方。其通信信号的传递是经过不同的通信基站和设备进行传输的, 会连续性的产生信号波[1]。

1.2 通信信号模型建立

目前, 通信多以数字化设备进行, 其数字通信信号包括调幅、调频、调相三种基本调制形式。幅度键控ASK是线性调制, 频率键控FSK及相位键控PSK是非线性调制。因为表征信息的频率与相位的调整变化只有有限的离散值。因而, 可以进行频率键控FSK和相位键控PSK的简化, 作为幅度键控ASK信号处理。

2 特征子空间投影分析法

2.1 特征子空间理论的概念

特征子空间的降维效果和稳健性的出来能力在波束形成、DOA估计、超分辨处理等方面得到了广泛的应用。在通信基站密集的区域, 雷达信号会受到很大的影响, 当在脉压雷达强干扰的接收环境下, 接收的矢量中包括雷达回波信号和通信干扰信号[2]。

2.2 特征值的个数选取

在实际操作中, 输入为带限干扰, 无法准确的掌握大特征值的个数, 因而, 合理的选择大特征值的个数是必须考虑的问题, 如果特征值个数选择不够, 则会对干扰抵消不彻底;而选择过多, 则会将必要的信号对消。实际操作中可选择相邻的特征值的变化进行个数的选择, 其需要满足公式:i/i+1>i+1/i+2其中i=1, 2, 3....;M-2。

对于信号功率, 输入干扰功率越大, 那么对应的特征值也越大, 前面的特征值与后面的特征值的差距增大, 则确定感染子空间的维度就更容易, 且抑制干扰效果会更佳。

2.3 仿真结果分析

如果LFM信号的中心频率为F0=0MHz, 带宽B=10MHz, 时宽为T=10us。噪声是高斯白噪声, 输入不同的干扰功率时, 特征子空间的投影方法干扰抑制效果存在不同[5]。协方差矩阵特征值进行分解后, 代表干扰的特征值和代表信号及噪声的特征值相差较大时, 可以很容易很精确的选择出前面r个大特征值, 相反, 则不容易区分出大特征值和小特征值, 如果受到通信信号的干扰功率越大, 该方法对消效果则更佳, 干扰功率小则抑制效果不理想。

3 最小二乘法分析法

3.1 最小二乘法的思想

根据频率检测仪提供的信号带宽内干扰的频率范围, 在满足频率采样定理的条件下, 均匀的选择不同的离散频点, 作为不同通信信号干扰估计的频率值, 每一个频率信号幅值用最小二乘法进行计算。假设干扰的频率范围是[fmin fmax], 那么每一个离散点的频率为:

fn=fmin+nF0, 其中F0是频率间隔, n=1, 2, 3...N

3.2 离散频点的选择

频率采样的间隔越小, 则N的值越大, 那么最终的数字精确度越高, 在实际中, 误差和频率的采样率有关, 离散点越多, 则误差越小。另外, 在同一频率的采样点数时, 如果输入的带限干扰的功率越大则抑制效果会不佳[3]。对于小功率的通信信号干扰, 此法有效。

3.3 仿真结果分析

如果雷达发射LFM连续波, 则信号的中心频率为F0=0MHz, 带宽B=12.5kHz, 时宽为T=10us。输入的干扰取值范围为0.8到0.9间的倍数信号带宽处的带限干扰, 雷达信号功率和通信信号在内噪声的干扰下, 影响较小[4]。

参考文献

[1]吴少鹏.雷达抗干扰效能评估理论体系研究[J].雷达与对抗, 2011, 23 (6) :10-11

[2]潘超.雷达抗感染效能评估准则与方法研究[D].成都电子科技大学, 2010

[3]杨丹丹.雷达干扰一体化设计的共享信号研究[J].江南大学, 2010 (25) :103

[4]李明.运动平台雷达信号相互干扰研究[J].现代雷达技术, 2011, 36 (6) :56-57

雷达通信系统篇4

据美国《纽约客》杂志最新披露的资料显示，发生在1979年夏天的一次“核走火”事件既让人哭笑不得，又让人毛骨悚然。

苏联核弹“飞”向美国

1979年7月12日的下午，美国科罗拉多州夏延山基地的监控员隆多·詹姆斯上士正无精打采地坐在雷达屏幕前玩扑克，面对千篇一律的雷达信号，他都快睡着了。

突然，一声剌耳的警报声打破了监控室的宁静——负责监控北太平洋方向的雷达突然显示正有至少2200余枚核导弹从苏联基地飞向美国！詹姆斯顿时被吓傻了，他慌忙刷新雷达屏幕以确认信息的准确性，但屏幕上的导弹坐标仍然密密麻麻，犹如一群正在进军的蚂蚁涌向美国领空，其中最近的一批导弹距美国西海岸不足1000海里！

惊慌失措的詹姆斯中士立刻拉响基地的防空警报，并大声招呼同伴进入临战状态。刚刚从午睡中惊醒的战友在看到屏幕上的“死亡倒计时”时，也乱成了一团，有的人赶紧给亲属朋友打电话，有的则钻到基地的教堂里祈求上帝的庇护。

7分钟决定世界命运

此事虽然让整个夏延山基地进人疯狂状态，但基地的情报官员仍然恪尽职守，继续对这些密集的核弹进行监控，并通过白宫热线电话将整个事态汇报给总统吉米·卡特，称总统只有7分钟时间决定是否立刻发射洲际导弹，对苏联进行报复。

此时正在白宫用餐的卡特总统惊得目瞪口呆，事后据他自己回忆，当时他感觉整个头都炸了。好在卡特没有因此而丧失理智，用最短的时间分头布置好一切应急措施，包括紧急启动“白宫危机应急方案”（又称“末日计划”），迅速召回正在芝加哥旅行的国家安全事务助理布热津斯基；通知美国本土所有导弹发射基地及海外航母编队迅速进入临战状态等。事后，卡特声称这7分钟堪称他在担任总统期间最绝望的7分钟。他将当时的感受与肯尼迪总统经历的“生死13天”（指古巴导弹危机）相提并论，“这可比那13天紧张多了，至少约翰（约翰·肯尼迪总统）还有时间吃个三明治呢……”

放错地方的录像带

虽然整个白宫伴随着苏联核弹的“袭击”而进入最严峻的战备状态中，但卡特仍对夏延山基地的情报半信半疑一因为苏联这个时候没有必要无缘无故挑起战争，更何况是毁灭整个地球的核战争！

