CN108573629A - 一种无人机机载雷达对抗模拟训练系统及训练方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无人机领域内的一种无人机机载雷达对抗模拟训练系统，包括：信号产生控制及干扰检测处理板、锁相环、控制收发开关一、脉冲调制器、数控衰减器一、功率放大器一、控制收发开关二、天线、功率放大器二、数控衰减器二、混频器、滤波器以及功率放大器三，本发明解决了现有技术中对抗模拟训练信号系统中缺乏作战对象、无法评估干扰质量以及无法直观显示训练过程的问题，可用于军事训练中。

Description

一种无人机机载雷达对抗模拟训练系统及训练方法

技术领域

本发明涉及一种无人机，特别涉及一种无人机机载雷达。

背景技术

机载雷达对抗模拟训练是机载雷达对抗设备使用训练的一个重要环节,通过模拟真实战场电磁信号环境对机载雷达对抗设备操作人员进行训练,使操作人员快速熟悉机载雷达干扰设备的工作流程,掌握机载雷达对抗设备的使用操作。

传统的机载雷达对抗训练系统使用三种主要的雷达信号模拟技术：第一种是大型化、基地化、固定式信号模拟；第二种是的飞机舱内安置、直升机吊舱挂载、滑轨塔台移动式信号模拟；第三种是注入式信号模拟。这三种技术均存在无法对干扰信号进行检测以及无法模拟战斗状态的缺点。导致系统存在缺乏作战对象、无法评估干扰效果和训练过程不直观的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人机机载雷达对抗模拟训练系统及训练方法，解决现有技术中对抗模拟训练信号系统中缺乏作战对象、无法评估干扰质量以及无法直观显示训练过程的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种无人机机载雷达对抗模拟训练方法及训练系统，所述训练方法包括以下步骤：

1）系统自检，检测系统启动过程中各部件的工作状态；

2）参数设置，设置系统运行的各项参数，包括辐射信息参数、电磁背景环境参数、战场态势参数和无人机轨迹参数；

3）系统初始化，按照预设参数对系统各部件进行初始化，使系统进入就绪状态，无人机受遥控指令按预设轨迹飞行；

4）发射辐射信号，启动发射辐射信号程序，系统按设定参数产生具有和参数信息对应的射频雷达信号经过收发选择开关通过天线发射出去，当地面侦测设备侦测到该辐射信号后会引导干扰设备发出干扰信号进行干扰；

5）干扰信号检测，在发射辐射信号的时间间隔，收发选择开关置于接收信号状态，系统从天线中接收干扰信号并解析干扰信号参数信息；

6）记录数据，在系统运行期间，将所有运行过程中产生的实验数据记录到磁盘文件中；

7）显示战情，无人机平台将记录的数据信息发送给地面控制站，通过可视化界面显示战场情况和干扰信号干扰效果；

8）停止发射雷达信号，系统停止发射雷达信号，停止记录运行数据并保存数据文件，系统处于待机状态；

9）重复2-8步骤进行多次训练实验；

所述训练系统包括：

信号产生控制及干扰检测处理板，用以根据设置时间窗口参数产生发射接收时序控制收发开关处于发射还是接收：发射时用以控制锁相环产生固定频点射频信号、产生调制脉冲控制脉冲调制器、根据设置衰减值产生衰减控制码控制数控衰减器以及功率放大器的开关进行辐射源信号的产生和发射；接收时控制混频器进行变频处理、对中频信号进行AD采样、量化处理并测量出接收到的干扰信号的频率、幅度、带宽、脉宽、重周以及从发射至接收整个过程的时间信息；

