CN105259789B - 一种探测仿真装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种探测仿真装置，包括：用于输入系统部署参数和场景设定参数的仿真参数输入模块，用于进行声探测仿真计算的声探测仿真计算模块，用于进行外辐射源雷达探测仿真计算的外辐射源雷达探测仿真模块，用于对上述两种方法获得的仿真目标的方向信息按探测时间顺序合并整理的数据时序整理模块。该探测仿真装置模拟系统内声探测器和外辐射源雷达探测器的部署和探测过程，同时能够模拟系统的探测场景和目标飞行过程，可替代实物系统为信息融合中心提供丰富的数据源，为预先获得最佳的探测器布置效果提供技术支持，并可应用于该类系统的优化部署研究。

Description

一种探测仿真装置

技术领域

本发明涉及低空目标检测技术领域，尤其涉及一种探测仿真装置。

背景技术

我国幅员辽阔，重要保卫目标分布全国，容易受到武装直升机、巡航导弹、无人驾驶飞机等高科技飞行器的攻击，迫切需要建立保护重要区域的低空目标探测预警网。

受通视条件、直达波干扰的影响，外辐射源雷达对低空目标的作用距离有限，需要通过组网才能达到有效的低空覆盖范围。目前，考虑到低空目标识别的困难性，可将声探测站和外辐射源雷达组成预警探测系统，即将外辐射源雷达探测距离、定位优势和声探测站低空覆盖与分布式优势结合起来，构建分布式被动探测系统。这样构建的系统将具有良好的隐蔽性和反隐身、反低空突防、对抗反辐射武器和电子干扰的能力，可应用于重要区域、重点城市的低空目标防空预警和空管监视中。

外辐射源雷达与声探测站组网探测过程中，外辐射源雷达和声探测站合理部署后被动监视区域内低空目标，将探测结果实时传输到信息融合中心，系统的信息融合中心配置了系统的部署结构，能够将网内的多种类型探测器进行组网，并将不同类型探测器的探测信息进行综合处理，最终提取出探测结果。

在实际布置组网系统时，声探测站和外辐射源雷达的部署需要根据系统外自然环境(地形、遮挡物和环境噪声等)和所要监测的目标特性不同进行相匹配的设置。但由于组网系统中探测站的布置较为困难，一旦布置完成便很难再改变，若无法一次性达到最佳的布置效果，对组网系统的探测效果造成很大影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种探测仿真装置，以解决上述问题。

所述探测仿真装置，包括：

仿真参数输入模块，所述仿真参数输入模块用于输入系统部署参数和场景设定参数；

声探测仿真模块，所述声探测仿真模块与所述仿真参数输入模块相连，用于接收所述系统部署参数和场景设定参数，并根据所述系统部署参数和场景设定参数进行声探测仿真计算，获得仿真目标的方向信息；

外辐射源雷达探测仿真模块，所述外辐射源雷达探测仿真模块与所述仿真参数输入模块相连，用于接收所述系统部署参数和场景设定参数，并根据所述系统部署参数和场景设定参数进行外辐射源雷达探测仿真计算，获得仿真目标的方向信息；

数据时序整理模块，所述数据时序整理模块分别与所述声探测仿真模块和外辐射源雷达探测仿真模块相连，用于对所述声探测仿真模块计算获得的仿真目标的方向信息和外辐射源雷达探测仿真模块计算获得的仿真目标的方向信息按探测时间顺序合并整理，获得所述外辐射源雷达与声探测站组网系统的探测仿真装置的仿真结果。

可见，本发明所提供的探测仿真装置，包括：仿真参数输入模块、声探测仿真模块、外辐射源雷达探测仿真模块和数据时序整理模块。仿真参数输入模块用于输入系统部署参数和场景设定参数；声探测仿真模块进行声探测仿真计算，获得仿真目标的方向信息；外辐射源雷达探测仿真模块进行外辐射源雷达探测仿真计算，获得仿真目标的方向信息；最后通过数据时序整理模块对上述两种方法获得的仿真目标的方向信息按探测时间顺序合并整理，获得探测仿真装置仿真结果。所述探测仿真装置模拟系统内声探测器和外辐射源雷达探测器的部署和探测过程，同时能够模拟系统的探测场景和目标飞行过程，该探测仿真装置探测仿真装置可替代实物系统为信息融合中心提供丰富的数据源，为预先获得最佳的探测器布置效果提供技术支持，并可应用于诸如外辐射源雷达与声探测站组网系统的预警探测系统的优化部署研究。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种探测仿真装置示意图；