在紧急部署所有应急措施后，卡特同时要求对这个惊人的情报予以核实。令人惊讶的是，此时其他美国基地的雷达屏幕上却是空空如也，连一颗苏联导弹的影子也没见着。正当所有人满腹狐疑、紧张万分的时候，谜底终于揭开了。

7分钟后，正在卡特总统急速前往白宫地下掩体时，夏延山再次打来电话——原来在基地的仪器监控室内，不知是谁将一盘模拟苏联导弹袭击的录像带错误地放进检测电脑中！这场令卡特总统惊出一身冷汗的核弹袭击竟是美国险测人员的一次“乌龙”！

此后，美国空军立即对夏延山基地的管理制度进行“大换血”，基地官员的职务被撤销，但最终的肇事者却没有被查出来。

该事件造成的另一个后果是，五角大楼开始担心其导弹预警系统会在某个时候再出现古怪的失误。

“星球大战”的导火索？

虽然此次“苏联核袭击”被定性为“工作失误”，但美国已成惊弓之鸟。20世纪70年代，苏联核武库规模已超过美国，美国感到太平洋和大西洋已不再是屏障本土的“蓝色篱笆”。为此，有关“拓展边疆”，“外层防御”，“先发制人”的积极防御战略被纷纷呈上美国总统的办公桌。

1983年3月23日，美国总统里根宣布实施“星球大战”计划，打算在外太空部署反导系统，有意思的是，在里根向国会申请“星球大战”研究经费的报告书中特意提到1979年发生在夏延山的那次“乌龙事件”：“先生们，当这套系统建成之日，我们就永远不会为那该死的7分钟而焦虑了……”

（科比）

雷达通信系统篇5

长期以来，雷达领域和通信领域由于各自研究对象的不同而被严格区分开来。随着电子技术、通信技术，信息处理技术以及软件无线电技术的高速发展，传统的雷达和通信设备不仅面临复杂的电磁环境和目标威胁，而且为了控制战场的电磁权，各类通信、干扰、雷达设备越来越多，不利于实现现代战争所需要的高速反应能力。因此，探索和研究现代作战平台上众多电子装备的综合一体化技术问题，不仅有助于把不同类型、不同用途的电子设备进行有机结合，便于实时协调和控制作战平台上电子设备的工作、合理地分配系统资源，而且也有助于实现装备的通用性、小型化和多功能化[1]。

雷达和通信一体化系统是一种具有信息交互和目标信息探测功能的系统。该系统进一步拓展了现有雷达的应用，在雷达目标探测的同时，可实现对空中与海面交通管制和指挥、多参数海洋环境监测与预报以及数据接力等功能[2]。现代战争，是陆海空天电五维战场环境，有效合理的整合指挥、控制、通信、计算机、情报及监视与侦察系统，可大大提高预防战争和打赢高技术条件下局部战争的能力。雷达和通信一体化系统在现有全数字化雷达的基础上，利用其硬件资源，让雷达和通信同时共用相同信号波形，既与信号照射区域的通信从站通信，又能通过对目标回波信号进行检测来实现雷达的功能。主站与通信站之间可以构建以主站为中心的通信网，从而有效实现指挥、控制、通信、计算机、情报及监视与侦察系统的有效整合[3]。综上，本文针对基于正交频分复用(OFDM)波形的雷达和通信一体化进行了研究，并对雷达和通信一体化信道估计算法做出了仿真分析。

本文采用OFDM信号作为一体化信号，基于OFDM信号采用多载波和伪码调制技术，使其频谱扩展到很宽的频带内，时域上波形非常接近于白噪声，从而在时域和频域上的信号峰均比都很低，具有很强的隐秘性、抗噪性和低截获性，这种信号降低雷达的距离—多普勒耦合模糊，与相同带宽的线性调频波形相比具有更好的性能[4,5]，而且OFDM信号是公认的4G通信信号形式，具有良好的抗多径和抗符号间干扰的能力。

1 系统模型

本文所采用的基于OFDM信号形式的雷达和通信一体化系统框图如图1所示，其OFDM信号波形既用于通信，又能通过对照射区域的目标回波信号(合作)波形进行检测实现雷达的功能。

系统中假设发射端有a根天线，接收端有b根天线，在第i(i=1，…，a)根发射和第j(j=1，…，b)根接收天线间的信道为每径服从瑞利分布的多径衰落信道，噪声是加性高斯白噪声。定义n时刻信道的信道传输矩阵为则n时刻第j根接收天线接受信号为:

其中，x(n)=(x1(n)，…，xa(n))T为n时刻发送信号，zj(n)为n时刻第j根接受天线上的加性高斯白噪声。

假设OFDM子载波个数为K，发射端输入的比特流经过QAM映射后，形成的复信息字符流再经过串并转换和IFFT得到a个并行的长度为K的数据流，该数据流加上循环前缀后被各个天线发送出去。设hj,i(l)(l=0，…，L-1)为第n个OFDM符号周期内第i根发射天线和第j根接收天线之间信道脉冲响应系数。其中L为信道阶数(多径径数)。因此，对应于第i根发射天线和第j根接收天线之间第k个子载波上的信道频响为:

则该系统的模型为:

在接收端，接收天线将接收到的信号向量经过并串转换和去除循环前缀并通过FFT模块后进行信号检测，随后进行雷达信号和通信信号分离，通信信号通过并串转换并解调后得到b个并行的数据流，雷达信号经过剔除深衰落子载波传输符号，输出给雷达处理单元进行雷达信号的处理。

2 信道估计算法

由于通信信息获取需进行相干解调，相干解调需要信道信息，而信道信息可以直接用在雷达的时延和多普勒频率估计算法中，减少信道的未知性或者是增加它的信息量，最大限度地提高时延和多普勒频率估计精度或者说是提高检测性能。因此信道估计是雷达与通信一体化系统的关键技术之一，信道估计的方法主要分为三类:基于导频的估计、盲估计和半盲估计，本文采用基于导频的信道估计方法，即在发射数据流适当的位置插入导频，接收端利用导频恢复出导频位置的信道信息珟H，然后利用某种处理手段(如内插、滤波、变换等)获得所有时段的信道信息[6]。

在基于导频的OFDM信道估计中，导频形式有两种，连续导频和分散导频，其中导频的数量是估计精度和系统复杂度的折中，本文中导频采用的是矩形导频方式，其中导频的间隔:

