CN112489524B - 一种雷达侦查与对抗仿真系统 - Google Patents

Abstract

一种雷达侦查与对抗仿真系统。提出了一种基于模块组件的一种雷达侦查与对抗仿真系统。包括一台仿真场景想定计算机、一台仿真系统主控计算机和若干对抗训练小组；所述对抗训练小组包括至少一个雷达侦察对抗指控计算机、至少一个雷达侦察仿真训练席位和至少一个雷达干扰仿真训练席位；所述仿真场景想定计算机、仿真系统主控计算机和所述对抗训练小组各席位通过千兆以太网连接。本发明能够进行雷达信号侦察和对抗流程模拟仿真；能够进行干扰设备功能模拟仿真；能组织电子侦测与对抗涉及的业务和流程训练；能对训练效果进行评估。

Description

一种雷达侦查与对抗仿真系统

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达侦查与对抗仿真系统。

背景技术

雷达侦察与对抗在现代信息化战争中起着至关重要的作用，而借助于计算机仿真的方式进行雷达侦察对抗研究或训练，已经成为科研单位、部队、高校经常采用的一种重要手段。仿真系统按其模型属性一般可分为3种：

（1）物理仿真，也称实物仿真，是指以物理模型为基础的仿真；

（2）数学仿真，也称计算机仿真，是指以数学模型为基础的仿真；

（3）数学-物理仿真，也称半实物仿真，是把物理模型和数学模型结合在一起的仿真。考虑成本等因素，实际应用中，一般以数学仿真和数学-物理仿真为主。

现代雷达侦察与对抗仿真面临以下需求：一方面，随着战场电磁环境的复杂化，雷达对抗装备越来越多、系统结构越来越复杂、对抗形态也越来越多样化，从而对仿真系统的设计模式与运行结构提出了更高的要求，要求系统具有较好的开放性与可扩展性，能够不断满足新的应用需求；另一方面，从科研、培训等不同层次需求的角度来看，对雷达侦察与对抗仿真系统的可重用性、可组合性也提出了越来越高的要求，要求减少重复开发，最大程度地利用已有的成果。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种基于模块组件的一种雷达侦查与对抗仿真系统。

本发明的技术方案是：一种雷达侦查与对抗仿真系统，包括一台仿真场景想定计算机、一台仿真系统主控计算机和若干对抗训练小组；

所述对抗训练小组包括至少一个雷达侦察对抗指控计算机、至少一个雷达侦察仿真训练席位和至少一个雷达干扰仿真训练席位；

所述仿真场景想定计算机、仿真系统主控计算机和所述对抗训练小组各席位通过千兆以太网连接。

所述仿真场景想定计算机用于模拟仿真训练想定的雷达侦察仿真训练、协同定位仿真训练、雷达对抗仿真训练，以及相关各子系统涉及的信号处理、数据处理、信号分选、目标识别、态势评估和业务训练功能。

所述仿真系统主控计算机，一方面与仿真场景想定计算机之间进行信息与命令交互，实现对仿真场景想定计算机仿真训练过程的运行、暂停、继续、终止，以及时间基准、训练业务分配控制；另一方面，与各雷达侦察对抗指控计算机之间进行信息和命令的交互、训练区域地图基准、时间基准、席位分配、进程控制等；同时，实时监控各雷达侦察仿真训练席位和雷达干扰仿真训练席位训练状况，接收各雷达侦察仿真训练席位和雷达干扰仿真训练席位上报的目标指示，以及侦察和干扰的情报信息协同请求，以及实时下发指控命令和相关信息给相应的雷达侦察仿真训练席位和雷达干扰仿真训练席位，包括协同侦察资源分配和协同干扰资源分配。

所述雷达侦察对抗指控计算机，一方面接收仿真系统主控计算机实时下发的指令和转发情报支援信息，并根据仿真系统主控计算机下发的席位分配、业务要求，实现对本对抗训练小组内各席位资源的调度与管理；另一方面，与下级席位之间进行交互，接收下级席位上报的任务请求，下发本雷达侦察对抗指控计算机或仿真系统主控计算机对侦测、干扰训练等操作人员的指令，下发或转发雷达的目标指示、侦察协同信息。

所述雷达侦察仿真训练席位和雷达干扰仿真训练席位，一方面实时接收仿真场景想定计算机下发的本席位装备挂载的目标航迹信息，包括目标位置及运动状态信息等；另一方面，实时接收本对抗训练小组雷达侦察对抗指控计算机或仿真系统主控计算机下发的信息与命令，以及训练装备的工作流程，进行业务训练和效果评估。