图2为本发明提供的另一种探测仿真装置示意图；

图3为本发明提供的又一种探测仿真装置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种探测仿真装置，如图1所示，包括：

仿真参数输入模块，所述仿真参数输入模块用于输入系统部署参数和场景设定参数；

声探测仿真模块，所述声探测仿真模块与所述仿真参数输入模块相连，用于接收所述系统部署参数和场景设定参数，并根据所述系统部署参数和场景设定参数进行声探测仿真计算，获得仿真目标的方向信息；

外辐射源雷达探测仿真模块，所述外辐射源雷达探测仿真模块与所述仿真参数输入模块相连，用于接收所述系统部署参数和场景设定参数，并根据所述系统部署参数和场景设定参数进行外辐射源雷达探测仿真计算，获得仿真目标的方向信息；

数据时序整理模块，所述数据时序整理模块分别与所述声探测仿真模块和外辐射源雷达探测仿真模块相连，用于对所述声探测仿真模块计算获得的仿真目标的方向信息和外辐射源雷达探测仿真模块计算获得的仿真目标的方向信息按探测时间顺序合并整理，获得所述外辐射源雷达与声探测站组网系统的探测仿真装置的仿真结果。

所述探测仿真装置模拟系统内声探测器和外辐射源雷达探测器的部署和探测过程，同时能够模拟系统的探测场景和目标飞行过程，则该探测探测仿真装置可替代实物系统为信息融合中心提供丰富的数据源，为预先获得最佳的探测器布置效果提供技术支持，并可应用于该类系统的优化部署研究。

在本实施例中，所述系统部署参数包括：仿真声探测器系统参数和仿真外辐射源雷达探测器系统参数。

其中，所述仿真声探测器系统参数包括：仿真声探测器的编号、仿真声探测器的部署坐标、仿真声探测器的工作状态等。通过人工向所述仿真参数输入模块输入上述参数，模拟目标声传播过程。所述仿真外辐射源雷达探测器系统参数包括：仿真发射塔的部署坐标、仿真发射塔的编号、仿真发射塔的工作状态、电磁波反射信息参数、仿真外辐射源雷达探测器的编号、仿真外辐射源雷达探测器的部署坐标和仿真外辐射源雷达探测器的工作状态等。

所述场景设定参数包括：地图信息、环境噪声、干扰噪声源、仿真目标的批次、仿真目标的类型、仿真目标的航路、仿真目标的速度、仿真目标的起始时间等。通过人工向所述仿真参数输入模块导入电子地图、输入上述参数，模拟探测区域场景信息。而且在设定场景内目标时，可同时模拟多批次目标，分别设定每一目标的类型、航路、速度、起始时间等参数，由所述仿真参数输入模块计算生成每个目标的完整航路信息和时间信息。

所述探测仿真装置采用定时器作为时统依据，为仿真过程提供统一的探测周期指令和授时信息。定时器周期可根据用户的实际设备探测周期设定，例如对于声探测器和外辐射源雷达探测器的实际设备来说，探测周期通常为1秒，故所述探测探测仿真装置的定时器周期设定为1秒。

在声探测仿真模块根据所述系统部署参数和场景设定参数进行声探测仿真计算，获得仿真目标的方向信息的过程中，所述根据所述系统部署参数和场景设定参数进行声探测仿真计算的过程，包括：

根据所述仿真声探测器系统参数和场景设定参数计算仿真目标当前飞行航路点辐射声和干扰噪声在自由场条件下分别传播到所述仿真声探测器后的目标声强度信息和噪声的声强度信息，所述仿真声探测器处的声强度信息为目标声强度信息减去噪声的声强度信息。计算传播衰减方法：假设以声源为中心，目标辐射声音在空气中以球面波形式传播，传播衰减只考虑发散衰减。在自由场中，声功率不变，则声强与距离的平方成反比。在距离目标声源r1处至r2处的衰减值为：ΔL＝201g(r1/r2)。假设r2＝1，即探测仿真装置在初始化过程中，人工输入距离目标声源1米处的声强级L1作为场景内目标参数之一，则声音传播到距离目标声源r1处时，声强级衰减为：L＝L1－ΔL＝L1－201g(r1)。