其中，Nt为时域导频间隔，Nf为频域导频间隔，fdmax为最大多普勒频移，T=Ts+Tp表示加上循环前缀的OFDM符号长度，Ts为OFDM符号长度，Tp为循环前缀长度，τm为最大多径时延，Δf为子载波间隔。

根据系统模型可知:

其中，H为信道响应，XP为已知的导频发送信号，YP为接收到的导频信号，WP为在导频子信道上叠加的加性高斯白噪声(AWGN)矢量。

利用最小二乘(LS)准则对导频信道进行估计[7]:

LS估计算法的均方误差为:

利用最小均方误差(MMSE)准则对导频信道进行估计，本文采用的是二维维纳滤波器信道估计[8]，根据信道模型可知:

其中，(k,l)表示子载波及时域时刻的位置。

设Wiener估计的频响为:

其中，w(k,l;k',l')为Wiener滤波器的系数，是矩阵w(k,l)的元素。ΨP(k,l)为导频点所在位置的集合，ΨP(k,l)为传送信号位置和导频位置的集合。

定义最小均方误差为:

根据文献[8]得:

利用奇异值分解(SVD)算法对导频信道进行估计，可以避免矩阵求逆，简化运算量[9]:

其中，矩阵U列向量u0,u1，…相互正交。Λ为对角阵，其对角元素λ0≥λ1≥…≥0。则Wiener滤波系数:

其中，Δ也为对角阵，对角元素值为

3 仿真及结果分析

本文通过Matlab构建基于OFDM波形的雷达和通信一体化系统模型，通过模型针对LS,LMMSE,SVD三种信道估计算法性能进行比较。

子载波数N=1024，发射天线数A=2，接受天线B=2，传输带宽为20MHz，信道为瑞丽信道，多径数L=6，采用4QAM调制。

本文采用的是矩形导频，根据二维采样定理，时域导频间隔NT=12，频域导频NF=4。

从图2中可以看出使用MMSE和SVD算法比LS算法的均方差性能好，特别是在信噪比SNR比较小时。图3中，ideal为理想信道的信噪比/误码率性能曲线，从图3中可以看出MMSE和SVD算法比LS算法的误码率低，更接近理想信道的信噪比/误码率曲线。但相对于LS算法，MMSE算法的复杂度大大增加，从图2和图3中，可以看出在大信噪比时，MMSE和SVD算法的信噪比/误码率曲线差值较小，综上所述，SVD算法具有较低的误码率和较低计算复杂度。

4 结束语

本文简要阐述了雷达和通信一体化的发展趋势，并构建基于OFDM波形的雷达和通信一体化系统模型，分析了信道估计在基于OFDM波形的雷达和通信一体化中的重要地位，在此基础上研究了信道估计方法，并对基于LS、MMES、SVD算法准则的导频信道估计算法进行了仿真，通过仿真结果的性能比较，可以看出基于MMSE的信道估计方法及其改进的基于MMSE和SVD的信道估计方法具有较好估计效果，并大大降低了其复杂度。

参考文献

[1]邹广超.雷达通信一体化设计的信号与处理方法研究[D].无锡:江南大学,2011.

[2]邵启红,万显荣,张德磊,等.基于OFDM波形的短波通信与超视距雷达集成实验研究[J].雷达学报,2012(4):370-379.

[3]张明友.雷达-电子战-通信一体化概论[M].北京:国防工业出版社,2010:1-17.

[4]李天一.基于OFDM雷达体制研究[D].南京:南京理工大学,2008.

[5]Lellouch G,Tran P,Pribic R,et al.OFDM waveforms for frequency agility and opportunities for Doppler processing in radar[C].Proceedings RADARCON2008,ROME,Italy,May 2008:432-437.

[6]张继东,郑宝玉.基于导频的OFDM信道估计及其研究进展[J].通信学报,2003,24(11):117-124.

[7]YANG B G,LETAIEF K B,CHENG R S,et al.Windowed DFT based pilot-symbol-aided channel estimation for OFDM systems in multipath fading channels[C].Proc IEEE VTC’2000.2000:1480-1484.

[8]Peter Hoeher,Stefan Kaiser,Patrick Robertson.Two-Dimensional Pilot-symbol-Aided Channel Estimation By Wiener Filtering[C].IEEE International Conference on Acoustics,Speech and Signal Processing,1997,3:1845-1848.

机载雷达对抗系统仿真篇6

1 仿真内容及模型

1.1 仿真内容

仿真内容包括以下两个方面:

(1)机载雷达系统仿真。仿真机载雷达主要功能,能够完成杂波背景下对低空高速目标的检测。雷达系统仿真的模式总体上分为空中探测模式和地面目标探测模式。

1)空中探测模式。

Range while Search (RWS)(边搜索边测距);

Track While Scan (TWS)(边跟踪边扫描);

Velocity Search (VS)(速度搜索);

Air Combat Manoeuvring (ACM)(空中格斗);

Situation Awareness Mode (SAM)(态势感知);

Single Target Track (STT)(单目标跟踪)。

2)地面目标探测模式包括。

Ground Mapping (GM)(地面测绘);

Ground Moving Target (GMT)(地面动目标)[1]。

(2)弹载有源干扰仿真。仿真单个弹载有源干扰机对机载雷达的干扰,包括压制性干扰和欺骗性干扰;压制干扰主要是多假目标压制干扰,欺骗干扰主要是距离欺骗干扰和速度欺骗干扰及距离速度同步欺骗干扰。主要包括随机距离假目标、随机速度假目标、随机距离速度假目标、距离假目标、速度假目标、距离速度联合假目标、距离拖引、速度拖引和距离速度联合拖引。

1.2 雷达系统模型

总体机载雷达仿真模型较为复杂,但可以建立一个基本的、可扩充的模型。现针对一个雷达的回波处理过程如图1所示。

1.2.1 回波信号建模

回波信号建模包括载机和目标信息的读取和回波信号的生成。仿真载机和目标的信息采用读取相应文档得到。首先通过读取文档得到载机和目标的基本位姿信息,根据当前仿真总体时间对载机个目标的航迹进行线性插值,得到较精确的位姿信息,然后计算得到载机和目标之间的相对距离、速度、方位和俯仰等信息。

雷达发射脉冲主要是线性调频,设雷达发射信号为

s(t)=Arect $(\frac{t}{τ}) \exp (2 π (f_{0} t + \frac{Κ t^{2}}{2}))$ (1)

