CN111856416A - 基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及舰船防护技术领域，公开一种基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法，包括根据舰船的位置信息，确定所述舰船被制导波束照射的照射参数；根据所述照射参数确定舰船雷达波散射特征信号；当所述舰船与导弹间的相对距离大于第一阈值时，根据所述雷达波散射特征信号更新所述舰船的位置信息。通过建立多变量参数条件下的动态仿真场景，结合各场景下的舰船雷达波目标特性，获取舰船被命中的部位、命中路径，并通过对不同变量参数条件下舰船被命中部位的数学统计，得到舰船被命中部位概率分布，实现对舰船雷达波隐身防护特性的分析与评估。本申请还公开了一种基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估装置。

Description

基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法及装置

技术领域

本申请涉及舰船防护技术领域，例如涉及一种基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法及装置。

背景技术

舰船的雷达波隐身主要是以对抗雷达波制导反舰导弹为重点，导弹命中舰船的具体部位直接影响到舰船综合生命力，其典型对抗过程为雷达波制导反舰导弹持续跟踪舰船，并不断抵近，最终命中，在此过程中，由于导弹与舰船的相对距离不断变小，天线波束照射舰船的区域、舰船的运动特征等均在不断变化，舰船隐身特征将影响到导弹的运动轨迹、命中部位。目前，未有从舰船雷达波隐身特征角度基于多变量参数对舰船被命中部位分布概率的定量仿真评估方法。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法及装置，以解决基于多变量参数对舰船被命中部位分布概率的定量仿真评估技术问题。

在一些实施例中，所述方法包括：根据舰船的位置信息，确定所述舰船被制导波束照射的照射参数；根据所述照射参数确定舰船雷达波散射特征信号；当所述舰船与导弹间的相对距离大于第一阈值时，根据所述雷达波散射特征信号更新所述舰船的位置信息。

在一些实施例中，所述装置包括：第一计算模块，被配置为根据舰船的位置信息，确定所述舰船被制导波束照射的照射参数；第二计算模块，被配置为根据所述照射参数确定舰船雷达波散射特征信号；更新模块，被配置为当所述舰船与导弹间的相对距离大于第一阈值时，根据所述雷达波散射特征信号更新所述舰船的位置信息。

在一些实施例中，所述装置包括处理器和存储有程序指令的存储器，所述处理器被配置为在执行所述程序指令时，执行上述的基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法。

本公开实施例提供的基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法及装置，可以实现以下技术效果：

通过建立多变量参数条件下的动态仿真场景，结合各场景下的舰船雷达波目标特性，获取舰船被命中的部位、命中路径，并通过对不同变量参数条件下舰船被命中部位的数学统计，得到舰船被命中部位概率分布，实现对舰船雷达波隐身防护特性的分析与评估。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法流程示意图；

图2是本公开实施例中雷达波束位置与舰船位置的示意图；

图3是本公开实施例提供的另一个基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法流程示意图；

图4是本公开实施例提供的基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估装置示意图；

图5是本公开实施例提供的基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估装置的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

舰船的雷达波隐身主要是以对抗雷达波制导反舰导弹为重点，导弹命中舰船的具体部位直接影响到舰船综合生命力，其典型对抗过程为雷达波制导反舰导弹持续跟踪舰船，并不断抵近，最终命中，在此过程中，由于导弹-舰船的相对距离不断变小，天线波束照射舰船的区域、舰船的运动特征等均在不断变化，舰船隐身特征将影响到导弹的运动轨迹、命中部位。目前，未有从舰船雷达波隐身特征角度基于多变量参数对舰船被命中部位分布概率的定量仿真评估方法。

克服现有技术不足，提供了一种舰船雷达波隐身防护特性分析评估方法，该方法能够通过在多变量参数的条件下，将舰船雷达波目标隐身特性依照时间步进进行仿真计算，以此为基础建立起典型制雷达波导引头跟踪舰船的抵近路径、命中部位，实现对舰船雷达波隐身防护特性分析的分析与评估。