判断所述声强度信息是否能够达到预设的检测阈值。即比较所述声强度信息与预设的检测阈值，如果所述声强度信息不小于预设的检测阈值，则判定所述声强度信息达到预设的检测阈值。所述预设的检测阈值为预设参数。

提取接收的声强度信息不小于所述预设的检测阈值的仿真声探测器，获得待检测集合。

根据声强度信息和环境噪声分别计算待检测集合内仿真声探测器所探测到的仿真目标初级方向信息。所述仿真目标初级方向信息主要包括当前探测周期内各仿真声探测器所探测到的仿真目标声源的水平角和俯仰角、时间信息、声强度值以及目标的声源识别信息。水平角、俯仰角都是根据空间几何关系求得，识别信息为预先输入的目标类型参数。由于空气中的声速与目标运动速度相当，声波的传播延时不可忽略，所以仿真声探测器计算得到的探测结果对应时间信息应为下式所示：

T＝Tr+Δt，其中，T表示探测结果时间信息，Tr表示仿真时间，Δt表示声传播延时(目标到声探测器的空间距离除以空气中的声速)。

综合所述待检测集合内全部仿真声探测器所探测到的仿真目标初级方向信息，获得仿真目标方向信息。即综合待检测集合内各声探测站所探测到的仿真目标的水平角、俯仰角、识别信息、时间信息和声强度值，得到仿真声探测器对于仿真目标出现在某一时空点的探测结果。依次选择其他仿真目标当前航路信息即可得到该仿真声测站对当前仿真周期所有空间仿真目标的探测结果。

根据所述系统部署参数和场景设定参数进行外辐射源雷达探测仿真计算的过程，包括：

根据空间几何关系计算所述仿真目标的方向角θ、俯仰角仿真目标与仿真发射塔之间的计算距离R_t和仿真目标与仿真外辐射源雷达之间的计算距离R_r；

计算所述仿真目标的时延差τ：

其中，L为仿真发射塔到仿真外辐射源雷达的距离，c为电磁波的传播速度；

计算所述仿真目标与仿真外辐射源雷达之间的测量距离

对于仿真外辐射源雷达来说，电磁波的传播时延与1秒的探测周期相比完全可以忽略不计，所以仿真外辐射源雷达的仿真时间和探测时间可认为是一致的。

最后，通过数据时序整理模块对所述声探测仿真模块计算获得的仿真目标的方向信息和外辐射源雷达探测仿真模块计算获得的仿真目标的方向信息按探测时间顺序合并整理，获得仿真结果。

需要说明的是，按探测时间顺序合并整理即为根据周期的先后顺序进行排序。对于仿真声探测器来说，仿真时间和探测时间并不一致，这是由于声传播延时引起的。声传播延时与仿真目标到仿真声探测器的空间距离有关，不同距离的仿真目标，其声传播延时是不同的。由此而产生的数据时序问题可描述为：探测仿真装置依据仿真时间得到的探测结果是按照仿真时间排序，同一仿真声探测器对同一仿真时刻不同仿真目标的探测时间是不同的。也就是说，由于声时延的存在，导致这一仿真声测站将在未来的两个时刻内分别探测到不同目标在相同时刻向空间辐射的声音。探测仿真装置在模拟声探测站的探测时，需要将探测结果按照探测时间重新排序。

所述探测仿真装置模拟外辐射源雷达与声探测站组网系统内声探测器和外辐射源雷达探测器的部署和探测过程，同时能够模拟系统的探测场景和目标飞行过程，该探测仿真装置可替代实物系统为信息融合中心提供丰富的数据源，为预先获得最佳的探测器布置效果提供技术支持，并可应用于该类系统的优化部署研究。

此外，如图2所示，所述探测仿真装置，还包括：

报文生成模块，所述报文生成模块与所述数据时序整理模块相连，用于根据所述仿真结果生成报文。

探测仿真装置的仿真结果作为系统信息融合中心的数据源，以与实物系统相同的通信方式与信息融合中心对接。探测仿真装置模拟系统通信过程将数据按通信协议编码成通信报文，并采用TCP/IP协议传输给信息融合中心。

