雷达系统分布式仿真简介--雷达系统仿真

 现代雷达系统越来越复杂，对其进行建模仿真需要多领域的先进技术和多仿真平台的协同合作。仅仅依赖于单仿真平台、单系统和简单的基于Socket底层网络进行通信的传统仿真模式，已经不再适用于复杂的现代雷达系统仿真。以先进的分布式仿真协议为基础进行现代雷达系统建模仿真，已经成为现代雷达系统仿真技术的发展的趋势。

雷达系统仿真



      现代雷达广泛应用于军事、环境监测（气象雷达）和交通管制等方面，其中雷达在军事方面的广泛应用，是推动雷达系统发展和技术革新的主要来源。由于军用雷达工作时将面临复杂的环境、多样化目标、多元化任务，导致整个雷达设计、开发和测试过程相当复杂，耗资庞大，耗费时间长。雷达外场测试需要将整部雷达放置在特定的环境中，并经过天线将目标回波信号、杂波和其它干扰在接收机中叠加。由于外场测试费用高、实际测试条件难于控制，而雷达仿真系统可以灵活更改测试条件，具有周期短、成本低等特点，使它成为雷达系统研发和性能测试的重要手段。

   雷达系统仿真[1][2]包括数学仿真和半实物仿真，主要是对雷达系统、作用目标、工作过程、干扰条件等各个环节进行建模仿真。主要仿真雷达的发射信号、信号在空间中的传播、散射以及对接收回波信号的处理过程，来将整个雷达的工作过程尽量接近真实环境的通过仿真软件再次呈现。从时间上看，就是雷达重复地发射信号，并接收目标回波序列，最后送入雷达信号处理仿真软件程序来对回波信号序列进行不同算法的处理以提取回波信号中的有用信息，包括目标的位置、速度以及成像等等。可以通过计算机来仿真发射信号及其回波，并对回波信号进行离散序列处理。由于仿真软件的灵活性，仿真参数可灵活地改变，有助于雷达系统的设计与开发。

       雷达系统一般包括：发射接收天线、发射机、接收机、信号处理机、数据处理机和主控系统等[3]。雷达系统是一个非常复杂的系统，所以要仿真这样一个系统的工作过程，做到面面俱到是不现实的，同样也很难做到与现实中雷达工作的各个部分一一对应。要对雷达的工作过程进行仿真，首先要对其各个功能模块进行抽象，然后融合到整个仿真系统中。在仿真系统中，可以将其分为六个模块：反射回波信号模块、接收模块、信号处理模块、数据处理模块、主控模块以及视景仿真模块。图1-1给出了雷达系统仿真框图。



       雷达视景仿真是仿真过程和结果的可视化手段，主要包括构建雷达的三维模型、动目标的三维模型、大地场景模型。发射回波仿真主要包括雷达方向图、干扰环境和目标信息的建模仿真，并计算生产雷达回波信号。接收模块主要是对回波信号接收的仿真。信号处理的仿真主要是对回波信号处理算法的仿真，用以提取目标中的有用信息，如速度和位置信息。数据处理模块仿真是对目标的速度和位置进行预测和滤波，以生产可靠的航迹，为目标跟踪和目标拦截提供条件。主控模块主要负责对雷达工作方式的变换和雷达资源的系统调度。

     雷达系统仿真的功能是：支撑系统的设计和研制、提供系统性能分析和试验评估的工具和手段。其最方便快捷的的方式就是利用计算机来仿真整个雷达的工作过程。国内外都有很多关于介绍系统仿真软件的资料，这在里我们简单介绍一下两种常见的仿真软件SPW、SystemVIew。SPW(Signal Processing WorkSystem)是美国Cadence公司推出的信号处理系统，集成了仿真管理器SPS(Simulation Program Builder)，信号计算器SigCalc(Signal Calculator),SIM(Simulation Manager)和方框图编辑器BDE(Block Diagram Editor)等功能。它是一种能够对雷达回波信号处理算法进行仿真和调试的强有力的软件包。同时SPW软件包提供了便于操作的图形界面，仿真语言可以使用MATLAB、C、VHDL等。SystemVIew是美国ELANIX公司推出的系统仿真软件，它是基于Windows环境下的可视化软件，使用功能模块(Token)描述程序，不需要编写复杂的程序，设计方便快捷。System View可以模拟复杂的数字信号处理系统，调用图标库设置参数，最终以时域或频域图的形式输出结果。

作者：牟泽磊