结合图1所示，本公开实施例提供一种基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法，包括：

步骤S01，根据舰船的位置信息，确定舰船被制导波束照射的照射参数。

步骤S02，根据照射参数确定舰船雷达波散射特征信号。

步骤S03，当舰船与导弹间的相对距离大于第一阈值时，根据雷达波散射特征信号更新舰船的位置信息。

采用本公开实施例提供的基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法，通过在具体场景条件下，将舰船雷达波目标隐身特性依照时间步进进行仿真计算，得到典型制雷达波导引头跟踪舰船的抵近路径、命中部位，实现对舰船雷达波隐身防护特性分析的分析与评估。

可选地，舰船的位置信息是根据舰船的三维模型及时序运动模型确定的。

这里，舰船时序运动模型可通过舰船运动数据生成控制文件，通过调用控制文件实现对舰船运动的控制、数据获取。具体地，舰船运动数据包括舰船运动轨迹的横坐标增量、纵坐标增量、方位角、横摇角、翻滚角中的一个或多个。如此，通过建立典型雷达波导引头跟踪流程，设置初始参数，导入舰船三维模型及时序运动模型，建立初始仿真场景，以确定舰船被制导波束照射的照射参数。

可选地，舰船的位置信息包括舰船的空间位置和相应的雷达波束指向参数。照射参数包括舰船被制导波束照射的方位角、覆盖区域。

如此，通过将时序运动与空间位置相关联，建立距离相关雷达波波束对舰船跟踪的仿真过程；的仿真过程建立了舰船被制导波束照射的方位角、覆盖区域等照射参数与距离参数、波束指向之间的瞬态物理关系。

可选地，根据照射参数确定舰船雷达波散射特征信号，包括：根据位置信息与照射参数对雷达波导引头接收到的舰船雷达回波信号进行仿真；获取当前照射参数条件下的舰船雷达波散射特征信号。

这里，根据位置信息与照射参数对雷达波导引头接收到的舰船雷达回波信号进行仿真，是通过如下方式进行的。

在坐标中获取雷达波束位置为x₀,y₀，舰船位置为x₃,y₃；如图2所示，l₁、l₂分别为雷达波束的波束上边缘、波束下边缘，l₃为舰船的首尾指向。可以通过如下算式对上述l₁、l₂、l₃在坐标中的指向进行表示：

l₁:k₁x-y+y₀-k₁x₀＝0

l₂:k₂x-y+y₀-k₂x₀＝0,

l₃:k₃x-y+y₃-k₃x₃＝0 (1)

其中，θ为波束上边缘与波束下边缘形成的夹角；k₁、k₂、k₃分别为l₁、l₂、l₃的斜率。

进一步地，雷达波束在舰船首尾向上的照射宽度Lt可表示为：

其中，(x₄，y₄)为l₂与l₃相交的坐标点；(x₅，y₅)为l₂与l₃相交的坐标点。

进一步地，根据式(1)，可通过如下算式表示(x₄，y₄)与(x₅，y₅)：

当雷达波波束照射宽度Lt大于或等于舰船长度Ls时，计算区域宽度为舰船长度Ls，当雷达波波束照射宽度Lt小于舰船长度Ls时，计算区域宽度为雷达波波束照射宽度Lt。这里，波束上边缘l₁、波束下边缘l₂、雷达波波束照射宽度Lt中的一个或多个，组成当前照射参数条件下的舰船雷达波散射特征信号。

可选地，当舰船存在运动参数信息时，根据运动参数更新仿真模型状态。这里，在式(1)、(2)、(3)中，除波束上边缘与波束下边缘形成的夹角θ和舰船长度Ls为常量外其余参变量均为随时间变化的变量。因此，在当前时序下，根据时序运动模型判断有运动参数时，根据当前时序对应的舰船运动参数更新当前时序下的仿真模型状态；在当前时序下，根据时序运动模型判断无运动参数时，根据获取的位置信息与照射参数，对当前时序下导引头接收到的目标特性回波进行仿真。

