CN111507008A - 一种基于参数化的通用雷达模型建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，其特征在于，通过参数化建模，构建高逼真的通用雷达模型，通过将高逼真的通用雷达模型应用到仿真系统中，经过实验室使用软件仿真，驱动电子侦察设备对雷达模型的侦察截获和数据仿真输出，支撑进行雷达探测、雷达干扰、雷达侦察装备的效能评估和模拟训练，解决了雷达天线方向图、雷达天线扫描、雷达不同工作模式的脉冲参数变化、平台姿态变化对雷达探测影响的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种计算机软件仿真方法，具体涉及一种基于参数化的通用雷达模型建模方法。
背景技术
雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息，雷达意思为“无线电探测和测距”，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置，因此，雷达也被称为“无线电定位”，雷达是利用电磁波探测目标的电子设备，雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。
现有的雷达模型主要考虑雷达天线功率、目标的RCS，主要用于计算雷达探测距离。此类雷达模型在应用到电子侦察装备和雷达干扰仿真过程中存在以下不足：未考虑雷达天线方向图；未考虑雷达天线扫描；未考虑雷达不同工作模式的脉冲参数变化；未考虑雷达部署到平台上，平台姿态变化对雷达探测的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的通用雷达模型建模未考虑雷达天线方向图、未考虑雷达天线扫描、未考虑雷达不同工作模式的脉冲参数变化、未考虑雷达部署到平台上，平台姿态变化对雷达探测的影响，目的在于提供一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，解决了雷达天线方向图、雷达天线扫描、雷达不同工作模式的脉冲参数变化、平台姿态变化对雷达探测影响的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，其特征在于，通过参数化建模，构建高逼真的通用雷达模型，通过将高逼真的通用雷达模型应用到仿真系统中，经过实验室使用软件仿真，驱动电子侦察设备对雷达模型的侦察截获和数据仿真输出，支撑进行雷达探测、雷达干扰、雷达侦察装备的效能评估和模拟训练。
本发明的工作原理为：通过参数化建模，包括雷达模型的基本力参数化建模、雷达的基本工作参数进行建模、雷达模型天线方向图参数化建模、天线工作频率范围进行建模、天线方向图参数进行建模、天线数量进行建模、各个天线部署在平台的方位进行建模、雷达发射信号波形的建模、雷达模型信号处理力建模，构建高逼真的通用雷达模型，通过将高逼真的通用雷达模型应用到仿真系统中，经过实验室使用软件仿真，驱动电子侦察设备对雷达模型的侦察截获和数据仿真输出，进行雷达模型的效评估和雷达模型的模拟训练，通过参数化的雷达天线方向图、参数化的雷达扫描模式、参数化的雷达工作模式图形化录入和计算方法，便于通用雷达模型建模方法的重复使用。
进一步地，雷达模型的基本力参数化建模；雷达基本属性描述，包括雷达的信号、产地、厂家、用途的属性建模；雷达的基本工作参数进行建模，包括工作频率范围、工作带宽、发射功率、接收灵敏度的基本参数进行建模。
表1雷达模型基本属性建模参数表
进一步地，雷达模型天线方向图参数化建模：天线工作频率范围进行建模，天线方向图参数进行建模，包括波瓣个数、波瓣指向、波瓣增益；天线数量进行建模；各个天线部署在平台的方位进行建模；
a：单个电子设备至少含有一个天线；
b：单个天线至少含有一个波瓣；
c：波瓣包括水平角度和俯仰角度；所有的水平角度和俯仰角度确定一个天线增益；将若干个角度进行平滑即可得到整个天线方向图；
d：水平角度、俯仰角度、增益为一个循环组；水平角度均匀覆盖360°、俯仰角度均匀覆盖180°，缺少的数据进行线性插值；
e：天线部署水平角度是以飞机的航向角为0的天线主瓣指向；天线部署俯仰角度是以飞机的横滚角为0的天线主瓣指向。
表2天线方向图建模参数表
进一步地，雷达模型天线扫描参数化建模：对天线扫描方式和扫描参数进行建模。
表3天线扫描建模参数表
进一步地，雷达发射信号波形的建模：频率、重频、脉宽、脉冲个数和脉内调制类型的参数进行设置；基于误差的常规雷达信号：常规雷达信号的特点是频率、重复周期和脉宽均不发生变化，但考虑误差的情况下，在误差范围内跳变，设置频率、重频、脉宽、脉冲个数，即可输出全脉冲数据；
输出的全脉冲频率＝频率+random(0，ERR_R_RF)；
输出的全脉冲脉宽＝脉宽+random(0，ERR_R_PW)；
输出的全脉冲重频＝重频+random(0，ERR_R_PRI)。
进一步地，同步频率分集：若干个不同频率，其余参数如脉冲宽度、重复频率等完全相同，设置频率最小值、频率最大值、重频、脉宽、脉冲个数，即可输出全脉冲数据；
输出的全脉冲频率1＝频率1+random(0，ERR_R_RF)；
输出的全脉冲频率2＝频率2+random(0，ERR_R_RF)；
……
输出的全脉冲频率n＝频率n+random(0，ERR_R_RF)；
