雷达电磁环境的数字建模和仿真设计

1 引言

现代战争条件下，电子对抗与反对*趋激烈，各新型雷达为对抗各种电子侦察和反辐 射设备的威胁，往往采用调制复杂、参数多变的信号形式，因而导致战场空间的电磁环境信号空前复杂、密集且相互交迭。这就对电子侦察和反辐射设备提出了越来越高的要求。

对电子侦察接收机所处平台的雷达电磁环境进行数字建模和仿真，研制相应的信号环境 合成模拟器，对加快电子战系统的研制进程以及对其性能做出有效*估均有十分重要的意 义。而这种先进的电子战设备的研制、试验和鉴定，不能再依靠早期的外场试验方法。一方 面不可能配备如此多的实物设备形成与实战逼真的威胁信号环境；另一方面，外场试验周期 长，试验费用高，受气候与环境等因素影响大。计算机仿真是动态、复杂系统*估的重要手 段，因此采用计算机实现数字仿真成为切实可行而又灵活便捷的研究手段。

2 设计与实现

随着电子战/信息战的发展，对信号环境仿真特别是复杂、多辐射源信号环境的仿真提 出新的更高的要求，必须力求达到对电子干扰信号环境进行准确建模，对仿真系统的结构进 行合理设计，提高数字仿真的逼真程度。

2．1 电磁环境建模

雷达电磁环境是指到达电子战设备的所有脉冲雷达辐射源信号的集合，电子战设备接收 到的是这些雷达信号所形成的脉冲流。该脉冲流由许许多多某一时刻到达电子战设备的射频 脉冲组成，通常我们用脉冲描述字(PDW)来描述一部雷达射频脉冲的基本特征参数，PDW 的组成如（1）式所示：

（1）式中各参数说明如下：

TOA 为脉冲前沿的到达时间；RF 为脉冲的载波频率；PW 为脉冲宽度；DOA 为脉冲的 到达方位角；EOA 为脉冲的到达俯仰角；PA 为脉冲幅度或脉冲功率； i 是按照时间顺序检 测的射频脉冲的序号。

电磁环境仿真软件的设计就是以 PDW 为基础，通过其六个参数的变化体制来表征雷达 信号的技术特性，在这里不对这六个参数的数学建模做详细的论述。

2．2 系统模块介绍

雷达电磁环境仿真软件主要由人机界面交互模块、侦察平台设置模块、威胁平台设置模 块、雷达信号设置模块、信号环境计算机仿真主控模块、仿真数据计算及数据文件生成模块 等七个主要模块组成，图1 给出了这些模块之间的关系。

各模块的主要功能说明如下：

人机界面交互模块提供仿真软件的人机界面交互功能，主要用来编辑和加载动态场景文 件，显示侦察平台和威胁平台列表以及接受用户的仿真命令输入等。

侦察平台设置模块用来对侦察平台的综合参数进行设置，如平台名称、工作的起始和终 止时间以及平台运动参数的设置等。

威胁平台设置模块用来对各威胁平台的综合参数进行设置，如平台名称、雷达开关机时 间、天线波束类型、天线扫描参数以及平台运动参数的设置等。

雷达信号设置模块用来对各威胁平台的雷达信号类型进行设置，如雷达载频、重频以及 脉宽参数的设置以及系统侦察接收误差大小的设置等。

雷达信号仿真主控模块是整个仿真软件的核心模块，它根据仿真的流程，控制和调用其 它各个功能模块。

仿真数据计算模块是根据设置的侦察平台和各威胁平台的初始状态及运动参数，对侦察 平台和各威胁平台的航迹以及侦察平台与各威胁平台之间的空间相对位置(包括距离和方位 角)进行计算，并根据各威胁平台雷达技术参数及天线扫描方式计算各雷达在各个时刻到达 侦察平台的射频脉冲PDW 的各参数值。

数据文件生成模块用来综合处理得到的各种仿真试验数据结果，并以数据文件的形式对 数据进行存盘，以供后续的分析处理使用。

2．3 仿真流程及实现

2．2．1 仿真流程

系统仿真的流程框图如图2 所示。系统仿真主控模块根据设置的侦察平台和威胁平台的 初始状态及运动参数，对侦察平台和各威胁平台的航迹进行计算，确定侦察平台与各威胁平 台之间的空间相对位置(包括距离和方位角)，并根据雷达技术参数和雷达天线扫描方式以及 设定的系统侦察误差计算出各雷达在某一时段内到达侦察平台的射频脉冲PDW 的各参数。

对于某一时段内到达侦察平台的射频脉冲序列，系统根据脉冲TOA 参数的大小对其进行排 序，对于同时到达的射频脉冲加以融合处理，从而得到该时段内所有雷达的射频脉冲数据， 并将脉冲功率超过检测门限Prmin 的有效射频脉冲数据写入指定的数据文件。

2．2．2 仿真结果

利用研制成功的雷达电磁环境仿真系统对多部雷达辐射源进行仿真试验研究，可生成雷 达电磁信号处理输出的全脉冲仿真试验数据，表1 给出了一个全脉冲仿真试验数据的片断。

为了能够直观地认识仿真数据，另外给出了产生数据的时域图（图3），其表示了PDW 中的六个参数TOA、RF、PW、DOA、EOA 和PP 随着到达脉冲序列所产生的变化。

3 结论

电子侦察信号环境的数字仿真研究的目的是利用数字计算机仿真电子侦察平台所处的 信号环境，给出接收平台位置处信号功率图谱和信号流密度等一系列重要数据，为雷达电子 侦察定位系统有关课题的研制提供了重要的参考依据。利用相关的数学模型，用计算机模拟 仿真技术对雷达侦察信号环境进行数字仿真，参数灵活可调，可以实现对多种体制不同密度 级的脉冲信号仿真。