式中,A为幅度;τ为脉冲宽度;f0为载频;K=B/τ为频率变化率;B为带宽;rect $(\frac{t}{τ})$ 为矩形函数,其表达式为

rect

$(\frac{t}{τ}) = {\begin{cases} 1, 0 \leq \frac{t}{τ} \leq 1 \\ 0, 其他 \end{cases}$

(2)

对于机载脉冲多普勒雷达,接收到的目标回波信号可以写为

s(t)=Arect $(\frac{t - t_{d}}{τ}) \exp (2 π f_{0} (t - t_{d}) + π Κ (t - t_{d})^{2})$ (3)

式中,td为延迟时间, $t_{d} = \frac{2 R (t)}{C} = \frac{2 (R_{0} - V_{r} t)}{C}$ ;R0为目标与雷达的初始距离;Vr为目标与雷达的径向速度,接近时为正;C为光速。那么回波信号与发射信号相位相差 $φ = - 2 π \frac{2}{λ} (R_{0} - V_{r} t) - 2 π Κ t_{d} + π t_{d}^{2}, φ$ 引起的频率差为 $f_{d} = \frac{1}{2 π} \cdot \frac{d φ}{d t}, f_{d}$ 为多普勒频移。

零中频正交双通道同相输出信号为

I(t)=Arect $(\frac{t - t_{d}}{τ}) \cos (2 π f_{d} t + π Κ t^{'}^{2})$ (4)

正交输出信号为

Q(t)=Arect $(\frac{t - t_{d}}{τ}) \sin (2 π f_{d} t + π Κ t^{'}^{2})$ (5)

其中,每个脉冲开始时t′=0。

1.2.2 信号处理及检测

得到的信号包含了噪声,对地模式还包含杂波等,这些对于信号检测不利,所以需要进行一系列的信号处理。

首先进行的是脉冲压缩。脉冲压缩就是在发射的宽脉冲内采用附加的频率或相位调制,以增加信号的时宽带宽积,这样,就将宽脉冲压缩到1/B宽度,从而可以在不损失雷达威力的前提下提高雷达的距离分辨力。脉冲压缩有两种方式,分别为时域相关法和频域法。两种方式本质上是一致的。在脉压D=Bτ比较大时,频域法的运算量远小于时域相关法[2],针对本系统,仿真采用频域FFT法[2]。

杂波对消是根据杂波的特性,去除杂波。进行杂波对消时采用将2倍的杂波数组的实部与虚部,分别和与其前后相邻的数组的实部与虚部之和进行相减。

1.2.3 数据处理

当检测到导弹目标后,经过确认转入跟踪,获取精确的弹头距离及角度信息。角度信息由和差支路获取。距离信息可采用数字内插法从波门面积中心获取。

可利用雷达目标的径向速度、位置等弹道信息、信号特征等,减少数据关联的模糊性,提高跟踪性能;加速初始化进程,提高目标参数的估计精度,减少点迹—航迹关联的模糊。

数据处理过程为:首先根据第一次的目标信息,按最大的速度进行预测此目标的下一个落足点,根据最大加速度预测误差量,形成一个误差圆环。第二次目标来临时,假定有目标落入此环内的话,那么关联成功,可以形成暂存航迹,根据两个点得到目标速度,再预测下一个点的落足点,假如下一次有点落入预测环内,就可以形成稳定航迹。若没有,发送确认报告,再次确认是否有目标,无则发送失踪报告,确认航迹终止[3]。

1.3 干扰模型

如上所述,仿真主要仿真欺骗干扰。总地来说干扰分为距离干扰和速度干扰。都是针对干扰机接收到的信号进行处理后再发射给载机雷达,从而达到干扰的目的。

1.3.1 距离干扰距离欺骗干扰

Rf≠R,αf≈α,βf≈β,fdf≈fd,Sf>S (6)

其中,Rf,αf,βf,fdf,Sf分别为假目标Tf在V中的距离、方位、仰角、多普勒频率和功率。距离欺骗干扰是指假目标的距离不同于真目标,能量往往强于真目标,而其余参数近似等于真目标。

对脉冲雷达距离信息的欺骗主要通过对收到的雷达照射信号进行时延调制和放大转发来实现,主要采用假目标干扰和距离波门拖引干扰[4]。

设Rf为假目标的所在距离,则雷达接收机内干扰脉冲包络相对于雷达定时脉冲的时延为tf=2Rf/C,当其满足 $| R_{f} - R | ＞ δ R$ 时,便形成距离假目标。

假目标的迟延时间tf=tf0+Δtf,tf0=2Rj/C。tf0是由雷达与干扰机之间距离Rj所引起的电波传播时延;Δtf则是干扰机收到雷达信号后的转发时延。一般情况下Rj是未知的,所以tf0是未知的,主要控制Δtf。

假目标的迟延时间是tf=tf0+Δtf,

$Δ t_{f} (t) = {\begin{cases} 0, 0 \leq t ＜ t_{1}, 停拖期 \\ 2 v (t - t_{1}) / c 或 2 a (t - t_{1})^{2} / c, t_{1} \leq t ＜ t_{2}, 拖引期 \\ 干扰关闭, t_{2} \leq t ＜ Τ_{j}, 关闭期 \end{cases}$

(7)

式中,v为匀速拖引时的速度;a为匀加速拖引时的加速度。

1.3.2 速度干扰

满足对速度欺骗干扰参数的要求是

fdf≠fd,Rf≈R,αf≈α,βf≈β,Sf>S (8)

其中,fdf,Rf,αf,βf,Sf分别为假目标Tf在v中的多普勒频率、距离、方位、仰角和功率。速度欺骗干扰是指假目标的多普勒频率不同于真目标,能量强于真目标,而其余参数近似等于真目标。

速度波门拖引干扰的基本原理是:首先转发与目标回波具有相同多普勒频率fd的干扰信号[4]。然后使干扰信号的多普勒频率fdj逐渐与目标回波的多普勒频率fd分离,fdj的变化过程

$f_{d_{j}} (t) = {\begin{cases} f_{d}, 0 \leq t ＜ t_{1} \\ f_{d} + v_{f} (t - t_{1}), t_{1} \leq t ＜ t_{2} \\ 干扰关闭, t_{2} \leq t ＜ Τ_{j} \end{cases}$

(9)