输出的全脉冲脉宽＝脉宽+random(0，ERR_R_PW)，(不同频率的多个脉冲脉宽一样)；
输出的全脉冲重频＝重频+random(0，ERR_R_PRI)，(不同频率的多个脉冲重频一样)。
异步频率分集：发射信号由定时器控制在发射时间上错开，首尾相接依次发射，设置若干个频率、异步延时、重频、脉宽、脉冲个数，即可输出全脉冲数据；
输出的全脉冲频率1＝频率1+random(0，ERR_R_RF)；
输出的全脉冲频率2＝频率2+random(0，ERR_R_RF)；
……
输出的全脉冲频率n＝频率n+random(0，ERR_R_RF)；
输出的全脉冲脉宽＝脉宽+random(0，ERR_R_PW)，(不同频率的多个脉冲脉宽一样)；
输出的全脉冲重频＝重频+random(0，ERR_R_PRI)，(不同频率的多个脉冲重频一样)。
脉间频率捷变信号：重建伪随机频率跳变的均匀脉冲序列，相邻发射脉冲的载频在一定的频带范围内快速跳变，设置频率最小值、频率最大值、重频、脉宽、脉冲个数，即可输出全脉冲数据；
输出的全脉冲频率＝random(频率最小值，频率最大值)+random(0，ERR_R_RF)；
输出的全脉冲脉宽＝脉宽+random(0，ERR_R_PW)；
输出的全脉冲重频＝重频+random(0，ERR_R_PRI)。
脉组频率捷变信号：相邻发射脉冲组的载频在一定的频带范围内快速跳变；
PRI滑变信号：周期性单调增加或单调下降，在两个极值之间周期变化，输入频率、重频、滑变时间、滑变个数、脉宽、脉冲个数，即可输出全脉冲数据；
输出的全脉冲频率＝频率+random(0，ERR_R_RF)；
输出的全脉冲脉宽＝脉宽+random(0，ERR_R_PW)；
输出的全脉冲重频1＝重频+滑变时间*1+random(0，ERR_R_PRI)；
输出的全脉冲重频2＝重频+滑变时间*2+random(0，ERR_R_PRI)；
……
输出的全脉冲重频n＝重频+滑变时间*n(滑变个数)+random(0，ERR_R_PRI)。
PRI抖动信号：相邻脉冲的PRI在一定范围内抖动，即相邻脉冲时间间隔不相等，输入频率、重频最小值、重频最大值、脉宽、脉冲个数，即可输出全脉冲数据；
输出的全脉冲频率＝频率+random(0，ERR_R_RF)；
输出的全脉冲脉宽＝脉宽+random(0，ERR_R_PW)；
输出的全脉冲重频＝random(重频最小值，重频最大值)+random(0，ERR_R_PRI)。
PRI参差信号：设置频率、多级重频参差信号、脉宽、脉冲个数，即可输出全脉冲数据；
输出的全脉冲频率＝频率+random(0，ERR_R_RF)；
输出的全脉冲脉宽＝脉宽+random(0，ERR_R_PW)；
输出的全脉冲重频1＝1级重频+random(0，ERR_R_PRI)；
输出的全脉冲重频2＝2级重频+random(0，ERR_R_PRI)；
……
输出的全脉冲重频n＝n级重频+random(0，ERR_R_PRI)。
进一步地，雷达模型信号处理建模：雷达压制系数、虚警概率、检测概率、脉冲累计数、RCS、雷达损耗、信噪比等进行建模。
表4雷达信号处理参数表
进一步地，基于雷达模型天线建模和雷达模型信号处理建模，组合若干个雷达模型天线模型以及雷达模型信号处理模型，形成一个完整的雷达模型，模拟真实雷达的所有功能。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，基于本体的知识库建立、参数化的建模，够逼真地模拟真实雷达装备的各项功能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明基于误差的常规雷达信号示意图；
图2为本发明同步频率分集示意图；
图3为本发明异步频率分集示意图；
图4为本发明脉间频率捷变信号示意图；
图5为本发明PRI滑变信号示意图；
图6为本发明PRI抖动信号示意图；
图7为本发明雷达基本参数示意图；
图8为本发明雷达接收机参数示意图；
图9为本发明雷达发射机参数示意图；
图10为本发明天线方向图参数以及线坐标示意图；
图11为本发明天线方向图参数以及极坐标示意图；
图12为本发明天线方向图参数以及曲面示意图；
图13为本发明全脉冲频率属性编辑示意图；
图14为本发明全脉冲脉宽属性编辑示意图；
图15为本发明全脉冲重频属性编辑示意图；
图16为本发明全脉冲脉内调制类型编辑示意图；
图17为本发明全脉冲脉组编辑示意图；
图18为本发明全脉冲数据示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为本发明的限定。
实施例1
如图1-18所示，本发明一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，通过参数化建模，构建高逼真的通用雷达模型，通过将高逼真的通用雷达模型应用到仿真系统中，经过实验室使用软件仿真，驱动电子侦察设备对雷达模型的侦察截获和数据仿真输出，支撑进行雷达探测、雷达干扰、雷达侦察装备的效能评估和模拟训练。
本发明的具体实现方式为：通过参数化建模，包括雷达模型的基本力参数化建模、雷达的基本工作参数进行建模、雷达模型天线方向图参数化建模、天线工作频率范围进行建模、天线方向图参数进行建模、天线数量进行建模、各个天线部署在平台的方位进行建模、雷达发射信号波形的建模、雷达模型信号处理力建模，构建高逼真的通用雷达模型，通过将高逼真的通用雷达模型应用到仿真系统中，经过实验室使用软件仿真，驱动电子侦察设备对雷达模型的侦察截获和数据仿真输出，进行雷达模型的效评估和雷达模型的模拟训练，通过参数化的雷达天线方向图、参数化的雷达扫描模式、参数化的雷达工作模式图形化录入和计算方法，便于通用雷达模型建模方法的重复使用。