所述仿真场景想定计算机上设有仿真场景想定软件；

所述仿真场景想定软件包括仿真进程控制软件和仿真场景编辑软件；

仿真进程控制软件包括：

训练场景管理功能：根据训练需求，对所设计的训练场景进行管理；

训练进程控制功能：根据需要对训练的进程进行开始、暂停、继续和终止等控制；

下发训练指令功能：是通过设置下发内容，将训练指令通过系统传输服务下发给参与训练的下级席位；

下级交互信息功能：接收并显示本席位下发的训练指令与下级上报的训练进程信息；

人工干预模块功能：是新增战场实体、干预战场实体位置、机动路线、辐射源状态和退出战场；

情报支援功能：是模拟上级指挥所对部队的情报支援以及模拟通信情报中心提供的通信情报，即下发雷达侦察信息、雷达侦察对抗情报信息和通信情报信息功能；

时间显示功能：能够显示想定时间、天文时间与作战时间；

仿真场景编辑软件包括：

场景的基本信息：场景的设置目的、时间、设置单位、设置人员、场景的作战地域、地域内的地物地貌、天候气象、背景电磁环境信息；

参训兵力设置：选择或生成红蓝双方的参训力量；

兵力编成设置：根据想定生成红蓝双方兵力的编成编组；

兵力部署设置：依据想定对红蓝双方力量进行部署；

作战行动设置：设置各单位承担的作战任务及相应的作战行动；

蓝方雷达工作参数设置：对作为电子侦察主要目标的蓝方雷达工作参数进行详细设置，主要是雷达的工作频段、发射功率、天线扫描样式及参数、信号参数；

显示设置：将上述信息结合GIS系统，以图形或表格的方式进行显示。

所述仿真系统主控计算机上设有仿真系统主控软件；

所述仿真系统主控软件包括电子情报处理软件、场景态势显示软件、仿真效果评估软件；

电子情报处理软件包括：

态势显示，能够显示侦察装备的工作状态及侦察到的目标情况；

信息融合，能够对电子侦察情报、上级支援的雷达侦察情报和通信情报等进行信息融合，以进一步明确目标属性；

侦察数据显示，将侦察到的情报以图表结合的方式进行显示；

情报处理结果显示，将信息融合结果以图表结合的方式进行显示；

时间显示，能够显示想定时间、天文时间与作战时间；

交互信息显示，显示本席位与其它席位之间交互的信息；

场景态势显示软件包括：显示训练进程；显示参训双方兵力和战场环境态势；显示参训实体的名称、军标、航迹、威力范围、当前工作状态信息；显示参训人员操作状态及其效能信息；提供距离、面积、高程等电子地图量算功能；能够显示想定时间、天文时间与作战时间；

仿真效果评估软件的包括：

评估任务管理，针对每次训练建立评估任务、选取评估方案，并对任务进行增删查改等管理；

电子侦察业务训练评估，建立电子侦察业务的评估指标体系及指标计算模型并设计指标的显示方式；

电子对抗业务训练评估，建立电子对抗业务的评估指标体系及指标计算模型并设计指标的显示方式；

评估报告生成，根据不同的评估任务，按设计格式生成评估报告。

所述对抗训练小组设有雷达侦察对抗软件；

所述雷达侦察对抗软件包括雷达对抗指控软件、功能级雷达侦察软件和功能级雷达干扰软件；

所述雷达对抗指控软件能够设置雷达侦察对抗指控的工作参数、解算对目标的侦察效果、对情报数据进行特征提取、显示战场态势、进行干扰资源分配、引导下属干扰站进行目标干扰、显示想定时间、天文时间与作战时间和显示本席位与其它席位之间交互的信息；

功能级雷达侦察软件能够设置电子侦察的工作参数、解析显示侦察前端截获的目标信号与电子侦察辅站发送的侦察数据、对情报数据进行特征提取、完成辐射源的三角定位、保存接收到的信号、控制协同进行目标定位、显示想定时间、天文时间与作战时间、显示本席位与其它席位之间交互的信息；

功能级雷达干扰软件能够仿真干扰站对目标信号的截获、仿真干扰资源的控制、对干扰参数进行设置、根据指控站的引导对目标实施压制式或欺骗式干扰、显示战场态势与时间显示、显示想定时间、天文时间与作战时间、显示本席位与其它席位之间交互的信息。

信号级雷达干扰软件除上述功能级雷达干扰软件的功能外，其仿真软件的核心通常要对雷达对抗装备的雷达信号侦察处理及干扰样式信号产生发射的全过程进行建模，仿真处理的基本元素为既包含振幅又包含相位的雷达/干扰中频信号的数字采样信号流。

所述仿真场景想定计算机上还设有仿真引擎；

所述仿真引擎包括系统数据交互、模块接口适配、仿真数据服务、仿真运行服务和时间管理服务；

系统数据交互完成仿真运行过程中组件间的数据交换及底层数据通讯；

仿真数据服务对在仿真中所有的数据资源进行管理，并对外提供对这些资源进行注册、发现、访问、操作的服务；仿真数据服务间接的通过仿真服务中间件对外公布仿真数据；

仿真运行服务包含仿真运行中的数据交换、时间管理、成员管理服务；

时间管理服务主要提供时钟校准和时间同步服务；时间同步服务保证仿真过程中的“按节拍”式的时间推进，按照仿真步长，驱动模型组件进行仿真计算，以实现系统中各分系统的时间显示功能，即能同步显示想定时间、天文时间与作战时间；

模块接口适配主要包括通信协议适配、时间服务响应和导调指令响应。

所述仿真场景想定计算机上还设有数据库；

所述数据库包括场景部署数据库、平台装载数据库、装备性能数据库、地图数据库和军标图形库；

场景部署数据库中保存各种仿真预案；平台装载数据库中保存各种侦察对抗装备平台，包括空中平台、水面平台和陆基平台；装备性能数据库保存各类装备的功能和技术指标性能参数；地图数据库中保存地理信息；军标图形库中保存各类军标图形。

所述仿真系统主控计算机和对抗训练小组分别设有模型库；

所述模型库包括运动平台模型、固定平台模型、通用雷达模型、战术规则模型和效能评估模型；

所述运动平台模型包括空中飞机特征模型和水面舰艇特征模型；

所述空中飞机特征模型包括空气动力学模型、飞行动力学模型和雷达反射截面积模型；

空中飞机特征模型主要模拟固定翼飞机的基本特征，并根据其装载的各种组件模拟对应功能；结合空气动力学和飞行动力学的基本原理，通过受力分析来比较真实地模拟固定翼飞机的飞行功能；通过运动学特性和飞机翻转特性模拟雷达反射截面积；