如图3所示，所述探测仿真装置，还包括：

显示模块，所述显示模块与所述仿真参数输入模块相连，用于根据系统部署参数和场景设定参数生成图像并显示。即可将环境信息、系统部署、目标飞行航路等仿真场景显示出来，有利于更直观的设定仿真参数、分析系统部署方式。

本发明所提供的探测仿真装置为外辐射源雷达和声探测器组网探测系统提供一种可行的探测仿真装置，可为该类系统信息融合中心提供仿真数据源和测试手段，也可应用于该类系统的优化部署研究

以上对本发明所提供探测仿真装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种探测仿真装置，其特征在于，包括：

仿真参数输入模块，所述仿真参数输入模块用于输入系统部署参数和场景设定参数；

声探测仿真模块，所述声探测仿真模块与所述仿真参数输入模块相连，用于接收所述系统部署参数和场景设定参数，并根据所述系统部署参数和场景设定参数进行声探测仿真计算，获得仿真目标的方向信息；

外辐射源雷达探测仿真模块，所述外辐射源雷达探测仿真模块与所述仿真参数输入模块相连，用于接收所述系统部署参数和场景设定参数，并根据所述系统部署参数和场景设定参数进行外辐射源雷达探测仿真计算，获得仿真目标的方向信息；

数据时序整理模块，所述数据时序整理模块分别与所述声探测仿真模块和外辐射源雷达探测仿真模块相连，用于对所述声探测仿真模块计算获得的仿真目标的方向信息和外辐射源雷达探测仿真模块计算获得的仿真目标的方向信息按探测时间顺序合并整理，获得仿真结果；

所述系统部署参数包括：仿真声探测器系统参数和仿真外辐射源雷达探测器系统参数；

所述仿真声探测器系统参数包括：仿真声探测器的编号、仿真声探测器的部署坐标、仿真声探测器的工作状态；

所述根据所述系统部署参数和场景设定参数进行声探测仿真计算的过程，包括：

根据所述仿真声探测器系统参数和场景设定参数计算仿真目标当前飞行航路点辐射声和干扰噪声在自由场条件下传播到所述仿真声探测器后的声强度信息；

判断所述声强度信息是否能够达到预设的检测阈值；

提取接收的声强度信息不小于所述预设的检测阈值的仿真声探测器，获得待检测集合；

根据声强度信息和环境噪声分别计算待检测集合内仿真声探测器所探测到的仿真目标初级方向信息；

综合所述待检测集合内全部仿真声探测器所探测到的仿真目标初级方向信息，获得仿真目标的方向信息。

2.根据权利要求1所述的探测仿真装置，其特征在于，所述仿真外辐射源雷达探测器系统参数包括：仿真发射塔的部署坐标、仿真发射塔的编号、仿真发射塔的工作状态、电磁波反射信息参数、仿真外辐射源雷达探测器的编号、仿真外辐射源雷达探测器的部署坐标和仿真外辐射源雷达探测器的工作状态。

3.根据权利要求1所述的探测仿真装置，其特征在于，所述场景设定参数包括：地图信息、环境噪声、干扰噪声源、仿真目标的批次、仿真目标的类型、仿真目标的航路、仿真目标的速度、仿真目标的起始时间。

4.根据权利要求1所述的探测仿真装置，其特征在于，所述探测仿真装置采用定时器作为时统依据。

5.根据权利要求2或3所述的探测仿真装置，其特征在于，根据所述系统部署参数和场景设定参数进行外辐射源雷达探测仿真计算的过程，包括：

根据空间几何关系计算所述仿真目标的方向角θ、俯仰角仿真目标与仿真发射塔之间的计算距离R_t和仿真目标与仿真外辐射源雷达之间的计算距离R_r；

计算所述仿真目标的时延差τ：

其中，L为仿真发射塔到仿真外辐射源雷达的距离，c为电磁波的传播速度；

计算所述仿真目标与仿真外辐射源雷达之间的测量距离

6.根据权利要求1所述的探测仿真装置，其特征在于，还包括：

报文生成模块，所述报文生成模块与所述数据时序整理模块相连，用于根据所述仿真结果生成报文。

7.根据权利要求1所述的探测仿真装置，其特征在于，还包括：

显示模块，所述显示模块与所述仿真参数输入模块相连，用于根据系统部署参数和场景设定参数生成图像并显示。