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基于HLA的某型火控雷达分布式仿真系统介绍

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  • 发布日期:2013-02-14 17:48
  • 有效期至:长期有效
  • 技术区域:广东湛江市
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详细说明
 1某型火控雷达分布式仿真系统目的

  某型火控雷达分布式仿真系统的设计目的是实现火控雷达对空目标的探测过程,包括目标的距离、角度等位置信息。分布式仿真系统是采用协调一致的结构、标准、协议和数据库,通过局域网或者广域网将不同仿真设备互联,形成一个综合仿真环境,从而有利于仿真功能的扩展和仿真系统模块间的交互。

2某型火控雷达分布式仿真系统模型

   在仿真系统设计中火控雷达对空探测的工作模型,可以设计为:动目标(飞机导弹等)在雷达的探测范围内飞行,同时某型火控雷达以一定的角速度在方位向上进行机扫,在俯仰向上进行电扫。且以一定的脉冲重复频率对空发射带有载频的线性调频脉冲串,并接收回波脉冲串。由于距离向属于快时间域,而脉冲重复间隔属于慢时间域,所以飞行速度在一个脉冲重复周期内运动的距离不超过一个距离门单元,即v ≤(PRF ·C )/(2 ·Bandwidth),其中C为光速,Bandwidth为调频信号带宽。可以假设某型火控雷达模型满足“停跳”模型,即假设脉冲重复间隔内雷达和目标之间距离没有变化,相当于雷达发射一个线性调频脉冲信号的过程中,目标是静止。雷达发射下一个脉冲信号的时候,目标跳到下一个(v  ·T)处。

某型火控雷达工作流程概括一下几个步骤,即:发射线性调频脉冲,产生回波,接收回波,信号处理。仿真系统可以分为五个仿真子模块:主控、平台、发射回波、回波接收、信号处理。整个仿真系统可以完整地仿真某型火控雷达的工作过程。


3某型火控雷达分布式仿真系统框架

某型火控雷达分布式仿真系统,利用分布在局域网内的各台计算机分别仿真雷达工作过程中的各个模块。在高层体系结构中实现各个仿真模块的互联,实现对某型火控雷达工作的动态分布式仿真。图4-4给出了该仿真系统结构框图。

3某型火控雷达分布式仿真系统框架


各模块的功能如下:
1.主控模块主要负责仿真系统运行时,对某型火控雷达仿真参数和目标信息参数的一些初始化操作,同时产生脉冲循环控制信号,负责仿真流程的控制。并把这些信息依次发送到下级节点。
2.平台模块指3D视景仿真平台,它仿真了雷达的工作场景和动目标的运动信息,并将目标的位置和速度信息,传送至下级节点。同时视景仿真平台以三维立体效果展示了雷达工作过程和目标的运动状态。
3.发射回波信号模块根据雷达参数和目标信息,同时添加环境中存在的噪声和杂波等干扰信息,产目标的回波信号。
4.接收模块接收无干扰的回波信号和干扰信号,产生总的带有干扰的目标回波信号。
5.信号处理模块完成对回波信号的处理,提取动目标的检测信息,并包括了目标检测结果的呈现。其中应用的算法主要有方位向脉冲压缩、慢时间域的脉冲对消、慢时间域的多普勒滤波、恒虚警检测和比幅测角。

   在火控雷达分布式仿真系统中,各个模块间的时间同步时非常重要的,本仿真系统中采用消息传递机制来同步。即在数据传输前,需要发送数据的模块首先要发送信息到下一节点请求接收数据,在得到回应后方可发送数据到下一节点。当需要接收数据时,接收模块首先要发送信息到上一节点请求发送数据,在得到回应后方可接收数据。数据按照图4-4的箭头流向而逐级向下传递,形成了信息处理的流水线结构,提高了数据处理的效率。图4-5给出了某型火控雷达分布式仿真的时序图。

某型火控雷达分布式仿真时序图
某型火控雷达分布式仿真时序图


4 某型火控雷达分布式仿真过程

某型火控雷达仿真过程分为联邦初始化(Initialization)和仿真计算(Simulation Compute)两个阶段。图4-6给出了系统仿真流程图。
1)初始化阶段
联邦执行的创建,并通过RTI将联邦成员依次加入联邦。
主控模块设置初始化参数,并将初始化参数传递个下级联邦成员。
2)仿真计算阶段
雷达仿真计算阶段,相控阵雷达对整个监视空域进行重复扫描,各个联邦成员以流水线机构仿真雷达工作过程并处理信号。


1.首先创建联邦和联邦成员初始化,在开始前判断仿真接收条件,若满足则推出整个仿真计算过程,若不满足则向下进行相应的计算。
2.主控模块初始化下级联邦成员参数,并依照脉冲控制信号推进整个仿真系统的进程。
3.平台模块在接收到初始化参数后,进行视景仿真,并依据3D场景中的目标运动状态,向下级联邦成员传递目标信息。
4.发射回波模块依据3D场景模块传来的目标信息,来产生回波信号,同时添加噪声和杂波。
5.接收机模块接收到回波信号后,将其传送到信号处理模块,在接收过程中,接收机不对回波信号做处理,只是展示一个接收过程。
6.信号处理机是整个仿真过程的主要模块,在接收到接收机送来的回波信号后,对其做相应的处理以提取动目标信息,并显示。


某型火控雷达分布式仿真流程图
 
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