实施例2
基于实施例1，本发明一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，本发明的具体实现方式为：雷达建模参数进行设置，主要设置基本力建模参数(如设备类型、设备型号、设备id、生产厂家、用途、频率最大值、频率最小值、工作带宽、发射功率等)、天线方向图建模参数(如天线编号、天线工作频率最小值、天线工作频率最大值、天线最大增益、主瓣天线水平宽度、主瓣天线俯仰宽度、波瓣参数数量、若干个(水平角度、俯仰角度、增益)、天线部署水平角度、天线部署俯仰角度等)、天线扫描建模参数(设备id、天线数量、若干个(天线编号、天线驻留时间、天线扫描速度、扫描方向、扫描范围等))。
实施例3
基于上述实施例，本发明一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，本发明的具体实现方式为，雷达发射信号波形进行建模：主要有两种方式：一是导入真实全脉冲数据作为信号；二是设置参数，通过界面设置生成不同调制类型的全脉冲数据所需参数。
实施例4
基于上述实施例，本发明一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，具体实现方式为，选择任意个数的天线模型和信号处理模型，组合成一个完成的雷达模型。
以上所述的具体实施方式，本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，其特征在于，通过参数化建模，构建高逼真的通用雷达模型，通过将高逼真的通用雷达模型应用到仿真系统中，经过实验室使用软件仿真，驱动电子侦察设备对雷达模型的侦察截获和数据仿真输出，支撑进行雷达探测、雷达干扰、雷达侦察装备的效能评估和模拟训练。
2.根据权利要求1所述的一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，其特征在于，雷达模型的基本参数化建模；对雷达基本属性描述，包括雷达的信号、产地、厂家、用途的属性建模；雷达的基本工作参数进行建模，包括工作频率范围、工作带宽、发射功率、接收灵敏度的基本参数进行建模。
3.根据权利要求2所述的一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，其特征在于，基本建模参数包括设备类型长度为1byte，设备型号长度为50byte，设备ID长度为2byte，生产厂家长度为50byte，用途长度为500byte，频率最大值长度为2byte，频率最小值长度为2byte，工作带宽长度为2byte，发射功率长度为2byte，典型威力距离长度为2byte。
4.根据权利要求2所述的一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，其特征在于，工作建模参数包括调制类型长度为2byte，占用带宽长度为2byte，频率范围长度为2byte，频率属性长度为2byte，频率标称值长度为2byte，重频范围长度为2byte，重频属性长度为2byte，重频标称值长度为2byte，脉宽范围长度为2byte，脉宽属性长度为2byte，脉宽标称值长度为2byte。
5.根据权利要求1所述的一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，其特征在于，雷达模型天线方向图参数化建模：天线工作频率范围进行建模，天线方向图参数进行建模，包括波瓣个数、波瓣指向、波瓣增益；天线数量进行建模；各个天线部署在平台的方位进行建模；
a：单个电子设备至少含有一个天线；
b：单个天线至少含有一个波瓣；
c：波瓣包括水平角度、俯仰角度，将各个的水平角度、俯仰角度确定一个天线增益，将若干个角度进行平滑即可得到整个天线方向图；
d：水平角度、俯仰角度、增益为一个循环组，水平角度均匀覆盖360°、俯仰角度均匀覆盖180°，对缺少的数据进行线性插值；
e：天线部署水平角度是以飞机的航向角为0的天线主瓣指向，天线部署俯仰角度是以飞机的横滚角为0的天线主瓣指向。
6.根据权利要求5所述的一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，其特征在于，天线方向图建模参数包括天线编号长度为1byte，天线类型长度为2byte，天线工作频率最小值长度为2byte，天线工作频率最大值长度为2byte，天线增益长度为1byte，主瓣天线水平宽度的长度2byte，主瓣天线俯仰宽度的长度为2byte，波瓣参数数量长度为1byte，水平角度长度为2byte，俯仰角度长度为2byte，波瓣增益长度为2byte，天线部署水平角度长度为2byte，天线部署俯仰角度长度为2byte。
7.根据权利要求1所述的一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，其特征在于，雷达模型天线扫描参数化建模：对天线扫描方式和扫描参数进行建模，天线扫描建模参数包括设备ID长度为2byte，天线数量长度为1byte，天线编号长度为1byte，天线驻留时间长度为2byte，扫描方式长度为2byte，扫描速度长度为2byte，扫描方向长度为2byte，扫描起始角度长度为2byte，扫描终止角度长度为2byte。