锁相环，电连接在信号产生控制及干扰检测处理板上，用以产生辐射信号；

控制收发开关一，与锁相环电连接，用以选择辐射信号两条通路；

脉冲调制器，与控制收发开关一电连接，用以将锁相环产生的射频信号转化为脉冲射频信号；

数控衰减器一，与脉冲调制器电连接，用以控制脉冲射频信号的功率；

功率放大器一，与数控衰减器一电连接，用以对脉冲射频信号进行放大；

控制收发开关二，与功率放大器一电连接，用以选择信号通路；

天线，与控制收发开关二电连接，用以将脉冲射频信号发射出去，并接收外部干扰信号；

功率放大器二，与控制收发开关二电连接，用以将天线接收到的干扰信号进行放大；

数控衰减器二，与功率放大器二电连接，用以控干扰信号的功率；

混频器，分别与控制收发开关一、数控衰减器二电连接，用于将干扰信号的频率搬移到固定的中频，混频时将锁相环发出的射频信号作为基准信号；

滤波器，与混频器电连接，用以对中频信号进行滤波；

功率放大器三，分别与滤波器、信号产生控制及干扰检测处理板电连接，用于对中频信号进行放大。

作为本发明的进一步限定，步骤4）在进行发射辐射信号时，无人机同时进行等效计算，将近程模拟飞行的无人机等效到几十甚至几百公里以外的真实战机。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1）通过无人机载辐射源的模拟解决现有侦察装备无逼真敌军信号环境的问题，将辐射源载荷搭载无人机配以飞行工作来真实模拟敌机，逼真模拟辐射源信号；

2）侦察装备侦察到威胁辐射源后会引导干扰设备施加干扰，目前存在干扰是否施放成功、是否施放准确有效无法得知的问题，通过无人机载雷达对抗模拟训练信号系统实现对辐射源发出后的干扰信号接收检测，实现闭环控制，从是否接收到干扰信号来评判干扰有无发出，从检测出的干扰信号的频率是否对准、带宽是否覆盖住、功率是否压得过来评判干扰的是否施放成功以及是否准确有效；

3）雷达对抗官兵在整个侦察干扰对抗过程中存在考核问题，可以通过计算从辐射源发出到干扰信号准确检测的时间来评判作战指战员的决策正确性以及响应速度，通过这一创新手段解决雷达对抗官兵考核训练的问题；

4）引申性的通过该系统可以进行雷达侦测设备以及干扰设备的功能检修，通过侦测设备能否正常侦察辐射源信号来评判侦测功能的好坏以及灵敏度问题，通过能否正常检测干扰信号可以评判干扰设备的好坏以及干扰功率问题。

附图说明

图1为本发明中训练系统原理框图。

具体实施方式

如图1所示的一种无人机机载雷达对抗模拟训练系统，包括：

信号产生控制及干扰检测处理板，用以根据设置时间窗口参数产生发射接收时序控制收发开关处于发射还是接收：发射时用以控制锁相环产生固定频点射频信号、产生调制脉冲控制脉冲调制器、根据设置衰减值产生衰减控制码控制数控衰减器以及功率放大器的开关进行辐射源信号的产生和发射；接收时控制混频器进行变频处理、对中频信号进行AD采样、量化处理并测量出接收到的干扰信号的频率、幅度、带宽、脉宽、重周以及从发射至接收整个过程的时间信息；

