激光雷达半实物仿真场景生成技术研究(论文)讲解

激光制导武器半实物仿真系统的分析与实现摘要：半实物仿真系统是用于弹上部件引入仿真回路，并为其模拟出真实的应用场景的仿真方法，除实物外，以数学模型进行仿真。

半实物仿真系统能够有效解决建模困难的问题，且具备较高的仿真置信度，能够为技术决策提供丰富可靠数据资源。

目前，全球科技与军事力量都在不断强化，对于制导武器的开发水平也随着仿真技术的发展而快速提升，为提升我国武器装备的仿真实验技术，必须针对激光制导武器的半实物仿真平台进行科学研究与战略开发。

关键词：激光制导；半实物仿真；精准度；光学特性1制导系统半实物仿真试验的目的和内容对激光制导武器进行半实物仿真试验是为了利用仿真打靶的手段，将对弹的激光制导武器的制导部件与各部系统性能进行考核，保证制导精确度与系统动态性能，为激光武器的性能评判提供数据依据。

关于稳定回路，关键是对自动驾驶仪中所涉及到的惯性器件与控制电路进行考核，关于舵机回路，关键是对其静态与动态特性对激光制导系统精准度与性能产生的影响进行考核。

制导武器半实物仿真系统的展开依据是按照由开环至闭环、由部分至整体、由小回路至大回路的标准。

激光制导半实物仿真系统试验内容及步骤如图1所示[1]。

图1激光制导半实物仿真试验流程2激光制导武器半实体仿真系统功能及组成2.1半实物仿真系统半实物仿真，顾名思义是指在仿真试验系统的仿真回路中将部分模型用真实物理实物代替的仿真，也被称之为硬件在回路的仿真。

单纯地采用数学仿真一般会带来诸多的不便，这是因为大多数系统并不是孤立工作而是与其他系统协同开展工作，因此要想准确的建立数学模型具有一定的挑战，如激光导引头在近场条件下工作的从目标运动的激光传输特性到导引头输出的数学模型都很难准确建立。

与纯数学仿真中的完全建模不同，半实物仿真巧妙地规避了难以准确建模这个难题，同时也使仿真环境得到更高真实度的改善[2]。

激光寻的制导半实物仿真试验可以全面检验制导控制系统的动态特性和系统稳定性，考察制导律参数设计在各种干扰条件下的正确性和鲁棒性，最终考核制导武器在激光模式下的落点精度。

1.雷达半实物仿真的意义在雷达系统的研制和调试过程中，对雷达性能和指标的测试是一个重要的环节。

如全部采用外场测试，将耗费大量人力、物力、财力，且易受天气状况影响，延长雷达系统研制周期。

作为雷达系统测试的有效手段，近年来雷达信号模拟技术以其灵活性和低成本受到了普遍关注。

雷达半实物仿真是通过包括微电子技术、计算机技术和信号处理技术等在内的各种技术来复现雷达信号的产生、传递等的动态过程。

目的是对算法进行测试、评定系统功能、测试雷达系统的综合性能等。

雷达半实物仿真在雷达系统研制过程中的不同阶段起着关键作用：1.雷达半实物在系统设计阶段的作用在雷达系统的设计阶段，雷达系统设计的主要任务是确定总体方案、系统指标和各个分系统的指标。

采用传统的方式对系统方案和指标进行验证，不仅准确性较低，而且设计周期会比较长。

采用半实物仿真技术，可以使得对雷达设计性能的评估更加快捷和准确。

2.雷达半实物仿真在样机研制中的作用在样机调试中，采用雷达半实物仿真技术，可以为雷达各个分系统产生雷达目标特性、目标飞行航迹、接收机噪声、干扰、杂波等实验条件，而且可以单独对该分系统的性能和对外接口关系进行测试，大大缩短了系统的研制时间。

3.雷达半实物仿真在交付使用阶段的作用在雷达系统交付使用阶段，雷达半实物仿真不仅可以为检测雷达系统的性能提供方便的评估手段，而且也为用户学习和熟练掌握雷达提供了各种作战环境。