其中,vf是拖引的分离速度;并且它不能大于雷达可跟踪目标的最大加速度vf≤2a/λ;a是雷达可跟踪目标的最大加速度;vf的正负取决于拖引的方向。

当0≤t<t1时,干扰信号多普勒频率是信号的多普勒频率。

当t1≤t<t2时,干扰信号多普勒频率是式(9)所示。

当t2≤t<Tj时,干扰机将会关闭。雷达跟踪的信号将会消失,且消失时间大于速度跟踪电路的等待时间和AGC电路的恢复时间,速度跟踪电路将重新转入搜索状态。

由于干扰能量大于目标回波能量,将使雷达的速度跟踪电路跟踪在干扰的多普勒频率上,造成速度欺骗,此时间长度按照最大频差δfmax计算。

t2-t1=δfmax/vf (10)

2 仿真流程

系统采用单机仿真。首先设置雷达参数、载机及目标航迹、干扰、导弹RCS、雷达天线图、杂波等参数,然后开始仿真。具体的仿真流程图如图4所示。

3 计算机仿真

雷达的主要指标有:工作频率:9.7～9.9 GHz;作用距离:150 km;扫描范围:方位±60°,仰角±60°;方位扫描:10°,25°,30°,60°;重复频率:HPRF,MPRF,LPRF;脉冲宽度:0.81～4 μs;波束宽度:笔形波束,方位3°,仰角4°;峰值功率:21.5 kW;处理机:信息存储100万个数据,处理速度14万次/s,可编程处理机3 400万次/s,波束锐化:DBS1 8:1,DBS2 64:1。干扰机参数:干扰机峰值功率:200 W;干扰机天线增益:10 dB;水平、垂直波束宽度:60°,瞬时带宽2～5 BW。

图5为仿真程序的主界面。

P显中会显示比较直观的目标信息,A显显示相对应的处理后的目标回波信息。A显上面的信息栏显示当前探测到的目标的所有信息。无目标则信息全部显示零。

若所选模式需要进行数据处理,则点击“视图”可以显示目标的暂存航迹和稳定航迹。

4 结束语

进行了F16机载雷达对抗系统的仿真。整个模型分为雷达系统模型和干扰模型。雷达系统模型研究了回波信号的产生、信号的检测方法以及对已经检测到的目标如何进行航迹处理。干扰模型研究了距离干扰和速度干扰。最后给出了仿真流程并进行了仿真。试验表明,系统可以很好地为机载雷达对抗系统提供方案论证和性能评估。

参考文献

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[3]徐玉芬.现代雷达信号处理的数字脉冲压缩方法[J].现代雷达,2007(7):61-64.

[4]赵国庆.雷达对抗原理[M].西安:西安电子科技大学出版社,1999.

[5]丁鹭飞,耿富录.雷达原理[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.

合成孔径雷达的系统性能研究篇7

关键词：合成孔径雷达,雷达方程,信噪比

1 引言

雷达方程是雷达系统性能的重要体现, 它集中地反映了与雷达探测距离有关的因素以及它们之间的相互关系。研究雷达方程可以用它来估算雷达的作用距离, 同时可以深入理解雷达工作时各分机参数的影响, 对于雷达系统设计中正确地选择分机参数有重要的指导作用。

虽然合成孔径雷达 (SAR) 方程与普通雷达方程一样, 是从已知的SAR发射机、天线、传播路径和目标参数计算回波信号强度的基本方程, 但是SAR有其独特的特点, 其性能方程也与普通雷达方程有所不同。本文在普通雷达方程的基础上, 结合SAR系统的特点, 考虑影响SAR系统的各种因子, 推导出适合SAR系统的方程, 然后给出了一个性能算例, 来说明SAR方程在SAR系统参数设计中的指导作用。

2 合称孔径雷达的系统性能

对于合成孔径雷达, 系统性能与很多参数有关, 其中大部分参数都呈非线性关系, 信噪比是SAR成像的度量标准, 通过雷达方程, 可以写出SAR成像信噪比的表达式:

其中, Gr表示在距离向脉冲压缩过程中引入的信噪比增益, Ga表示方位向处理过程中引入的增益, GrGa就表示信号处理增益。Pt为雷达发射功率, Gt为雷达天线增益, σ为目标的散射截面积 (其量纲是面积) , R为雷达天线作用距离, Ar为雷达接收天线的有效接收面积, Fn为接收机的噪声系数, T0为标准室温, 一般取290K, Bn为噪声带宽, L表示各种损耗引入的损失系数。

2.1 天线性能影响

式 (1) 中有效面积Ar与天线孔径的物理面积存在如下关系式:

其中, ηap表示天线的孔径效率, 通常ηap≈0.5

将天线增益和有效面积之间的关系式: (λ为所用波长) 和 (2) 式代入到 (1) 式中, 可得:

距离向处理增益Gr是与脉压过程中噪声带宽的减小有关的, 关系式为:

式中:Teff为雷达有效脉冲宽度, Lr表示非理想距离向滤波后信噪比增益的减少量。如果没有注明, 一般取Lr≈awr≈1.2, 这里awr是距离向脉冲响应展宽因子。

而方位向处理的信噪比增益是和多脉冲的相干积累有关的, 脉冲总数是由PRF及孔径时间决定的, 也就是和雷达平台速度和合成空间物理量纲有关, 相应的就是由方位向分辨率决定的, 表达式如下:

式中N为脉冲总数, fp即PRF, ρa表示方位向分辨率, va为雷达平台的飞行速度, αdc表示斜视角, awa为方位向脉冲响应展宽因子, La表示非理想方位向滤波后的信噪比增益的减少, 一般La≈awa≈1.2。

将 (4) 、 (5) 式代入 (3) 式中:

2.2 发射机性能影响

发射机的性能主要有 (1) 工作的频率范围, (2) 输出的峰值功率, (3) 允许的最大占空比, 这三个性能的影响。首先定义占空比为:

这里Pavg表示发射的平均功率, 定义式为:

发射功率容量和带宽与发射的技术有很大关系。若给定单脉冲距离分辨率, 则信号带宽可以表示为:

这里ρr为距离向分辨率。通常雷达的最大占空比小于35%。

将 (8) 式代入 (6) 式, 可得:

2.3 RCS的影响

RCS反映的主要是目标的散射特性。通常目标是分布在一定范围内的, 在推导过程中, 定义了一个照射单元的规范散射系数, 而实际照射区域就是一个分辨单元的区域, 具体关系式如下:

这里σ0为目标的散射系数 (m2/m2) , 是与频率有关的量, 通常与fn成正比, 一般0<n<1。ψg表示入射角, 根据几何关系可以写出:

这里h表示雷达高度。

将 (11) 、 (12) 式代入到 (10) 式可得:

对于选取的自变量不同, 还可以写出多种表达式, 但是特别要注意:SNR与方位向分辨率无关。

3 合成孔径雷达性能算例

选取的雷达基本参数如表1所示。同时选取:La=awa=1.2, Lr=1.2, L=5dB, Fn=5dB, k=1.38×10-23J/K, T0=290K, ηap=0.5, AA=7.7×10-3m2, σ0=-20dB。

将这些参数代入到公式 (13) , 就可以得到成像信噪比与发射机的平均功率之间的关系:

通常SAR成像的信噪比至少要达到5-10dB, 所以可以得到发射功率至少要达到6.025kw～19.054kw。

由此可以看出, 研究SAR方程对于SAR系统设计中正确地选择分机参数有重要的指导作用。

4 小结

本文详细地导出了合成孔径雷达方程, 并给出了性能算例, , 对于合成孔径雷达系统工作者具有重要的参考价值。

参考文献

[1]袁孝康.合成孔径雷达方程.上海航天, 2002 (3) :1-5

[2]谢亚楠.雷达方程在星载合成孔径雷达中的应用研究.上海航天, 2002 (6) :1-4

[3]Merrill I Skolnik.雷达系统导论.北京:电子工业出版社, 2010年:1~23.

雷达信息管理系统设计与实现篇8

电子战[1]电子对抗装备软件是电子对抗装备的中枢, 是电子对抗装备的关键组成部分, 而雷达作为电子战中重中之重的组成部分, 其数据已经成为电子装备武器系统设计、改进以及实际作战应用的基本依据。无论是电子装备设计方, 还是电子装备作战应用的军方, 都迫切希望在国内有一套数据齐全、查阅方便并能不断更新的雷达信息数据库[2,3]。

1 功能设计

1.1 系统总体结构

电子战数据库[4]总共包含3部分数据信息。

1.1.1 雷达一般信息

该部分信息主要有:雷达型号、雷达用途、雷达所属平台类型、外观图片、简要说明等信息。

1.1.2 雷达战术指标信息

该部分信息主要有:雷达导弹类型、雷达干扰技术分类、雷达信号处理方法和雷达目标检测能力等信息。

1.1.3 电子战战例信息

该部分信息主要包含已有的雷达战的战例信息。

1.2 系统功能模块介绍

系统需要提供对以上三类信息的查询和维护, 同时还要具有安全登录和用户信息管理等其它功能。按照实际功能需求, 将系统分为7大功能模块。

(1) 系统登录模块

系统提供一个简洁的登录界面, 用户输入正确的ID和密码即可登录。

(2) 用户管理模块

在用户管理模块中, Administrator可以对用户信息进行增加、修改、删除、查看等操作。

(3) 权限管理模块

对角色权限的级别加以初始化。比如Administrator, 系统录入人员, 操作人员等等;Administrator可以设置其他操作人员的具体权限。

(4) 雷达信息功能模块

该模块包括雷达查询子模块和雷达信息维护子模块。

2 雷达信息查询子模块

在雷达信息查询模块中, 用户可以从雷达一般信息, 战技术指标信息, 战情信息3部分查询条件中选择一部分进行查询, 在雷达信息查询模块中, 首先可以针对给定字段查询相关信息, 亦支持组合查询等高级查询模式, 如图1所示。

系统将查询条件分门别类, 不仅方便了用户查询信息, 而且丰富了查询的条件, 使界面更加简洁, 本系统具有以下特点:

(1) 使用了动态生成控件的方法, 包括查询条件控件和查询结果控件均为动态生成的。在Delphi[5]环境下实现控件的动态生成需要完成三部分工作:类引用类型的声明、动态生成控件方法的实现以及新生控件句柄的获取。

TControl Class类型就是一个类引用类型。它可以兼容TControl类及其子类的所有类型。又因为TControl类是所有可视化控件类的父类, 所以TControl Class变量可以兼容所有可视化控件类。具体实现代码如下:

(2) 在查询处理方面, 可采用二次查询方法。用户可以在一次查询的基础上对查询结果再次筛选, 使查询结果更加精确。

(3) 在界面显示方面采用伸缩树状图方式。可伸缩的树状图和动态生成数据的方法在界面空间有限的情况下, 完整而美观地将雷达数据展示给用户, 不仅如此, 树状图还把雷达的各种信息进行归类, 方便用户进行查找。一旦确定了查询结果, 查询界面的左下方就会生成一个数据齐全的可伸展的树状雷达指标, 点击树状图雷达指标就会在树状图右边动态生成雷达的详细信息。

(4) 在树状图点击雷达指标节点显示时, 可以使用文档式输出。在雷达信息系统数据库中, 某些方面数据比较少, 在分布式显示中就会有很多数据处于灰度状态, 为此, 系统设计了文本式显示雷达详细信息的方式来解决这个问题, 如图2所示。文档式输出只显示数据库中有数据的雷达数据项, 方便了用户对不同的雷达信息进行灵活处理, 输出结果让人一目了然。此外雷达详细结果还可以存档为txt/word格式文件, 方便保存。

3 雷达信息维护子模块

该模块的主要功能为实现数据库中数据[6]的维护工作, 其中包括对数据库中数据的增加、删除、修改等工作。关于雷达信息的填写, 需要完成三大部分的信息:雷达基本信息、战术指标信息, 以及战情信息。由于在数据库中, 某一种雷达型号的雷达对应上述雷达信息的关系包括“一对一”和“一对多”, “一对一”模式下, 当雷达装备型号确定时, 雷达参数信息也就确定了;而“一对多”模式下, 某一雷达型号的信息可能有有限限项元组, 举例说明:某一种雷达型号的雷达可能最多拥有四种工作方式:搜索、跟踪、监视、制导。而不同的工作方式对应的战术指标信息是不同的。雷达信息维护界面应用了不同的表现方式实现对这些雷达参数信息的维护。

在数据库中, 对于雷达一般信息这种只需要一张数据表的数据信息, 系统选择单主键来建表, 而对于雷达工作方式这种需要用到多张数据表的数据, 系统选择双主键对数据进行存储, 这样就可以对数据量比较大的雷达数据进行合理的分类存储。

在界面设计上, 维护界面使用分页方式来对数据进行添加和修改, 对于“一对多”的数据, 本系统应用了Check Box控件与Group Box控件组合来实现数据处理, 如图3所示。

