CN208672795U - 一种雷达半实物仿真*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种雷达半实物仿真***，通过回波模拟设备与主控设备相连，回波模拟设备与雷达接收机模拟设备相连，雷达接收机模拟设备与雷达信号处理设备相连，雷达信号处理设备与所述雷达数据处理设备相连，雷达数据处理设备与主控设备相连，实现了采用半实物仿真***模拟雷达工作过程，进而利用半实物仿真实现了雷达***的仿真和验证，可验证真实雷达的工作流程及实现精度，提高了雷达模拟仿真的真实性，同时在回波模拟设备中模拟了雷达的真实工作状态，有效提高了雷达***仿真的实时性。
Description
技术领域
本实用新型涉及雷达仿真领域，更具体地说，涉及一种雷达半实物仿真***。
背景技术
随着雷达技术的不断进步，雷达***的复杂程度越来越高、算法越来越复杂。在进行雷达***设计之初，能否完成对新***及新算法的快速验证成为雷达***设计成败的关键因素。同时，针对日益发展的弹道导弹防御***，提高弹道导弹突防能力也成为各军事强国优先考虑的问题。为了给导弹防御及突防作战过程模拟提供支持，对雷达的仿真模拟也是必不可少的。
由于雷达***本身的算法复杂和实时性高等特点，现有的雷达半实物仿真***均是采用数字模拟，利用工作站或者工控机运行相应的仿真程序，完成对雷达***的模拟。但是，现有的方案存在如下问题：数字仿真大部分是功能级仿真，仿真过程较为简单，不能真实准确地反映真实雷达的工作状态，对雷达功能和性能的验证与测试作用有限；虽然数字仿真也可以作为信号级仿真，但是信号级仿真由于数据量较大，会导致***运行缓慢，无法保证其实时性。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种雷达半实物仿真***，实现了提高雷达模拟仿真的真实性和实时性的目的。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种雷达半实物仿真***，包括：
回波模拟设备、雷达接收机模拟设备、雷达信号处理设备、雷达数据处理设备和主控设备；
所述回波模拟设备的输入端与所述主控设备的第一输出端相连，所述回波模拟设备的输出端与所述雷达接收机模拟设备的第一输入端相连，所述雷达接收机模拟设备的输出端与所述雷达信号处理设备的第一输入端相连，所述雷达信号处理设备的输出端与所述雷达数据处理设备的第一输入端相连，所述雷达数据处理设备的输出端与所述主控设备的输入端相连；
所述回波模拟设备接收所述主控设备的参数信息，并根据所述参数信息对发射信号进行调整生成回波信号，并将所述回波信号发送至所述雷达接收机模拟设备；所述雷达接收机模拟设备接收所述回波信号，并对所述回波信号进行变频和干扰处理，生成第一处理信号，并将所述第一处理信号发送至所述雷达信号处理设备；所述雷达信号处理设备对所述第一处理信号进行信号处理得到目标点迹信号，并将所述目标点迹信号发送至所述雷达数据处理设备；所述雷达数据处理设备对所述目标点迹信号进行数据处理，得到目标航迹信息，并将所述目标航迹信息发送至所述主控设备。
优选地，所述主控设备还包括第二输出端、第三输出端和第四输出端，其中，
所述主控设备的第二输出端与所述雷达接收机模拟设备的第二输入端相连，所述主控设备通过所述第二输出端将天线波束控制信息发送至所述雷达接收机模拟设备；
所述主控设备的第三输出端与所述雷达信号处理设备的第二输入端相连，所述主控设备通过所述第三输出端将信号处理指令信息发送至所述雷达信号处理设备；
所述主控设备的第四输出端与所述雷达数据处理设备的第二输入端相连，所述主控设备通过所述第四输出端将数据处理指令发送至所述雷达数据处理设备。
优选地，所述回波模拟设备的硬件架构包括FPGA和DA板卡。
优选地，所述雷达信号处理设备的硬件架构包括AD板卡、FPGA和DSP板卡。
优选地，所述回波模拟设备包括：回波模拟模块、环境模拟模块和干扰调制模拟模块；
所述回波模拟模块的输入端、所述环境模拟模块的输入端和所述干扰调制模拟模块的输入端分别接入到所述回波模拟设备的输入端，所述回波模拟模块的输出端、所述环境模拟模块的输出端和所述干扰调制模拟模块的输出端分别接入到所述回波模拟设备的输出端；