可选地，根据雷达波散射特征信号更新舰船的位置信息，包括：根据雷达波散射特征信号，确定雷达波导引头的偏移量、运动量；根据雷达波导引头的偏移量、运动量更新舰船的位置信息。这里，根据时序运动模型对l₁、l₂、l₃进行更新后，即采用电磁场物理光学法对回波信号进行仿真计算，并通过对回波信号的判断更新式(1)中的波束上边缘l₁、波束下边缘l₂，以获取并解析得到雷达波导引头的偏移量、运动量，从而进一步更新舰船的位置信息。

可选地，当舰船与导弹间的相对距离小于第一阈值时，输出舰船的位置信息并结束仿真。具体地，第一阈值可设置为0。如果典型雷达波导引头与舰船的相对距离不为0，根据输入的距离参数、波束指向计算得到舰船被制导波束照射的方位角、覆盖区域等照射参数，进而通过舰船雷达波散射特征仿真计算，建立当前照射参数条件下的舰船雷达波散射特征信号，进而判断典型雷达波导引头的偏移量、运动量，更新距离参数、波束指向等参数，并根据时序运动模型对式(1)、(2)、(3)进行更新，不断获取舰船的位置信息，直至舰船与导弹间的相对距离为0，结束对舰船位置的仿真。

采用本公开实施例提供的基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法，通过建立多变量参数条件下的动态仿真场景，结合各场景下的舰船雷达波目标特性，获取舰船被命中的部位、命中路径，并通过对不同变量参数条件下舰船被命中部位的数学统计，得到舰船被命中部位概率分布，实现对舰船雷达波隐身防护特性的分析与评估。

在实际应用中，如图3所示，该基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法，包括：

步骤S11，输入导弹初始信息、舰船初始信息。通过建立典型雷达波导引头跟踪流程，设置初始参数，导入舰船三维模型及时序运动模型，建立初始仿真场景。这里，舰船的初始信息包括舰船的空间位置信息，导弹初始信息包括雷达波束位置和波束指向角度。

步骤S12，更新导弹的空间位置、波束指向参数。通过将时序运动与空间位置相关联，建立距离相关雷达波波束对舰船跟踪的仿真过程。根据仿真结果更新雷达波束位置和波束的上边缘、波束下边缘的信息。

步骤S13，读取当前时序，判断是否存在运动参数；当存在运动参数时，根据当前时序对应的舰船运动参数、干扰运动参数重构当前时序下目标模型状态。结合预先设置的时序运动模型，调用数据实现当前舰船运动的控制。

步骤S14，对当前时序下导引头接收到的目标特性回波进行仿真。根据电磁仿真算法对当前仿真模型中导引头接收到的舰船雷达回波信号进行仿真，包括：根据雷达波束位置、舰船位置，获取波束上边缘、波束下边缘、舰船首尾指向，并在此基础上获取雷达波束在舰船首尾向上的照射宽度。则，当雷达波波束照射宽度大于或等于舰船长度时，仿真计算区域宽度为舰船长度；当雷达波波束照射宽度小于舰船长度时，仿真计算区域宽度为雷达波波束照射宽度。这里，获取的舰船首位指向与步骤S13中的运动模型相关联；获取的波束上边缘与波束下边缘并与上一时刻(根据时序运动模型获得)的方针判定结果相关联。

步骤S15，分析回波数据给出下一时序导弹的空间位置、波束指向参数。这里，根据步骤S14中获取的波束上边缘与波束下边缘，结合时序运动模型，根据单脉冲技术测向理论，对仿真得到的舰船雷达回波信号分析，分析回波数据给出下一时序导弹的空间位置、波束指向参数

步骤S16，判断导弹与舰船的相对距离是否小于门限值；在相对距离小于0的情况下，结束仿真；在相对距离大于或等于0的情况下，返回步骤S12，将步骤S15的分析结果中下一时序的导弹空间位置、波束指向参数更新至步骤S12中。