所述水面舰艇特征模型包括流体力学模型、海杂波模型和雷达反射截面积模型；

水面舰艇特征模型模拟水面舰艇的基本特征，根据其装载的各种组件模拟对应功能；模拟水面舰艇、船舶的运动过程；

所述固定平台模型包括侦察站特征模型、干扰站特征模型；

侦察站特征模型，模拟电子侦察站的基本特征，根据其装载的电子侦察组件及其它组件模拟对应功能；

干扰站特征模型，模拟雷达侦察对抗干扰站的基本特征，根据其装载的雷达侦察对抗干扰组件及其它组件模拟对应功能。

所述通用雷达模型包括雷达信号模型、干扰信号模型、天线扫描模型和天线方向图模型；

所述战术规则模型包括引导干扰模型和引导搜索模型；

所述效能评估模型包括电子侦察效能模型、电子干扰效能模型和目标跟踪效能模型。

上述模型通过数学公式或实际测得的试验数据对各类平台特性进行模拟。

本发明包括一台仿真场景想定计算机、一台仿真系统主控计算机和若干对抗训练小组；对抗训练小组包括至少一个雷达侦察对抗指控计算机、至少一个雷达侦察仿真训练席位和至少一个雷达干扰仿真训练席位；仿真场景想定计算机、仿真系统主控计算机和对抗训练小组各席位通过千兆以太网连接。能够完成情报侦测与对抗的指挥功能模拟仿真；能够进行雷达信号环境产生模拟仿真；能够进行杂波信号和噪声环境产生模拟仿真；能够进行雷达信号侦察和对抗流程模拟仿真；能够进行干扰设备功能模拟仿真；能组织电子侦测与对抗涉及的业务和流程训练；能对训练效果进行评估。

附图说明

图1是本发明的硬件架构图，

图2是本发明的系统软件架构图，

图3是仿真引擎软件架构图，

图4是仿真数据库软件架构图，

图5是模型库软件架构图，

图6是平台仿真模型（运动平台模型与固定平台模型）软件架构图，

图7是雷达工作流程模拟仿真过程流程图，

图8是雷达信号处理及数据处理算法仿真流程图，

图9是雷达侦察过程模拟仿真流程图，

图10是雷达干扰过程模拟仿真流程图，

图11是雷达侦察与对抗仿真系统仿真训练流程设计架构图，

图12是雷达侦察与对抗仿真系统平台仿真训练应用流程图，

图13是雷达侦察与对抗仿真训练效果评估设计架构图。

具体实施方式

本发明如图1-13所示。一种雷达侦查与对抗仿真系统，如图1所示，包括一台仿真场景想定计算机、一台仿真系统主控计算机和若干对抗训练小组；

所述对抗训练小组包括至少一个雷达侦察对抗指控计算机、至少一个雷达侦察仿真训练席位和至少一个雷达干扰仿真训练席位；

所述仿真场景想定计算机、仿真系统主控计算机和所述对抗训练小组各席位通过千兆以太网连接。

所述仿真场景想定计算机用于模拟仿真训练想定的雷达侦察仿真训练、协同定位仿真训练、雷达对抗仿真训练，以及相关各子系统涉及的信号处理、数据处理、信号分选、目标识别、态势评估和业务训练功能。

所述仿真系统主控计算机，一方面与仿真场景想定计算机之间进行信息与命令交互，实现对仿真场景想定计算机仿真训练过程的运行、暂停、继续、终止，以及时间基准、训练业务分配控制；另一方面，与各雷达侦察对抗指控计算机之间进行信息和命令的交互、训练区域地图基准、时间基准、席位分配、进程控制等；同时，实时监控各雷达侦察仿真训练席位和雷达干扰仿真训练席位训练状况，接收各雷达侦察仿真训练席位和雷达干扰仿真训练席位上报的目标指示，以及侦察和干扰的情报信息协同请求，以及实时下发指控命令和相关信息给相应的雷达侦察仿真训练席位和雷达干扰仿真训练席位，包括协同侦察资源分配和协同干扰资源分配。

所述雷达侦察对抗指控计算机，一方面接收仿真系统主控计算机实时下发的指令和转发情报支援信息，并根据仿真系统主控计算机下发的席位分配、业务要求，实现对本对抗训练小组内各席位资源的调度与管理；另一方面，与下级席位之间进行交互，接收下级席位上报的任务请求，下发本雷达侦察对抗指控计算机或仿真系统主控计算机对侦测、干扰训练等操作人员的指令，下发或转发雷达的目标指示、侦察协同信息。

所述雷达侦察仿真训练席位和雷达干扰仿真训练席位，一方面实时接收仿真场景想定计算机下发的本席位装备挂载的目标航迹信息，包括目标位置及运动状态信息等；另一方面，实时接收本对抗训练小组雷达侦察对抗指控计算机或仿真系统主控计算机下发的信息与命令，以及训练装备的工作流程，进行业务训练和效果评估。