锁相环，电连接在信号产生控制及干扰检测处理板上，用以产生辐射信号；

控制收发开关一（SWDT），与锁相环电连接，用以选择辐射信号两条通路；

脉冲调制器（SWST），与控制收发开关一电连接，用以将锁相环产生的射频信号转化为脉冲射频信号；

数控衰减器一，与脉冲调制器电连接，用以控制脉冲射频信号的功率；

功率放大器一，与数控衰减器一电连接，用以对脉冲射频信号进行放大；

控制收发开关二（SWDT），与功率放大器一电连接，用以选择信号通路；

天线，与控制收发开关二电连接，用以将脉冲射频信号发射出去，并接收外部干扰信号；

功率放大器二，与控制收发开关二电连接，用以将天线接收到的干扰信号进行放大；

数控衰减器二，与功率放大器二电连接，用以控干扰信号的功率；

混频器，分别与控制收发开关一、数控衰减器二电连接，用于将干扰信号的频率搬移到固定的中频，混频时将锁相环发出的射频信号作为基准信号；

滤波器，与混频器电连接，用以对中频信号进行滤波；

功率放大器三，分别与滤波器、信号产生控制及干扰检测处理板电连接，用于对中频信号进行放大。

本发明采用频率源综合技术产生频率范围在9~11GHz的射频信号，受脉冲调制器SWST的调制，变成脉冲射频信号，数控衰减器用来控制输出射频信号的功率，完成调制及控制等处理后，射频信号经过功率放大器放大后输出,控制收发开关SWDT状态，此时收发开关为发射状态，经过放大后的雷达模拟信号，由天线发射出去。

通过天线接收射频干扰信号，经过射频前端对射频干扰信号进行放大，再经过混频器，将输入信号的频率搬移到固定的中频，经滤波器滤波后放大，而后送处理板，处理板通过对幅度包络的量化，测出信号的幅度、频率、脉冲参数等信息。

辐射源产生控制命令和干扰信号检测后的参数信息均通过无线数传模块传输至地面终端，在地面终端以频谱图和参数列表形式进行显示。

一种无人机机载雷达对抗模拟训练方法，包括以下步骤：

1）系统自检，检测系统启动过程中各部件的工作状态；

2）参数设置，设置系统运行的各项参数，包括辐射信息参数、电磁背景环境参数、战场态势参数和无人机轨迹参数（对各项参数的合理性进行监测，阻止不合理的参数设置）；

3）系统初始化，按照预设参数对系统各部件进行初始化，使系统进入就绪状态，无人机受遥控指令按预设轨迹飞行；

4）发射辐射信号，启动发射辐射信号程序，系统按设定参数产生具有和参数信息对应的射频雷达信号经过收发选择开关通过天线发射出去，无人机同时进行等效计算，将近程模拟飞行的无人机等效到几十甚至几百公里以外的真实战机，当地面侦测设备侦测到该辐射信号后会引导干扰设备发出干扰信号进行干扰；

5）干扰信号检测，在发射辐射信号的时间间隔，收发选择开关置于接收信号状态，可根据实际需要设定发射与接收间隔时间，如发射1s、接收3s，系统从天线中接收干扰信号并解析干扰信号参数信息；

6）记录数据，在系统运行期间，将所有运行过程中产生的实验数据记录到磁盘文件中；

7）显示战情，无人机平台将记录的数据信息发送给地面控制站，通过可视化界面显示战场情况和干扰信号干扰效果；

8）停止发射雷达信号，系统停止发射雷达信号，停止记录运行数据并保存数据文件，系统处于待机状态；

9）重复2-8步骤进行多次训练实验；

10）无人机降落回收，无人机受系统遥控降落回收；

11）无人机降落回收后，训练结束，退出程序关闭系统（系统设备电源需手动操作物理电源按键断电）。

本发明通过无人机平台搭载雷达辐射源载荷进行敌方威胁信号模拟，同时通过设计在不同时间段采用不同信号样式和参数、以及不同无人机飞行速度和姿态来逼真模拟真实敌机作战过程，同时进行等效计算，将近程模拟飞行的无人机等效到几十甚至几百公里以外的真实战机。

通过无人机载辐射源的模拟解决现有侦察装备无逼真敌军信号环境的问题，将辐射源载荷搭载无人机配以飞行工作来真实模拟敌机，逼真模拟辐射源信号，这一创新手段解决了现实存在的问题。

侦察装备侦察到威胁辐射源后会引导干扰设备施加干扰，目前存在干扰是否施放成功、是否施放准确有效无法得知的问题，通过无人机载雷达对抗模拟训练信号系统实现对辐射源发出后的干扰信号接收检测，实现闭环控制，从是否接收到干扰信号来评判干扰有无发出，从检测出的干扰信号的频率是否对准、带宽是否覆盖住、功率是否压得过来评判干扰的是否施放成功以及是否准确有效，这一创新手段解决了现实存在的问题。