采用本公开实施例提供的基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法，通过建立多变量参数条件下的动态仿真场景，结合各场景下的舰船雷达波目标特性，获取舰船被命中的部位、命中路径，并通过对不同变量参数条件下舰船被命中部位的数学统计，得到舰船被命中部位概率分布，实现对舰船雷达波隐身防护特性的分析与评估。

本公开实施例提供一种基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估装置，其结构如图4所示，包括第一计算模块21、第二计算模块22和更新模块23；第一计算模块21被配置为根据舰船的位置信息，确定舰船被制导波束照射的照射参数；第二计算模块22被配置为根据照射参数确定舰船雷达波散射特征信号；更新模块23被配置为当舰船与导弹间的相对距离大于第一阈值时，根据雷达波散射特征信号更新舰船的位置信息。

采用本公开实施例提供的基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估装置，通过建立多变量参数条件下的动态仿真场景，结合各场景下的舰船雷达波目标特性，获取舰船被命中的部位、命中路径，并通过对不同变量参数条件下舰船被命中部位的数学统计，得到舰船被命中部位概率分布，实现对舰船雷达波隐身防护特性的分析与评估。

如图5所示，本公开实施例提供一种基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估装置，包括处理器(processor)100和存储器(memory)101。可选地，该装置还可以包括通信接口(Communication Interface)102和总线103。其中，处理器100、通信接口102、存储器101可以通过总线103完成相互间的通信。通信接口102可以用于信息传输。处理器100可以调用存储器101中的逻辑指令，以执行上述实施例的基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法。

此外，上述的存储器101中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

存储器101作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器100通过运行存储在存储器101中的程序指令/模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法。

存储器101可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器101可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。

本公开实施例提供了一种计算机，包含上述的基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法。

本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行上述基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法。

本公开实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法。

上述的计算机可读存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。

本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所述技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。所述技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (10)

1.一种基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法，其特征在于，包括：

根据舰船的位置信息，确定所述舰船被制导波束照射的照射参数；

根据所述照射参数确定舰船雷达波散射特征信号；

当所述舰船与导弹间的相对距离大于第一阈值时，根据所述雷达波散射特征信号更新所述舰船的位置信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述舰船的位置信息是根据所述舰船的三维模型及时序运动模型确定的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述舰船的位置信息包括所述舰船的空间位置和相应的雷达波束指向参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述照射参数确定舰船雷达波散射特征信号，包括：

根据所述位置信息与所述照射参数对雷达波导引头接收到的舰船雷达回波信号进行仿真；

获取当前照射参数条件下的舰船雷达波散射特征信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述舰船存在运动参数信息时，根据所述运动参数更新所述仿真模型状态。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述雷达波散射特征信号更新所述舰船的位置信息，包括：

根据所述雷达波散射特征信号，确定所述雷达波导引头的偏移量、运动量；

根据所述雷达波导引头的偏移量、运动量更新所述舰船的位置信息。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述照射参数包括所述舰船被制导波束照射的方位角、覆盖区域。

8.根据权利要求1至7任一所述的方法，其特征在于，还包括：当所述舰船与导弹间的相对距离小于第一阈值时，输出所述舰船的位置信息并结束仿真。

9.一种基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估装置，其特征在于，包括：

第一计算模块，被配置为根据舰船的位置信息，确定所述舰船被制导波束照射的照射参数；

第二计算模块，被配置为根据所述照射参数确定舰船雷达波散射特征信号；

更新模块，被配置为当所述舰船与导弹间的相对距离大于第一阈值时，根据所述雷达波散射特征信号更新所述舰船的位置信息。

10.一种基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，其特征在于，所述处理器被配置为在执行所述程序指令时，执行如权利要求1至8任一项所述的基于导弹跟踪的舰船雷达波隐身特性仿真评估方法。

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