(1) 数据交换模块

为相关其他项目提供标准格式的程序访问接口及数据。其中, 主要通过开放的数据库表结构为仿真软件等其他应用程序提供数据支持。

(2) 打印报表模块

系统支持将查询结果导出为Excel文件, 或者TXT文件, 方便用户按照其需求选择不同的打印方式。

(3) 数据库模块

数据库模块包括以ORACLE 10G数据库平台搭建的雷达信息数据仓库以及软件部分中对数据库驱动的ADO系列控件。该模块的作用是储存雷达参数信息, 并在执行增、删、改、查时驱动数据库, 保证顺利执行操作。

4 系统总体结构

作为面向对象的系统, 设计了数据层TDMCapa类、业务层TSql Ex类、界面层TFrm Qry等类, 并在此基础上构建了3层体系构架[7]。

本课题选择三层架构的原因为:三层设计的思路最开始的出发点就是如何把看似凌乱的功能和代码梳理得井然有序。分层的实质就是把整个系统分解为由浅入深、由表层界面到核心数据的若干个模块的实现解耦合过程。这样做会让层与层之间的关联更加清晰也更容易维护, 而在每一层的内部其逻辑功能也更为紧凑。不仅如此, 由于底层模块为其顶层模块提供服务的设计思路也实现了若干顶层模块调用相同的底层模块的功能上的复用, 从而也减少代码量而提高了工作效率。层次关系如图4所示。

数据层TDMCapa类作为业务层TSql Ex类的私有成员类型出现, 换而言之就是数据层类作为业务层类的一个私有成员实例化。同理, 业务层TSqlRadar类 (TSql Ex的子类) 也作为界面层TFrm Qry等类的私有成员出现并被实例化。这样用户在操作界面对象时, 界面对象就可以调用其私有成员即业务层对象, 进而调用数据层对象, 最终实现对雷达信息数据的增加、删除、修改、查询等功能。

5 数据库的设计和实现

本系统的数据库[8]字段选择主要依据现阶段雷达等电子对抗设备涉及参数的需要, 并结合了一般雷达具有的基本信息。本系统数据库涉及到六部分的雷达参数信息:

(1) 雷达装备一般信息。

(2) 战术指标信息。

(3) 接收机发射机信息。

(4) 信号处理方法。

(5) 工作模式信息。

(6) 天线参数信息。

雷达信息涉及很多方面, 系统数据库采用分类列表设计方法, 字段数量巨大, 框架结构清晰, 这是一般的雷达信息数据库所不具备的。

数据库总体结构如图5所示。

其中, 雷达装备一般信息包括雷达型号、研究国家和地区、研制日期、平台类型等信息。战术指标信息包括:雷达探测距离、距离分辨能力、俯仰分辨能力、雷达的目标检测能力等等。本系统默认每一种雷达型号的雷达最多携有三个雷达发射机和接收机。雷达接收机信息包括中频、带宽、馈线损耗等信息;雷达发射机信息包括中频、带宽、馈线损耗等信息。在信号处理方法中, 每一雷达型号的雷达可以具有多个信号处理方法, 其中包括:二次数据处理、距离跟踪、SLC/SLB、CFAR、视频积累、MTD、MTI, 和脉压参数信息。不同信号处理方法会对应不同的参数信息, 例如数据处理方法、CFAR类型等等。

雷达的工作模式信息分为脉冲波雷达与连续波雷达两种。其中, 当该雷达为脉冲波雷达时, “射频类型”、“脉冲宽度调制”、“脉内调制”、“脉冲间隔类型”关系结构将与该雷达产生联系;当雷达为连续波雷达时, “频率分集”、“噪声调制”、“相位编码”、“射频调频”等信息与其产生联系。

本雷达管理信息系统数据库中雷达参数信息主要包括天线方向图类型、天线扫描种类两个部分。其中, 天线方向图类型在“sin (x) /x”、“Gaussian”, “Cosec2”选择一种天线方向图类型;天线扫描种类在“相控阵扫描”、“圆周扫描”、“扇形扫描”、“删型扫描”、“螺旋扫描”、“边扫描边跟踪”、“圆锥扫描”、“渐开线扫描”、“隐蔽锥扫”、“天线扫描”中选择一种天线扫描种类信息。并且, 不同的天线扫描种类或天线方向图类型对应着不同的参数信息。

6 结束语

“雷达信息管理系统”[9,10]迎合了当代信息化电子化战争的需要, 设计并实现了雷达专业信息的管理信息系统。本系统作为现阶段较为全面的雷达关系信息系统, 在兼顾性能稳定、易维护、易升级的基础上, 尽可能囊括现阶段雷达和电子对抗设备的全部参数信息。应用本系统, 用户不仅可以高效地查询所需雷达的全部参数信息, 而且能及时、快速地增加、删除、修改相应的雷达信息。大大提高了工作效率, 并能有效地纠正雷达信息录入人员的录入错误。

摘要：雷达信息数据库能够及时为作战人员和工程技术人员在电子战中提供相关的数据齐全的电子战雷达系统信息。基于Delphi7.0和Oracle10g数据库, 设计开发雷达信息管理数据库系统。在Windows环境下提供友好的用户界面, 方便了数据信息的检索和维护, 增强了系统的安全性, 提供用户信息的管理和数据库维护操作的记录管理, 基本满足了电子战信息查询的实际需求。

关键词：电子战,Oracle10g,数据库

参考文献

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雷达建模与仿真系统设计与实现篇9

随着信息技术的发展, 雷达、制导导航、数字通信、电子对抗、图像处理等领域普遍存在着大数据量、强实时性、高速度的数据处理工作, 这对数字信号处理系统的数据处理能力、实时性、体积、功耗和稳定性等都提出了越来越高的要求。近年来, 数字信号处理软件开发环境有了迅速发展。但是随着项目规模的急剧扩大, 基于数字信号处理设备上的大量程序需要手工编写, 不仅程序复用性极差, 而且不同程序员的编写习惯不同, 导致大型项目难以维护;其次, 由于数字信号处理设备的硬件局限性, 通用的软件调试器在很多方面不能满足特定的应用需要, 而且测试成本过于高昂。

为解决以上问题, 数字信号的模型化应运而生, 其将数字信号按照功能、层次等用描述文件存储, 一般描述文件是字符流形式的XML文件。数字处理系统就是以这些模型库为输入, 可以用高级语言编写的软件。另外, 代码自动生成技术的出现, 使得基于模型驱动的开发方法真正在软件开发领域得到应用。代码自动生成技术降低了软件开发维护成本, 提高了开发效率, 减小了需求变更对系统的影响以及延长了系统的生命周期。