所述回波模拟模块接收所述主控设备的参数信息，并根据所述参数信息对发射信号进行回波模拟处理得到第一信号，所述环境模拟模块接收所述主控设备的参数信息，并根据所述参数信息对所述发射信号进行环境处理，得到环境信号，所述干扰调制模块接收所述主控设备的参数信息，并根据所述参数信息对所述发射信号进行调制处理，得到调制信号，所述回波模拟设备的输出端接收所述第一信号、所述环境信号和所述调制信号，并整合为回波信号，将所述回波信号发送至所述雷达接收模拟设备。
优选地，所述雷达信号处理设备包括接收模块、脉压模块、恒虚警率模块、测距模块、测角模块和发送模块，其中，所述雷达信号接收设备的第一输入端设置在所述接收模块上，所述接收模块的输出端与所述脉压模块的输入端相连，所述脉压模块的输出端与所述恒虚警率模块的输入端相连，所述恒虚警率模块的输出端分别与所述测距模块的输入端和所述测角模块的输入端相连，所述测距模块的输出端和所述测角模块的输出端均与所述发送模块的输入端相连，所述雷达信号处理设备的输出端设置在所述发送模块上；
当所述雷达信号处理设备对第一处理信号进行信号处理时，所述接收模块接收所述第一处理信号，并将所述第一处理信号发送至所述脉压模块，所述脉压模块对所述第一处理信号进行脉压处理，并将得到的脉压处理信号发送至所述恒虚警率模块，所述恒虚警率模块对所述脉压处理信号进行处理，得到恒虚警率信号，并将所述恒虚警率信号分别发送至所述测距模块和所述测角模块，所述测距模块对所述恒虚警率信号进行测距处理，得到距离信号，所述测角模块对所述恒虚警率信号进行测角处理，得到角度信号，所述发送模块接收所述测距信号发送的距离信号和所述测角信号发送的角度信号，并整合为目标点迹信号，将所述目标点迹信号发送至所述雷达数据处理设备。
优选地，所述主控设备还包括显示模块，其中，所述显示模块对所述目标航迹信息进行显示。
优选地，所述回波模拟***还包括干扰机接口，所述回波模拟设备通过所述干扰机接口与干扰机相连，所述干扰机与所述雷达接收机模拟设备相连。
从上述技术方案可以看出，本实用新型提供了一种雷达半实物仿真***，包括回波模拟设备、雷达接收机模拟设备、雷达信号处理设备、雷达数据处理设备和主控设备；回波模拟设备的输入端与主控设备的第一输出端相连，回波模拟设备的输出端与雷达接收机模拟设备的第一输入端相连，雷达接收机模拟设备的输出端与雷达信号处理设备的第一输入端相连，雷达信号处理设备的输出端与雷达数据处理设备的第一输入端相连，雷达数据处理设备的输出端与主控设备的输入端相连；其中，在对雷达***进行半实物仿真时，回波模拟设备接收主控设备的参数信息，并根据参数信息对发射信号进行调整生成回波信号，并将回波信号发送至雷达接收机模拟设备；雷达接收机模拟设备接收回波信号，并对回波信号进行变频和干扰处理，生成第一处理信号，并将第一处理信号发送至雷达信号处理设备；雷达信号处理设备对第一处理信号进行信号处理得到目标点迹信号，并将目标点迹信号发送至雷达数据处理设备；雷达数据处理设备对目标点迹信号进行数据处理，得到目标航迹信息，并将目标航迹信息发送至主控设备。由于本实用新型的技术方案通过回波模拟设备、雷达接收机模拟设备、雷达信号处理设备、雷达数据处理设备和主控设备实现了采用半实物仿真***模拟雷达工作过程，进而利用半实物仿真实现了雷达***的仿真和验证，可验证真实雷达的工作流程及实现精度，提高了雷达模拟仿真的真实性，同时在回波模拟设备中模拟了雷达的真实工作状态，有效提高了雷达***仿真的实时性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种雷达半实物仿真***的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的另一种雷达半实物仿真***的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供了一种雷达半实物仿真***，请参见附图1，包括：
回波模拟设备11、雷达接收机模拟设备12、雷达信号处理设备13、雷达数据处理设备14和主控设备10；
回波模拟设备11的输入端与主控设备10的第一输出端相连，回波模拟设备11的输出端与雷达接收机模拟设备12的第一输入端相连，雷达接收机模拟设备12的输出端与雷达信号处理设备13的第一输入端相连，雷达信号处理设备13的输出端与雷达数据处理设备14的第一输入端相连，雷达数据处理设备14的输出端与主控设备10的输入端相连；
其中，在对雷达***进行半实物仿真时，回波模拟设备11接收主控设备10的参数信息，并根据参数信息对发射信号进行调整生成回波信号，并将回波信号发送至雷达接收机模拟设备12；雷达接收机模拟设备12接收回波信号，并对回波信号进行变频和干扰处理，生成第一处理信号，并将第一处理信号发送至雷达信号处理设备13；雷达信号处理设备13对第一处理信号进行信号处理得到目标点迹信号，并将目标点迹信号发送至雷达数据处理设备14；雷达数据处理设备14对目标点迹信号进行数据处理，得到目标航迹信息，并将目标航迹信息发送至主控设备10。
其中，回波模拟设备11在接收主控设备10到对待测雷达***进行仿真测试的相应的任务调度指令后，并根据主控设备发送的参数信息，也就是根据目标和环境模型计算的目标参数、干扰参数和杂波参数信息实时调制产生多目标回波信号并输出至雷达接收机模拟设备12中，对应的目标参数信息主要包括了功率、距离和速度参数，而干扰参数主要包括了噪声干扰和欺骗干扰等信息，杂波参数具体可以包括杂波类型、带宽和功率信息。同时，伴随产生的回波信号还会生成环境信号，对应的，环境信号一般指杂波、干扰等。
雷达接收机模拟设备12的主要功能是实现雷达接收机的各种功能及多种抗干扰措施。具体的，雷达接收机模拟设备12在接收到回波模拟设备11发送的回波信号后，由于该回波信号为模拟信号，为了便于后续装置对该回波信号的处理，雷达接收机模拟设备12对该回波信号进行变频处理，并且进行滤波等处理，以便于生成的第一处理信号满足雷达信号处理设备13的处理要求。
雷达信号处理设备13在接收到第一处理信号后，对该第一处理信号进行信号处理，主要完成脉压、CFAR(Constant False AlarmRate，恒虚警率)、测距、测角等对应处理得到目标点迹信号。
雷达数据处理设备14的功能是对目标点迹信号进行航迹起始、航迹关联的数据处理，生成目标航迹信息，然后将该目标航迹信息发送至主控设备10，便于主控设备10对该目标航迹信息的存储与显示。
通过本实用新型实施例提供的一种雷达半实物仿真***，该***的回波模拟设备可以根据目标参数、干扰参数和杂波参数，实时调制产生多目标回波信号及环境信号，并利用雷达接收机模拟设备接收到该回波信号发送至雷达信号处理设备，通过雷达信号处理设备和雷达数据处理设备对回波信号进行后续的信号处理和数据处理，完成目标检测和航迹生成。在此过程中，实现了真实模拟雷达的工作流程保证***严格按照雷达真实时序工作，保证雷达模拟的半实物仿真，提高了雷达模拟仿真的真实性和实时性。
在本实用新型实施例中还提供了另一种雷达半实物仿真***，请参见附图2，主控设备10包括第二输出端101、第三输出端102和第四输出端103，其中，
主控设备10的第二输出端101与雷达接收机模拟设备12的第二输入端相连，主控设备10通过所述第二输出端101将天线波束控制信息发送至雷达接收机模拟设备12；
主控设备10的第三输出端102与雷达信号处理设备13的第二输入端相连，主控设备10通过所述第三输出端102将信号处理指令信息发送至雷达信号处理设备13；
主控设备10的第四输出端103与雷达数据处理设备14的第二输入端相连，主控设备10通过所述第四输出端103将数据处理指令发送至雷达数据处理设备14。
具体的，主控设备10是一种集成与显控设备，其主要功能是根据反馈的目标航迹信息进行***任务调度，生成相应的调度指令，同时实现仿真场景设定、任务管理、数据监控记录、仿真回放及事后分析与评估、场景演示等。
具体的，主控设备10主要包括了四个输出端，第一输出端100与回波模拟设备相连，其主要是将主控设备10发送的任务调度信息、目标及干扰调制参数信息等发送至回波模拟设备11，进而回波模拟设备11根据这些信息产生对应的回波信号；第二输出端101与雷达接收机模拟设备12相连，其主要是将主控设备10发送的天线波束控制信息发送至雷达接收机模拟设备12，进而雷达接收机模拟设备12根据天线波束控制信息对回波信号进行处理；第三输出端102与雷达信号处理设备13相连，其主要是将主控设备10发送的信号处理指令信息即信号指令信息和雷达初始化信息发送至雷达信号处理设备13，进而雷达信号处理设备13根据这些信息进行信号处理；第四输出端103与雷达数据处理设备14相连，其主要是将主控设备10发送的数据处理指令信息即数据指令信息和雷达初始化信息发送至雷达数据处理设备14，进而雷达数据处理设备14根据这些信息进行数据处理。
在本实用新型的实施例中回波模拟设备11采用FPGA(Field－Programmable GateArray，现场可编程门阵列)和高速DA(数模)板卡的硬件架构产生回波模拟信号。
在本实用新型的实施例中雷达信号处理设备13采用高速AD(模数)板卡、FPGA和DSP(DigitalSignalProcessing，数字信号处理)板卡的硬件架构完成对雷达信号的实时处理。
回波模拟设备11包括：回波模拟模块110、环境模拟模块111和干扰调制模拟模块112；
回波模拟模块110的输入端、环境模拟模块111的输入端和干扰调制模拟模块112的输入端分别接入到回波模拟设备11的输入端，回波模拟模块110的输出端、环境模拟模块111的输出端和干扰调制模拟模块112的输出端分别接入到回波模拟设备10的输出端；
回波模拟模块110接收主控设备的参数信息，并根据参数信息对发射信号进行回波模拟处理得到第一信号，环境模拟模块111接收主控设备的参数信息，并根据参数信息对发射信号进行环境处理，得到环境信号，干扰调制模块112接收主控设备10的参数信息，并根据参数信息对发射信号进行调制处理，得到调制信号，回波模拟设备11的输出端接收第一信号、环境信号和调制信号，并整合为回波信号，将回波信号发送至雷达接收模拟设备12。
对应的，回波模拟模块110主要是对发射信号进行回波模拟，环境模拟模块111主要是对信号进行无源干扰及复杂电磁环境模拟，干扰调制模拟模块112主要是对干扰机进行调制，因此，可根据干扰策略对雷达参数进行更改，综合验证抗干扰效果。
对应的，雷达信号处理设备13包括接收模块130、脉压模块131、恒虚警率模块132、测距模块133、测角模块134和发送模块135，其中，雷达信号接收设备13的第一输入端设置在接收模块130上，接收模块130的输出端与脉压模块131的输入端相连，脉压模块131的输出端与恒虚警率模块132的输入端相连，恒虚警率模块132的输出端分别与测距模块133的输入端和测角模块134的输入端均与发送模块135的输入相连，测距模块133的输出端和测角模块134的输出端均与发送模块135的输入端相连，雷达信号处理设备13的输出端设置在发送模块135上；
当雷达信号处理设备13对第一处理信号进行信号处理时，接收模块130接收第一处理信号，并将第一处理信号发送至脉压模块131，脉压模块131对第一处理信号进行脉压处理，并将得到的脉压处理信号发送至恒虚警率模块132，恒虚警率模块132对脉压处理信号进行处理，得到恒虚警率信号，并将恒虚警率信号分别发送至测距模块133和测角模块134，测距模块133对恒虚警率信号进行测距处理，得到距离信号，测角模块134对恒虚警率信号进行测角处理，得到角度信号，发送模块135接收测距信号发送的距离信号和测角信号发送的角度信号，并整合为目标点迹信号，将目标点迹信号发送至雷达数据处理设备14。
通过雷达信号处理设备13的上述模块实现了对信号的接收、脉冲压缩、CFAR、测距和测角等功能。
在本实用新型的另一实施例中，主控设备还包括显示模块，其中，所述显示模块对目标航迹信息进行显示。
在本实用新型的另一实施例中，回波模拟***还包括干扰机接口，所述回波模拟设备通过扰机接口与干扰机相连，干扰机与雷达接收机模拟设备相连。
具体的，在该雷达半实物仿真***中的各个设备上还可以设置有扩展接口，通过更改设备内部的算法逻辑，可实现多种类型雷达的半实物仿真。
该雷达半实物仿真***可适用于雷达算法原型验证、导弹突防***效能评估、干扰机性能评估的要求。
在本实用新型实施例提供的雷达半实物仿真***中，利用半实物仿真技术来实现雷达***仿真和验证，可验证真实雷达的工作流程及实现精度，有效弥补纯数字算法仿真的缺点，同时提供可接入真实干扰机的接口，有效提高雷达***仿真的逼真度；采用FPGA和DSP的硬件架构的雷达信号处理设备可有效提高***的计算性能，使得处理结果可在单个脉冲重复周期内完成，最大限度地接近真实雷达的工作状态，有效提高雷达***仿真的实时性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种雷达半实物仿真***，其特征在于，包括：
回波模拟设备、雷达接收机模拟设备、雷达信号处理设备、雷达数据处理设备和主控设备；
所述回波模拟设备的输入端与所述主控设备的第一输出端相连，所述回波模拟设备的输出端与所述雷达接收机模拟设备的第一输入端相连，所述雷达接收机模拟设备的输出端与所述雷达信号处理设备的第一输入端相连，所述雷达信号处理设备的输出端与所述雷达数据处理设备的第一输入端相连，所述雷达数据处理设备的输出端与所述主控设备的输入端相连；
所述回波模拟设备接收所述主控设备的参数信息，并根据所述参数信息对发射信号进行调整生成回波信号，并将所述回波信号发送至所述雷达接收机模拟设备；所述雷达接收机模拟设备接收所述回波信号，并对所述回波信号进行变频和干扰处理，生成第一处理信号，并将所述第一处理信号发送至所述雷达信号处理设备；所述雷达信号处理设备对所述第一处理信号进行信号处理得到目标点迹信号，并将所述目标点迹信号发送至所述雷达数据处理设备；所述雷达数据处理设备对所述目标点迹信号进行数据处理，得到目标航迹信息，并将所述目标航迹信息发送至所述主控设备。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述主控设备还包括第二输出端、第三输出端和第四输出端，其中，
所述主控设备的第二输出端与所述雷达接收机模拟设备的第二输入端相连，所述主控设备通过所述第二输出端将天线波束控制信息发送至所述雷达接收机模拟设备；
所述主控设备的第三输出端与所述雷达信号处理设备的第二输入端相连，所述主控设备通过所述第三输出端将信号处理指令信息发送至所述雷达信号处理设备；
所述主控设备的第四输出端与所述雷达数据处理设备的第二输入端相连，所述主控设备通过所述第四输出端将数据处理指令发送至所述雷达数据处理设备。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述回波模拟设备的硬件架构包括FPGA和DA板卡。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述雷达信号处理设备的硬件架构包括AD板卡、FPGA和DSP板卡。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述回波模拟设备包括：回波模拟模块、环境模拟模块和干扰调制模拟模块；
所述回波模拟模块的输入端、所述环境模拟模块的输入端和所述干扰调制模拟模块的输入端分别接入到所述回波模拟设备的输入端，所述回波模拟模块的输出端、所述环境模拟模块的输出端和所述干扰调制模拟模块的输出端分别接入到所述回波模拟设备的输出端；
所述回波模拟模块接收所述主控设备的参数信息，并根据所述参数信息对发射信号进行回波模拟处理得到第一信号，所述环境模拟模块接收所述主控设备的参数信息，并根据所述参数信息对所述发射信号进行环境处理，得到环境信号，所述干扰调制模块接收所述主控设备的参数信息，并根据所述参数信息对所述发射信号进行调制处理，得到调制信号，所述回波模拟设备的输出端接收所述第一信号、所述环境信号和所述调制信号，并整合为所述回波信号，将所述回波信号发送至所述雷达接收模拟设备。
6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述雷达信号处理设备包括接收模块、脉压模块、恒虚警率模块、测距模块、测角模块和发送模块，其中，所述雷达信号接收设备的第一输入端设置在所述接收模块上，所述接收模块的输出端与所述脉压模块的输入端相连，所述脉压模块的输出端与所述恒虚警率模块的输入端相连，所述恒虚警率模块的输出端分别与所述测距模块的输入端和所述测角模块的输入端相连，所述测距模块的输出端和所述测角模块的输出端均与所述发送模块的输入端相连，所述雷达信号处理设备的输出端设置在所述发送模块上；
当所述雷达信号处理设备对所述第一处理信号进行信号处理时，所述接收模块接收所述第一处理信号，并将所述第一处理信号发送至所述脉压模块，所述脉压模块对所述第一处理信号进行脉压处理，并将得到的脉压处理信号发送至所述恒虚警率模块，所述恒虚警率模块对所述脉压处理信号进行处理，得到恒虚警率信号，并将所述恒虚警率信号分别发送至所述测距模块和所述测角模块，所述测距模块对所述恒虚警率信号进行测距处理，得到距离信号，所述测角模块对所述恒虚警率信号进行测角处理，得到角度信号，所述发送模块接收所述测距信号发送的距离信号和所述测角信号发送的角度信号，并整合为目标点迹信号，将所述目标点迹信号发送至所述雷达数据处理设备。
7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述主控设备还包括显示模块，其中，所述显示模块对所述目标航迹信息进行显示。
8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述回波模拟***还包括干扰机接口，所述回波模拟设备通过所述干扰机接口与干扰机相连，所述干扰机与所述雷达接收机模拟设备相连。
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