所述仿真场景想定计算机上设有仿真场景想定软件；

所述仿真场景想定软件包括仿真进程控制软件和仿真场景编辑软件；

仿真进程控制软件包括：

训练场景管理功能：根据训练需求，对所设计的训练场景进行管理；

训练进程控制功能：根据需要对训练的进程进行开始、暂停、继续和终止等控制；

下发训练指令功能：是通过设置下发内容，将训练指令通过系统传输服务下发给参与训练的下级席位；

下级交互信息功能：接收并显示本席位下发的训练指令与下级上报的训练进程信息；

人工干预模块功能：是新增战场实体、干预战场实体位置、机动路线、辐射源状态和退出战场；

情报支援功能：是模拟上级指挥所对部队的情报支援以及模拟通信情报中心提供的通信情报，即下发雷达侦察信息、雷达侦察对抗情报信息和通信情报信息功能；

时间显示功能：能够显示想定时间、天文时间与作战时间；

仿真场景编辑软件包括：

场景的基本信息：场景的设置目的、时间、设置单位、设置人员、场景的作战地域、地域内的地物地貌、天候气象、背景电磁环境信息；

参训兵力设置：选择或生成红蓝双方的参训力量；

兵力编成设置：根据想定生成红蓝双方兵力的编成编组；

兵力部署设置：依据想定对红蓝双方力量进行部署；

作战行动设置：设置各单位承担的作战任务及相应的作战行动；

蓝方雷达工作参数设置：对作为电子侦察主要目标的蓝方雷达工作参数进行详细设置，主要是雷达的工作频段、发射功率、天线扫描样式及参数、信号参数（根据需要为具体的信号样式）等；

显示设置：将上述信息结合GIS系统，以图形或表格的方式进行显示；

文件管理：支持训练想定文件的新建、打开、保存等功能。

所述仿真系统主控计算机上设有仿真系统主控软件；

所述仿真系统主控软件包括电子情报处理软件、场景态势显示软件、仿真效果评估软件；

电子情报处理软件包括：

态势显示，能够显示侦察装备的工作状态及侦察到的目标情况；

信息融合，能够对电子侦察情报、上级支援的雷达侦察情报和通信情报等进行信息融合，以进一步明确目标属性；

侦察数据显示，将侦察到的情报以图表结合的方式进行显示；

情报处理结果显示，将信息融合结果以图表结合的方式进行显示；

时间显示，能够显示想定时间、天文时间与作战时间；

交互信息显示，显示本席位与其它席位之间交互的信息；

场景态势显示软件包括：显示训练进程；显示参训双方兵力和战场环境态势；显示参训实体的名称、军标、航迹、威力范围、当前工作状态信息；显示参训人员操作状态及其效能信息；提供距离、面积、高程等电子地图量算功能；能够显示想定时间、天文时间与作战时间；

仿真效果评估软件的包括：

评估任务管理，针对每次训练建立评估任务、选取评估方案，并对任务进行增删查改等管理；

电子侦察业务训练评估，建立电子侦察业务的评估指标体系及指标计算模型并设计指标的显示方式；

电子对抗业务训练评估，建立电子对抗业务的评估指标体系及指标计算模型并设计指标的显示方式；

评估报告生成，根据不同的评估任务，按设计格式生成评估报告。

所述对抗训练小组（至少一个雷达侦察对抗指控计算机、至少一个雷达侦察仿真训练席位和至少一个雷达干扰仿真训练席位）设有雷达侦察对抗软件；

所述雷达侦察对抗软件包括雷达对抗指控软件、功能级雷达侦察软件和功能级雷达干扰软件，如果须进行信号级仿真则还包括雷达侦察软件（信号级）和雷达干扰软件（信号级）；

所述雷达对抗指控软件能够设置雷达侦察对抗指控的工作参数、解算对目标的侦察效果、对情报数据进行特征提取、显示战场态势、进行干扰资源分配、引导下属干扰站进行目标干扰、显示想定时间、天文时间与作战时间和显示本席位与其它席位之间交互的信息；

功能级雷达侦察软件能够设置电子侦察的工作参数、解析显示侦察前端截获的目标信号与电子侦察辅站发送的侦察数据、对情报数据进行特征提取、完成辐射源的三角定位、保存接收到的信号、控制协同进行目标定位、显示想定时间、天文时间与作战时间、显示本席位与其它席位之间交互的信息；

雷达侦察软件（信号级）除具备雷达侦察软件（功能级）的功能外，还包括以下功能：能够仿真电子侦察设备的侦察天线；能够仿真侦察站系统工作状态；能够根据数据生成扫频频谱数据；能够解算侦察结果模块；能够进行信号分选；能够提供信号分选算法的开发接口，接入外部开发的分选算法。

功能级雷达干扰软件能够仿真干扰站对目标信号的截获、仿真干扰资源的控制、对干扰参数进行设置、根据指控站的引导对目标实施压制式或欺骗式干扰、显示战场态势与时间显示、显示想定时间、天文时间与作战时间、显示本席位与其它席位之间交互的信息。

信号级雷达干扰软件除上述功能级雷达干扰软件的功能外，其仿真软件的核心通常要对雷达对抗装备的雷达信号侦察处理及干扰样式信号产生发射的全过程进行建模，仿真处理的基本元素为既包含振幅又包含相位的雷达/干扰中频信号的数字采样信号流。

所述仿真场景想定计算机上还设有仿真引擎；

所述仿真引擎包括系统数据交互、模块接口适配、仿真数据服务、仿真运行服务和时间管理服务；

系统数据交互完成仿真运行过程中组件间的数据交换及底层数据通讯；

通信总线是基于多种分布式通信中间件设计的一组分布式通信接口，采用类似于HLA的发布订阅机制，集成RTI DDS等。“执行引擎”根据配置发布订阅关系，在“通信总线”进行数据发布，系统支持“热拔插”，即随时上线和下线，不影响其他系统正常运行，上线后能同步到指定时间点并接收订阅数据。

仿真数据服务对在仿真中所有的数据资源进行管理，并对外提供对这些资源进行注册、发现、访问、操作的服务；仿真数据服务间接的通过仿真服务中间件对外公布仿真数据；

仿真运行服务包含仿真运行中的数据交换、时间管理、成员管理服务；

仿真应用在运行时使用仿真服务中间件使用仿真运行服务。根据系统配置文件的信息，可实现该节点上组件的远程加载、初始化、运行与退出；

时间管理服务主要提供时钟校准和时间同步服务；时间同步服务保证仿真过程中的“按节拍”式的时间推进，按照仿真步长，驱动模型组件进行仿真计算，以实现系统中各分系统的时间显示功能，即能同步显示想定时间、天文时间与作战时间；

模块接口适配主要包括通信协议适配、时间服务响应和导调指令响应。

所述仿真场景想定计算机上还设有数据库；

所述数据库包括场景部署数据库、平台装载数据库、装备性能数据库、地图数据库和军标图形库；

场景部署数据库中保存各种仿真预案；平台装载数据库中保存各种侦察对抗装备平台，包括空中平台、水面平台和陆基平台；装备性能数据库保存各类装备的功能和技术指标性能参数；地图数据库中保存地理信息；军标图形库中保存各类军标图形。

所述仿真系统主控计算机和对抗训练小组分别设有模型库；模型库是雷达侦察与对抗仿真系统的基础；

所述模型库包括运动平台模型、固定平台模型、通用雷达模型、战术规则模型和效能评估模型；

所述运动平台模型包括空中飞机特征模型和水面舰艇特征模型；

所述空中飞机特征模型包括空气动力学模型、飞行动力学模型和雷达反射截面积（RCS）模型；

空中飞机特征模型主要模拟固定翼飞机的基本特征，并根据其装载的各种组件模拟对应功能；结合空气动力学和飞行动力学的基本原理，通过受力分析来比较真实地模拟固定翼飞机的飞行功能；通过运动学特性和飞机翻转特性模拟雷达反射截面积；

所述水面舰艇特征模型包括流体力学模型、海杂波模型和雷达反射截面积（RCS）模型；

水面舰艇特征模型模拟水面舰艇的基本特征，根据其装载的各种组件模拟对应功能；模拟水面舰艇、船舶的运动过程；其模型参数应包括：最小速度、最大速度、燃油类型、最大燃油重、最大武器重、单位推力油耗、船身长度、船身宽度、最大转向角、最大加速度、燃油重等。

所述固定平台模型包括侦察站特征模型、干扰站特征模型；

侦察站特征模型，模拟电子侦察站的基本特征，根据其装载的电子侦察组件及其它组件模拟对应功能；

干扰站特征模型，模拟雷达侦察对抗干扰站的基本特征，根据其装载的雷达侦察对抗干扰组件及其它组件模拟对应功能。

所述通用雷达模型包括雷达信号模型、干扰信号模型、天线扫描模型和天线方向图模型，对于信号级仿真还包括雷达前端模型、雷达信号处理模型、雷达数据处理模型；

雷达信号模型至少包括：常规雷达信号、频率变化雷达信号、脉宽变化雷达信号和重频变化雷达信号。

常规雷达信号模型模拟常规脉冲信号；频率变化信号模拟频率固定、频率捷变信号；脉宽变化信号模拟脉宽固定、脉宽分组信号；重频变化信号模拟重频固定、重频参差、重频抖动、重频滑变等信号。

天线方向图模型至少包括：矩形天线方向图模型、圆形天线方向图模型和基于方向图数据的天线方向图模型。矩形天线方向图模型模拟根据天线参数模拟计算矩形天线的方向图；圆形天线方向图模型根据天线参数模拟计算圆形天线的方向图；基于方向图数据的天线方向图模型，根据已知方向图的数据（角度、增益），通过拟合或插值的方式来模拟计算任意天线方向图。

天线扫描模型至少包括：圆周扫描模型、扇形扫描模型、圆锥扫描模型。圆周扫描模型模拟天线圆周扫描的模式，根据参数计算天线主瓣的指向；扇形扫描模型模拟天线扇形扫描的模式，根据参数计算天线的主瓣指向；圆锥扫描模型模拟天线圆锥扫描模式，根据参数计算天线的主瓣指向。

对于信号级仿真，雷达前端模型包括雷达接收机模型、中频采样模型，雷达接收机模型产生的雷达信号经中频采样模型采样后输出正交双通道即I通道、Q通道回波信号， 再经过雷达信号处理模型，分别经过脉冲压缩处理、动目标显示（MTI）处理、动目标检测（MTD）处理，然后对正交双通道处理结果信号进行求模。再进行恒虚警检测（CFAR）处理，然后进行速度、距离解模糊处理，形成点迹输出。这就完成了雷达信号处理过程。

雷达信号处理后形成的点迹数据送入雷达数据处理模型，经点迹凝聚后进行点迹航迹关联，形成各初始目标航迹，然后再根据新的雷达点迹数据进行航迹更新和管理，以形成对目标的有效跟踪，并将航迹跟踪结果送态势显示。

所述战术规则模型包括引导干扰模型和引导搜索模型，利用战术规则模型快速进行引导干扰和搜索；

模型库还包括效能评估模型，效能评估模型至少包括：雷达对目标探测效能模型、雷达对目标跟踪效能模型、压制干扰效能模型、欺骗干扰效能模型、电子侦察效能模型和交叉定位效能模型。

雷达对目标的探测效能模型，能够模拟计算雷达在设定工作状态下对指定目标的探测效能，通常以对目标的探测距离或对目标的发现概率的方式来表示；

雷达对目标的跟踪效能模型，能够模拟计算雷达在设定工作状态下对指定目标的跟踪效能，通常以跟踪起始距离、跟踪精度和目标航迹的方式来表示；

压制干扰效能，能够模拟雷达干扰机对雷达的压制干扰产生的效能，通常以压制区或雷达暴露区的方式表示；

欺骗干扰效能，能够模拟欺骗干扰机对雷达的欺骗干扰，通常以欺骗成功率来表示；

电子侦察效能模型，能够模拟电子侦察设备对信号的侦察效能，通常以侦察范围来表示；交叉定位效能，能够模拟多个侦察站对目标的交叉定位，通常以定位误差的方式来表示。

根据不同的需要，雷达辐射源种类很多，因此雷达模拟仿真中至少包括：机载火控雷达模型、机载预警雷达模型、机载脉冲多普勒雷达模型、舰载警戒雷达模型、舰载火控雷达模型和通用雷达模型。

机载火控雷达模型，用于模拟机载火控雷达对目标的发现和跟踪，主要是根据作战规则向外辐射机载火控雷达信号；

机载预警雷达模型，用于模拟雷达发现远距离目标，执行空中警戒和敌情监视任务，根据规则和设定参数向外发送预警雷达信号；

机载脉冲多普勒雷达模型，用于模拟战斗机雷达在空中交战时对目标的锁定，并向外发送脉冲多普勒雷达信号；

舰载警戒雷达模型，用于模拟舰载警戒雷达对海空目标的探测，主要是根据规则向外发送警戒雷达信号；

舰载火控雷达模型，用于模拟舰载火控雷达对海空目标的探测跟踪，主要是根据规则向外发送火控雷达信号；

通用雷达模型，用于模拟未明确信号特征或用途的雷达对目标的探测。

雷达模拟仿真工作流程模拟仿真过程如图7所示。

进行雷达模拟仿真操作时，操作员首先根据仿真需求在仿真系统主控计算机上进行仿真参数设置，下发仿真参数后由仿真系统进行动态场景解算，系统根据动态场景解算结果产生相应的雷达发射信号、杂波信号、干扰信号，并产生相应的回波信号。回波模拟仿真信号再经过雷达前端（雷达天线模型和接收机模型）后进入雷达信号处理仿真和数据处理仿真，雷达发射信号送雷达信号处理仿真用于计算雷达回波信号脉冲压缩参数，以便对脉冲压缩雷达信号进行脉冲压缩处理，以提高雷达分辨率。雷达信号处理后形成的点迹数据经处理后形成航迹送态势显示。具体处理流程见附图8。

雷达侦察过程模拟仿真

雷达侦察过程模拟仿真过程见附图9。

操作员首先根据仿真需求进行仿真参数设置，下发仿真参数后由仿真系统进行动态场景解算，同时加载雷达威胁库。系统根据动态场景解算结果产生相应的电磁环境信号。电磁环境信号再经过接收天线模型和接收机模型后，再经过信号预处理形成脉冲描述字。然后进行信号分选，并根据信号分选结果与雷达威胁库中存储的已知威胁信号进行关联融合，从而进行信号识别，并将结果送显。

信号分选模型，模拟电子侦察站、雷达侦察对抗指控站对侦察到信号的分选过程；信号识别模型，模拟电子侦察站、雷达侦察对抗指控站、雷达侦察对抗干扰站对信号的识别过程。

雷达干扰过程模拟仿真

雷达干扰过程模拟仿真过程见附图10。

操作员首先根据仿真需求进行仿真参数设置，下发仿真参数后由仿真系统进行动态场景解算，同时加载雷达威胁库。系统根据动态场景解算结果产生相应的电磁环境信号。电磁环境信号再经过雷达前端（接收天线模型和接收机模型）后，再经过信号预处理形成脉冲描述字。然后进行信号分选，并根据信号分选结果与雷达威胁库中存储的已知威胁信号进行关联融合，从而进行信号识别。上述过程在雷达侦察过程模拟仿真中已经完成。

在确定了威胁目标后，将对威胁目标进行干扰资源决策，选择相应的干扰信号样式和干扰信号功率，并通过发射天线调制模拟后发射。干扰战术规则模型至少包括：引导干扰任务模型、引导搜索任务模型、电子侦察任务模型、雷达侦察任务模型、干扰任务模型、信号分选模型、信号识别模型等。其中：引导干扰任务模型模拟雷达侦察对抗指控站根据侦察情报引导下属干扰站对目标的干扰过程；引导搜索任务模型模拟雷达侦察站、雷达侦察对抗指控站在上级情报引导下对目标的搜索过程。

雷达侦察与对抗仿真系统仿真训练流程设计

本发明主要应用于方阵训练，因此进行了相应的仿真训练流程设计。雷达侦察与对抗仿真系统仿真训练流程设计见附图11。

雷达侦察与对抗仿真系统仿真训练流程设计包括：仿真场景想定流程设计、仿真系统主控流程设计、侦察对抗指控流程设计、雷达侦察仿真流程设计、雷达干扰仿真流程设计、协同干扰仿真流程设计、效能评估仿真流程设计。

雷达侦察与对抗仿真系统平台仿真训练应用流程

本发明的一大特点就是不仅为半实物仿真预留了硬件接口，同时也为有需要的技术人员预留了仿真算法模块接口，即本发明是基于模块组件的雷达侦察与对抗仿真系统，该系统在模块化、功能化基础上，将系统软件分解成为独立的具有标准接口的模块组件，使得用户根据自身需求，编制自己的算法模块，搭建所需的雷达侦察与对抗数学仿真系统。

雷达侦察与对抗仿真系统平台仿真训练应用流程见附图12。用户首先进行仿真需求分析，在此基础上确定仿真类型。仿真类型确定后，首先根据需要确定仿真系统的硬件资源配置需求，以及运行软件环境配置。然后确定所需要的仿真数学模型，并与系统模型库中的数学模型进行比对，若模型库中没有所需的数学模型，或模型库中的既有数学模型不能满足仿真任务要求，则须自行编制数学模型软件，并将其加入模型库。上述工作完成后，即可开始仿真过程，并对仿真结果进行分析。如果仿真结果未达到预期要求，则须进行相应仿真参数的再配置、仿真过程的再设计乃至模型库的再修改。

雷达侦察与对抗仿真训练效果评估

雷达侦察与对抗仿真结束后，对训练效果评估是一项很重要的工作，否则就不能达到预期的训练效果，或者不能发现仿真设计或学员训练过程中存在的问题，以便进一步进行改进。因为不同的学员对同一个装备进行操作，其产生的结果不会完全一样。

雷达侦察与对抗仿真训练效果评估见附图13。

雷达侦察与对抗仿真训练效果评估包括：雷达侦察效果评估、雷达干扰效果评估、业务训练效果评估。雷达侦察效果评估又包括威胁目标截获率评估、威胁目标识别率评估、干扰引导准确率评估等。雷达干扰效果评估又包括压制干扰效果评估、欺骗干扰效果评估、干扰决策效果评估等。业务训练效果评估又包括基础理论掌握程度评估、软件流程熟悉程度评估、协同仿真能力评估等。

Claims (7)

1.一种雷达侦查与对抗仿真系统，其特征在于，包括一台仿真场景想定计算机、一台仿真系统主控计算机和若干对抗训练小组；

所述对抗训练小组包括至少一个雷达侦察对抗指控计算机、至少一个雷达侦察仿真训练席位和至少一个雷达干扰仿真训练席位；

所述仿真场景想定计算机、仿真系统主控计算机和所述对抗训练小组各席位通过千兆以太网连接；

所述仿真场景想定计算机用于模拟仿真训练想定的雷达侦察仿真训练、协同定位仿真训练、雷达对抗仿真训练，以及相关各子系统涉及的信号处理、数据处理、信号分选、目标识别、态势评估和业务训练功能；

所述仿真系统主控计算机，一方面与仿真场景想定计算机之间进行信息与命令交互，实现对仿真场景想定计算机仿真训练过程的运行、暂停、继续、终止，以及时间基准、训练业务分配控制；另一方面，与各雷达侦察对抗指控计算机之间进行信息和命令的交互、训练区域地图基准、时间基准、席位分配、进程控制等；同时，实时监控各雷达侦察仿真训练席位和雷达干扰仿真训练席位训练状况，接收各雷达侦察仿真训练席位和雷达干扰仿真训练席位上报的目标指示，以及侦察和干扰的情报信息协同请求，以及实时下发指控命令和相关信息给相应的雷达侦察仿真训练席位和雷达干扰仿真训练席位，包括协同侦察资源分配和协同干扰资源分配；

所述雷达侦察对抗指控计算机，一方面接收仿真系统主控计算机实时下发的指令和转发情报支援信息，并根据仿真系统主控计算机下发的席位分配、业务要求，实现对本对抗训练小组内各席位资源的调度与管理；另一方面，与下级席位之间进行交互，接收下级席位上报的任务请求，下发本雷达侦察对抗指控计算机或仿真系统主控计算机对侦测、干扰训练等操作人员的指令，下发或转发雷达的目标指示、侦察协同信息。

2.根据权利要求1所述的一种雷达侦查与对抗仿真系统，其特征在于，所述仿真场景想定计算机上设有仿真场景想定软件；

所述仿真场景想定软件包括仿真进程控制软件和仿真场景编辑软件；

仿真进程控制软件包括：

训练场景管理功能：根据训练需求，对所设计的训练场景进行管理；

训练进程控制功能：根据需要对训练的进程进行开始、暂停、继续和终止等控制；

下发训练指令功能：是通过设置下发内容，将训练指令通过系统传输服务下发给参与训练的下级席位；

下级交互信息功能：接收并显示本席位下发的训练指令与下级上报的训练进程信息；

人工干预模块功能：是新增战场实体、干预战场实体位置、机动路线、辐射源状态和退出战场；

情报支援功能：是模拟上级指挥所对部队的情报支援以及模拟通信情报中心提供的通信情报，即下发雷达侦察信息、雷达侦察对抗情报信息和通信情报信息功能；

时间显示功能：能够显示想定时间、天文时间与作战时间；

仿真场景编辑软件包括：

场景的基本信息：场景的设置目的、时间、设置单位、设置人员、场景的作战地域、地域内的地物地貌、天候气象、背景电磁环境信息；

参训兵力设置：选择或生成红蓝双方的参训力量；

兵力编成设置：根据想定生成红蓝双方兵力的编成编组；

兵力部署设置：依据想定对红蓝双方力量进行部署；

作战行动设置：设置各单位承担的作战任务及相应的作战行动；

蓝方雷达工作参数设置：对作为电子侦察主要目标的蓝方雷达工作参数进行详细设置，主要是雷达的工作频段、发射功率、天线扫描样式及参数、信号参数；

显示设置：将上述信息结合GIS系统，以图形或表格的方式进行显示。

3.根据权利要求1所述的一种雷达侦查与对抗仿真系统，其特征在于，所述仿真系统主控计算机上设有仿真系统主控软件；

所述仿真系统主控软件包括电子情报处理软件、场景态势显示软件、仿真效果评估软件；

电子情报处理软件包括：

态势显示，能够显示侦察装备的工作状态及侦察到的目标情况；

信息融合，能够对电子侦察情报、上级支援的雷达侦察情报和通信情报等进行信息融合，以进一步明确目标属性；

侦察数据显示，将侦察到的情报以图表结合的方式进行显示；

情报处理结果显示，将信息融合结果以图表结合的方式进行显示；

时间显示，能够显示想定时间、天文时间与作战时间；

交互信息显示，显示本席位与其它席位之间交互的信息；

场景态势显示软件包括：显示训练进程；显示参训双方兵力和战场环境态势；显示参训实体的名称、军标、航迹、威力范围、当前工作状态信息；显示参训人员操作状态及其效能信息；提供距离、面积、高程等电子地图量算功能；能够显示想定时间、天文时间与作战时间；

仿真效果评估软件的包括：

评估任务管理，针对每次训练建立评估任务、选取评估方案，并对任务进行增删查改等管理；

电子侦察业务训练评估，建立电子侦察业务的评估指标体系及指标计算模型并设计指标的显示方式；

电子对抗业务训练评估，建立电子对抗业务的评估指标体系及指标计算模型并设计指标的显示方式；

评估报告生成，根据不同的评估任务，按设计格式生成评估报告。

4.根据权利要求1所述的一种雷达侦查与对抗仿真系统，其特征在于，所述对抗训练小组设有雷达侦察对抗软件；

所述雷达侦察对抗软件包括雷达对抗指控软件、功能级雷达侦察软件和功能级雷达干扰软件；

所述雷达对抗指控软件能够设置雷达侦察对抗指控的工作参数、解算对目标的侦察效果、对情报数据进行特征提取、显示战场态势、进行干扰资源分配、引导下属干扰站进行目标干扰、显示想定时间、天文时间与作战时间和显示本席位与其它席位之间交互的信息；

功能级雷达侦察软件能够设置电子侦察的工作参数、解析显示侦察前端截获的目标信号与电子侦察辅站发送的侦察数据、对情报数据进行特征提取、完成辐射源的三角定位、保存接收到的信号、控制协同进行目标定位、显示想定时间、天文时间与作战时间、显示本席位与其它席位之间交互的信息；

功能级雷达干扰软件能够仿真干扰站对目标信号的截获、仿真干扰资源的控制、对干扰参数进行设置、根据指控站的引导对目标实施压制式或欺骗式干扰、显示战场态势与时间显示、显示想定时间、天文时间与作战时间、显示本席位与其它席位之间交互的信息；

信号级雷达干扰软件除上述功能级雷达干扰软件的功能外，其仿真软件的核心通常要对雷达对抗装备的雷达信号侦察处理及干扰样式信号产生发射的全过程进行建模，仿真处理的基本元素为既包含振幅又包含相位的雷达/干扰中频信号的数字采样信号流。

5.根据权利要求1所述的一种雷达侦查与对抗仿真系统，其特征在于，所述仿真场景想定计算机上还设有仿真引擎；

所述仿真引擎包括系统数据交互、模块接口适配、仿真数据服务、仿真运行服务和时间管理服务；

系统数据交互完成仿真运行过程中组件间的数据交换及底层数据通讯；

仿真数据服务对在仿真中所有的数据资源进行管理，并对外提供对这些资源进行注册、发现、访问、操作的服务；仿真数据服务间接的通过仿真服务中间件对外公布仿真数据；

仿真运行服务包含仿真运行中的数据交换、时间管理、成员管理服务；

时间管理服务主要提供时钟校准和时间同步服务；时间同步服务保证仿真过程中的“按节拍”式的时间推进，按照仿真步长，驱动模型组件进行仿真计算，以实现系统中各分系统的时间显示功能，即能同步显示想定时间、天文时间与作战时间；

模块接口适配主要包括通信协议适配、时间服务响应和导调指令响应。

6.根据权利要求1所述的一种雷达侦查与对抗仿真系统，其特征在于，所述仿真场景想定计算机上还设有数据库；

所述数据库包括场景部署数据库、平台装载数据库、装备性能数据库、地图数据库和军标图形库；

场景部署数据库中保存各种仿真预案；平台装载数据库中保存各种侦察对抗装备平台，包括空中平台、水面平台和陆基平台；装备性能数据库保存各类装备的功能和技术指标性能参数；地图数据库中保存地理信息；军标图形库中保存各类军标图形。

7.根据权利要求1所述的一种雷达侦查与对抗仿真系统，其特征在于，所述仿真系统主控计算机和对抗训练小组分别设有模型库；

所述模型库包括运动平台模型、固定平台模型、通用雷达模型、战术规则模型和效能评估模型；

所述运动平台模型包括空中飞机特征模型和水面舰艇特征模型；

所述空中飞机特征模型包括空气动力学模型、飞行动力学模型和雷达反射截面积模型；

空中飞机特征模型主要模拟固定翼飞机的基本特征，并根据其装载的各种组件模拟对应功能；结合空气动力学和飞行动力学的基本原理，通过受力分析来比较真实地模拟固定翼飞机的飞行功能；通过运动学特性和飞机翻转特性模拟雷达反射截面积；

所述水面舰艇特征模型包括流体力学模型、海杂波模型和雷达反射截面积模型；

水面舰艇特征模型模拟水面舰艇的基本特征，根据其装载的各种组件模拟对应功能；模拟水面舰艇、船舶的运动过程；

所述固定平台模型包括侦察站特征模型、干扰站特征模型；

侦察站特征模型，模拟电子侦察站的基本特征，根据其装载的电子侦察组件及其它组件模拟对应功能；

干扰站特征模型，模拟雷达侦察对抗干扰站的基本特征，根据其装载的雷达侦察对抗干扰组件及其它组件模拟对应功能；

所述通用雷达模型包括雷达信号模型、干扰信号模型、天线扫描模型和天线方向图模型；

所述战术规则模型包括引导干扰模型和引导搜索模型；

所述效能评估模型包括电子侦察效能模型、电子干扰效能模型和目标跟踪效能模型；

上述模型通过数学公式或实际测得的试验数据对各类平台特性进行模拟。

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