雷达对抗官兵在整个侦察干扰对抗过程中存在考核问题，可以通过计算从辐射源发出到干扰信号准确检测的时间来评判作战指战员的决策正确性以及响应速度，通过这一创新手段解决雷达对抗官兵考核训练的问题。

引申性的通过该系统可以进行雷达侦测设备以及干扰设备的功能检修，通过侦测设备能否正常侦察辐射源信号来评判侦测功能的好坏以及灵敏度问题，通过能否正常检测干扰信号可以评判干扰设备的好坏以及干扰功率问题。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种无人机机载雷达对抗模拟训练方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）系统自检，检测系统启动过程中各部件的工作状态；

2）参数设置，设置系统运行的各项参数，包括辐射信息参数、电磁背景环境参数、战场态势参数和无人机轨迹参数；

3）系统初始化，按照预设参数对系统各部件进行初始化，使系统进入就绪状态，无人机受遥控指令按预设轨迹飞行；

4）发射辐射信号，启动发射辐射信号程序，系统按设定参数产生具有和参数信息对应的射频雷达信号经过收发选择开关通过天线发射出去，当地面侦测设备侦测到该辐射信号后会引导干扰设备发出干扰信号进行干扰；

5）干扰信号检测，在发射辐射信号的时间间隔，收发选择开关置于接收信号状态，系统从天线中接收干扰信号并解析干扰信号参数信息；

6）记录数据，在系统运行期间，将所有运行过程中产生的实验数据记录到磁盘文件中；

7）显示战情，无人机平台将记录的数据信息发送给地面控制站，通过可视化界面显示战场情况和干扰信号干扰效果；

8）停止发射雷达信号，系统停止发射雷达信号，停止记录运行数据并保存数据文件，系统处于待机状态；

9）重复2-8步骤进行多次训练实验。

2.根据权利要求1所述的一种机载雷达对抗模拟训练方法，其特征在于，步骤4）在进行发射辐射信号时，无人机同时进行等效计算，将近程模拟飞行的无人机等效到几十甚至几百公里以外的真实战机。

3.一种无人机机载雷达对抗模拟训练系统，其特征在于，包括：

信号产生控制及干扰检测处理板，用以根据设置时间窗口参数产生发射接收时序控制收发开关处于发射还是接收：发射时用以控制锁相环产生固定频点射频信号、产生调制脉冲控制脉冲调制器、根据设置衰减值产生衰减控制码控制数控衰减器以及功率放大器的开关进行辐射源信号的产生和发射；接收时控制混频器进行变频处理、对中频信号进行AD采样、量化处理并测量出接收到的干扰信号的频率、幅度、带宽、脉宽、重周以及从发射至接收整个过程的时间信息；

锁相环，电连接在信号产生控制及干扰检测处理板上，用以产生辐射信号；

控制收发开关一，与锁相环电连接，用以选择辐射信号两条通路；

脉冲调制器，与控制收发开关一电连接，用以将锁相环产生的射频信号转化为脉冲射频信号；

数控衰减器一，与脉冲调制器电连接，用以控制脉冲射频信号的功率；

功率放大器一，与数控衰减器一电连接，用以对脉冲射频信号进行放大；

控制收发开关二，与功率放大器一电连接，用以选择信号通路；

天线，与控制收发开关二电连接，用以将脉冲射频信号发射出去，并接收外部干扰信号；

功率放大器二，与控制收发开关二电连接，用以将天线接收到的干扰信号进行放大；

数控衰减器二，与功率放大器二电连接，用以控干扰信号的功率；

混频器，分别与控制收发开关一、数控衰减器二电连接，用于将干扰信号的频率搬移到固定的中频，混频时将锁相环发出的射频信号作为基准信号；

滤波器，与混频器电连接，用以对中频信号进行滤波；

功率放大器三，分别与滤波器、信号产生控制及干扰检测处理板电连接，用于对中频信号进行放大。