8.根据权利要求1所述的一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，其特征在于，雷达发射信号波形的建模：对频率、重频、脉宽、脉冲个数和脉内调制类型的参数进行设置；
基于误差的常规雷达信号：常规雷达信号的特点是频率、重复周期和脉宽均不发生变化，但考虑误差的情况下，在误差范围内跳变，设置频率、重频、脉宽、脉冲个数，即可输出全脉冲数据；
同步频率分集：若干个不同频率，其余参数如脉冲宽度、重复频率等完全相同，设置频率最小值、频率最大值、重频、脉宽、脉冲个数，即可输出全脉冲数据；
异步频率分集：发射信号由定时器控制在发射时间上错开，首尾相接依次发射，设置若干个频率、异步延时、重频、脉宽、脉冲个数，即可输出全脉冲数据；
脉间频率捷变信号：重建伪随机频率跳变的均匀脉冲序列，相邻发射脉冲的载频在一定的频带范围内快速跳变，设置频率最小值、频率最大值、重频、脉宽、脉冲个数，即可输出全脉冲数据；
脉组频率捷变信号：相邻发射脉冲组的载频在一定的频带范围内快速跳变；
PRI滑变信号：周期性单调增加或单调下降，在两个极值之间周期变化，输入频率、重频、滑变时间、滑变个数、脉宽、脉冲个数，即可输出全脉冲数据；
PRI抖动信号：相邻脉冲的PRI在一定范围内抖动，即相邻脉冲时间间隔不相等，输入频率、重频最小值、重频最大值、脉宽、脉冲个数，即可输出全脉冲数据；
PRI参差信号：设置频率、多级重频参差信号、脉宽、脉冲个数，即可输出全脉冲数据。
9.根据权利要求5所述的一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，其特征在于，雷达模型信号处理建模：对雷达压制系数、虚警概率、检测概率、脉冲累计数、RCS、雷达损耗、信噪比进行建模，基于雷达模型天线建模和雷达模型信号处理建模，组合若干个雷达模型天线模型以及雷达模型信号处理模型，形成一个完整的雷达模型，模拟真实雷达的所有功能。
10.根据权利要求9所述的一种基于参数化的通用雷达模型建模方法，其特征在于，雷达模型信号处理建模参数包括压制系数长度为2byte，虚警概率长度为2byte，检测概率长度为2byte，脉冲累计数长度为2byte，RCS长度为2byte，雷达损耗长度为2byte，信噪比长度为2byte。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| GR01 | Patent grant | ||
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Denomination of invention: A general radar model modeling method based on Parameterization Effective date of registration: 20210722 Granted publication date: 20210409 Pledgee: Bank of Chengdu science and technology branch of Limited by Share Ltd. Pledgor: Chengdu zhongxiangtiandi Network Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2021510000161 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220615 Granted publication date: 20210409 Pledgee: Bank of Chengdu science and technology branch of Limited by Share Ltd. Pledgor: Chengdu zhongxiangtiandi Network Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2021510000161 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A general modeling method of radar model based on Parameterization Effective date of registration: 20220628 Granted publication date: 20210409 Pledgee: Bank of Chengdu science and technology branch of Limited by Share Ltd. Pledgor: Chengdu zhongxiangtiandi Network Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022980009091 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |