南京盈思倍电子科技有限公司近日推出该公司最新研制的雷达仿真与信号处理平台。该平台对雷达系统的回波产生、回波信号处理、回波数据处理在系统层次上进行了定量分析和仿真集成,不仅可以仿真雷达的技术性能、参数、工作流程及相应的处理算法,而且可以仿真回波信号、杂波信号、干扰信号在内的复杂电磁信号环境,对雷达系统的论证、设计、分析、优化具有重要的指导意义。
雷达仿真与信号处理平台功能模块
雷达系统参数设置模块
雷达系统参数设置模块可以设定各种雷达仿真平台所需要的参数,具体如下图所示,包括雷达系统的扫描周期,方位波束宽度,载频,带宽,脉冲个数,脉冲宽度,发射周期,采样率,方位角最大值,最小值,俯仰角中心角度,雷达间距,信噪比,信杂比,雷达探测最小距离,探测最大距离,雷达工作的模式,发射的波形,天线模式,极化方式,是否有强噪声干扰,是否有杂波,选择杂波的方式。设置好相应的参数之后,点击显示波形按钮即可看到输出波形。
雷达系统参数设置模块
雷达系统参数
雷达常规工作模式共有三种模式可供选择:边搜索边跟踪、跟踪、窄带搜索,设置好雷达模式之后点击全流程按钮可以看到不同模式下系统最终运行的结果。
天线模式共有五种可供选择,分别为 Gaus, Cos1, Cos2, Sin1, Sin2。
雷达系统参数设计模块共有 4 种极化方式可以选择,分别为 HH, VV, HV, VH。
雷达发射波形可以为 LFM,多相码波形,NLFM,二相码波形。
2. 回波仿真模块
在回波产生模块,可以设置目标个数,进行目标选择,设置目标类型,轨迹模式,距离,俯仰(角),方位(角),速度,加速度。运动目标的类型,包括导弹、小型飞机、小型战斗机、大型战斗机、中型轰炸机、大型轰炸机、大型侦察机、预警机和超大型运输机。运动目标的轨迹模型可以是平飞、垂直、转弯和 8 字型。目标数目一般可以设置在 11 个以上,设置完成之后可以先点击显示原始目标轨迹再点击回波按钮进行查看结果。
回波产生模块
目标类型选择
3. 信号处理模块
在信号处理模块,主要对三部分参数进行设置,包括 CFAR/脉压设置,处理方式设置,单波位处理参数设置,设置好参数后先点击显示结果按钮再点击信号按钮查看输出结果。
系统有时域和频域两种脉冲压缩方式可以选择。
系统具备 CFAR 功能,在边扫描边跟踪模式下以线性调频信号为例,在有杂波和噪声的情况下,在单波位处理,选择扫描周为 3,波束为 38 的位置,这个位置存在目标。
系统有 MTI 抑制杂波的功能,在边扫描边跟踪模式下以线性调频信号为例,在有杂波和噪声的情况下,在单波位处理,选择扫描周为 3,波束为 38 的位置,这个位置存在目标。
系统具有 MTI 抑制杂波的功能,在边扫描边跟踪模式下以线性调频信号为例,在有杂波和噪声的情况下,在单波位处理,选择扫描周为 3,波束为 38 的位置,这个位置存在目标。
在处理设置模块,系统中设定了四种积累方式,分别是相参积累方式(RFT),非相参积累方式(NI),RGFT 和 SCIFT。在边扫描边跟踪模式下以线性调频信号为例,在有杂波和噪声的情况下,在单波位处理,选择扫描周为 3,波束为 38 的位置,这个位置存在目标。
4. 数据处理模块
在数据处理模块,可以设置航迹关联,航迹起始,滤波方法,是否产生野值,雷达中心经度、维度和高度参数,设置好相应参数之后先点击显示点迹按钮再点击下方的数据按钮即可查看输出结果。
数据处理模块
航迹关联方式包括最近邻和概率关联两种方式,传统航迹起始分为逻辑法和 Hough 法这两种方法。数据处理中主要采用四种滤波方式,固定增益的 alpha-beta 滤波,卡尔曼滤波、EKF滤波和粒子滤波。
在雷达仿真系统中,可以设定仿真系统所在的经纬度和高度,利用仿真得到目标的俯仰、方位和距离信息,可以得到仿真目标具体的地理位置信息,准确到目标的经纬度和高度。
5. 目标特征分析模块
目标特征分析模块的参数设置主要包括目标距离单元数,瑞利分布尺度参数,载频参数,系统带宽,时频分析和频谱选择。时频分析包括时域和频域两个选择,频谱选择包括 FFT, STFT, WVD, Gabor, HHT, WT, PWVD。
目标特征分析
设置好相应的参数后,先点击显示/关闭分析窗口的按钮,再点击特征按钮,得到时域分析选项下 FFT, STFT, WVD, Gabor, HHT, WT, PWVD 的频谱图分别如下所示:
时域-FFT频谱图
时域-STFT频谱图
时域WVD频谱图
时域-Gabor频谱图
时域-HHT频谱图
时域-WT频谱图
时域-PWVD频谱图
6. 波束形成模块
波束形成模块主要包括 DBF 处理和 ADBF 处理两个模块的设置。其中 DBF 处理的参数包括阵元个数,频率,入射角度和信噪比,设置好参数后,点击显示 DBF 波束方向图的按钮,即可得到相应波形。
DBF
ADBF 处理包括阵元个数,频率,入射期望角,干扰目标个数,信噪比和干噪比,设置好相关参数后点击显示 ADBF 波束方向图按钮得到相应的波形。
ADBF
7. 信号采集回放板卡实测
信号采集回放板卡实测
预先设计好的回波数据经D/A发射后,回环给A/D,并进行实际数据分析。做到了仿真与实际硬件相结合。