对于大型系统, 目前的设计方法往往是, 事先在仿真系统上进行算法仿真得到正确的算法, 然后根据算法模型在处理器平台上编写并调试相应程序。如果能把算法仿真和编写调试代码集成到一个开发环境中, 使算法仿真和编写调试代码一步完成, 则可以大大缩减系统开发周期, 节约大量人力成本。

雷达系统仿真是在计算机上模拟, 再现真实雷达系统在不同场景中的工作机理和过程, 从而求解、验证和评估真实雷达系统特性、效能等的一套方法。通常, 在系统仿真设计及开发过程中, 采用模块化方法对雷达整个系统进行功能拆解和归并, 以确定系统功能模块 (即组件) , 建立具有一定抽象度的软件仿真系统模型, 从而降低系统设计的复杂性。

1 雷达建模与仿真系统

雷达建模与仿真系统平台主要包括以下功能模块:

(1) 图形化建模功能模块:用户可通过该模块自主建立所需模型。

(2) 子系统管理功能模块:用户可通过该模块自主建立由原子模型组成的可复用模型, 方便模型的再次调用和管理。

(3) 模型库管理功能模块:用户可通过该模块在模型库中添加、删除、修改原子模型。

(4) 模型代码生成功能模块:用户可通过该模块对已创建好的模型系统进行相应的工程代码的自动生成, 减少用户不必要的重复性工作。

2 图形化建模

系统采用面向对象的组件建模方法, 进行标准化的建模, 使建模系统过程与真实的系统操作具有非常好的相似性, 方便快捷, 自动化程度高。标准化建模系统良好的通用性和简单的可操作性, 为使用者提供了足够的扩展空间。系统支持将模型组件加入图形化建模工具, 便于图形化交互, 实现模型组件的可重用性、可扩展性。

雷达建模与仿真系统图形化建模的主要特点:面向对象的模块化建模方法;规范化、标准化建模方法;灵活的扩展能力;良好的继承性。

建模模块是在封装的基础上实现了模型的抽象化。用户在不需要知道模型的具体操作, 只需依靠模型提供的接口和信息, 建立数字系统模型, 在这个过程中用户也不需要知道整个系统的数据流动, 只需按照自己的需求连接结构模型, 就能得到多个模型的仿真结果。

系统建模设计思路如图1所示。

3 子系统管理

完整的子系统创建过程主要分为4个阶段 (如图2所示) :子系统模型搭建过程、子系统完整性检查、子系统代码生成、子系统封装到模型库。

4 模型库管理

模型库管理功能是组件化建模与图形化建模的链接部分, 为图形化建模提供支持。标准化组件建模后生成的标准化模型统一加入到模型库管理界面进行统一管理。模型库采用树型目录管理, 支持模型组件的查询、增加、修改和删除, 模型属性、输入输出接口分组排列, 命名均采用英文, 并有相应的数据类型、单位的说明。

模型库管理主要分为两大模块:模型的管理与模型的封装。模型管理功能包括:

(1) 新建模型:除了给定的模型类库之外, 用户可以根据自己的需求创建新的模型, 参数、接口信息以及类的基本信息都可以完全由用户自定义。

(2) 模型的编辑:当用户需要对某模型的信息进行修改时, 可以使用编辑功能。

(3) 模型的删除:当确定不需要该模型, 则可对其进行删除等操作。

模型封装功能包括:

(1) 模型的代码生成:确定模型信息后, 可以生成单个模型的代码, 对应生成cpp、h文件。

(2) 模型的编译:代码生成完成后可对其进行编译, 若成功, 系统会给出对应的提示信息, 并会生成dll文件。

(3) 添加到模型库中:当所选模型编译成功后, 生成相应的dll文件, 此时即可将该模型添加到模型库中。

5 模型代码生成

模型代码生成是对已建立的模型自动生成代码, 包括单个模型的代码生成、系统模型的代码生成。在图形化建模成功的基础上, 用户选择代码生成, 系统就会自动将生成的代码保存在对应的目录下, 同时将系统编译和运行需要的其他头文件、LIB文件、DLL文件保存到该目录下。

单个模型的代码生成是代码生成模块的关键部分之一, 只有单个模型的代码生成、编译并连接生成动态链接文件之后, 才能实现系统模型的代码生成。单个模型是被抽象成一个单独的类来实现的, 所有的模型代码生成要有一定的格式, 方便以后的编译。代码生成的设计要求:在进行代码生成时, 对于同一模型, 调用的接口、传递的参数、生成的代码都要一致, 同一模型不允许生成不同的代码;代码生成过程中, 用户除了能在模版中直接使用建模模块外, 还要能手动添加代码, 以达到理想的代码生成效果。

系统模型的代码生成过程是在单个模型代码基础上对各模型进行检测, 包括模型的重命名检查、模型连接判断、模型连接完整性判断等, 然后根据拓扑排序算法对建模模型进行排序, 最终对已经完成拓扑排序的模型进行代码生成。模性检测存在于建模以及模型排序的所有过程。

和手工书写代码相比, 自动代码生成有以下优点:

(1) 为代码质量的一致性提供了保证:代码的质量往往依赖于代码生成的模板、文件以及模型;而传统手工采用的拷贝粘贴的方法对前后代码质量的一致性带来了隐患。

(2) 提高了代码复用的能力:在要求大量更改、替换代码的情况下, 只需对模板进行更改并且重新运行代码生成器即可。

(3) 提高了修复软件Bug的能力:只需要修复模板的Bug然后重新运行生成器就可以修复所有生成文件的Bug。

(4) 大幅提高了工作效率:运用代码生成技术可以节省时间, 提高软件的开发效率。

自动代码生成的缺点:自动代码生成器不是通用的, 必须先为不同的环境实现特定的生成器;代码生成器的准确率并不能达到100%, 还有一些代码需要手动修改;数据库代码必须设计正确、规范, 生成器有时不能很好地处理有奇特设计的数据。

摘要：介绍雷达建模与仿真系统设计与实现, 重点分析其模块功能。

关键词：建模与仿真,模型驱动开发技术,代码生成技术,图形化建模

参考文献

[1]盛森芝, 强明.数字信号处理技术发展概要[J].数据采集与处理, 1996, 1 (2) :100-114

[2]凌华徳.基于MDA的代码自动生成技术的研究与实现[D].上海:华东师范大学, 2006