雷达半实物仿真按模拟的频段可分为：射频半实物仿真、中频半实物仿真、视频半实物仿真。

一般情况视频半实物仿真可通过一定的处理过程，转换成雷达中频半实物仿真和雷达半实物仿真。

雷达模拟器就是雷达半实物仿真技术的应用。

本文雷达半实物仿真主要研究雷达模拟器相关。

2.雷达半实物仿真研究状况2.1.国外雷达半实物仿真研究状况从70年代起，雷达半实物仿真技术在发达国家普遍应用。

美国陆军试验鉴定司令部的红石技术中心开发了模拟/试验验收设施（STAF）。

这是一种半实物仿真模拟器，它能对真实的毫米波雷达制导导弹进行无损检测，导弹能在仿真的环境中利用多台计算机为基础的试验场景进行试验。

雷达半实物仿真测试平台的分析与研究雷达半实物仿真测试平台是一种通过计算机模拟雷达系统运行情况的测试平台。

它可以通过模拟真实场景来验证雷达系统的性能，并且可以对雷达算法进行测试和优化。

本文将对雷达半实物仿真测试平台的分析与研究进行探讨。

首先，雷达半实物仿真测试平台由硬件和软件两部分组成。

硬件部分通常包括仿真雷达发射器、接收器和天线等设备，用于模拟真实雷达的发射和接收信号。

而软件部分则是通过计算机模拟实现雷达信号的产生、处理和分析等功能。

通过硬件和软件的结合，可以实现对雷达系统的综合仿真。

其次，雷达半实物仿真测试平台的研究目的主要包括两个方面。

一方面，通过该测试平台可以验证雷达系统的性能和运行情况。

例如，可以通过调整雷达参数来模拟不同的工作状态，进一步评估其在不同环境下的性能表现。

另一方面，该平台还可用于对雷达算法进行测试和优化。

通过模拟不同的目标和干扰信号，可以验证算法的鲁棒性和准确性，从而进一步优化雷达性能。

雷达半实物仿真测试平台的优势在于可以模拟复杂的场景和各种干扰信号。

相比于实际的测试场地，仿真测试平台可以更加灵活地模拟不同的环境和目标情况，从而更好地验证雷达系统的性能。

同时，通过软件的控制和调整，可以实现实时的参数修改和数据分析，节约时间和成本。

此外，仿真测试平台还可以在实际场地测试之前对雷达系统进行预测和优化，提前发现潜在的问题和改进方法。

然而，雷达半实物仿真测试平台也存在一些挑战和限制。

首先，仿真结果往往还存在一定程度上的误差，无法完全代替实际的测试。

其次，仿真测试平台的建设和维护需要大量的时间和人力成本。

在建设过程中，需要精确地建立雷达系统的模型和仿真环境，以及选择合适的仿真算法和参数。

同时，平台的维护和更新也需要不断的努力和投入。

综上所述，雷达半实物仿真测试平台是一种有效的验证和优化雷达系统的工具。

通过精确的模型和仿真环境，可以模拟真实场景和不同的干扰信号，实现对雷达系统的全面测试和评估。

雷达半实物仿真系统的设计与实现的开题报告标题：雷达半实物仿真系统的设计与实现一、选题背景和研究意义雷达作为一种重要的探测和监测设备，广泛应用于军事、民用、气象、海洋等领域。

然而，进行实际的雷达试验和测试需要耗费大量的时间和成本，且存在安全隐患。

因此，如何实现雷达的仿真测试和验证成为了研究的热点之一。

半实物仿真技术是一种介于理论仿真和真实测试之间的仿真方法。

它将真实的设备和仿真系统相结合，通过一定的技术手段实现部分真实、部分虚拟的仿真环境，从而在保证测试可靠性和安全性的前提下降低成本和时间。

因此，基于半实物仿真技术的雷达仿真系统具有重要的应用价值和研究意义。

二、研究内容和目标本研究旨在设计与实现一种基于半实物仿真技术的雷达仿真系统，主要包括以下内容：1. 雷达物理模型的建立：根据实际雷达设备的参数和性能特点，建立雷达物理模型，并实现雷达信号的仿真生成和处理。

2. 环境模型的建立：建立仿真环境模型，包括模拟目标、干扰信号、噪声等因素，以及雷达所处的地形和地貌等信息。

3. 雷达半实物仿真平台的构建：将物理模型和环境模型结合起来，构建半实物仿真平台，完成雷达信号的发射、接收和处理等功能，同时提供仿真数据接口。

4. 验证与评估：通过实验验证系统的仿真准确性和可靠性，同时评估其应用价值和优化方向。

三、研究方法和技术路线本研究采用以下研究方法和技术路线：1. 系统分析与设计：对半实物仿真系统的需求和功能进行分析和设计，确定系统的主要模块和组成部分。

2. 雷达物理模型建立：根据雷达信号的基本理论和物理特点，建立其仿真模型，并进行仿真测试和优化。

3. 环境模型建立：根据雷达测试的场景和要求，建立仿真环境模型，并结合实际测试数据进行优化。

4. 半实物仿真平台的构建：将雷达物理模型和环境模型结合起来，构建半实物仿真平台，并进行集成测试和性能优化。

5. 系统验证与应用：通过实验验证系统的仿真准确性和可靠性，以及应用价值和优化方向等方面进行评估。

概述
激光雷达传感器是先进驾驶辅助系统（ADAS）和高级别智能驾驶中的主要传感器，凭借独有的三维环境建模能力，激光雷达已经成为自动驾驶多传感器融合核心部件，特别是在L3 及以上自动驾驶传感器解决方案中，需要配备多部激光雷达，才能实现对环境的高精度感知。

恒润科技推出的激光雷达目标模拟器正是基于对激光雷达仿真与测试的迫切需求，特别是在实验室中对激光雷达的功能和性能进行半实物仿真，通过硬件在环（HIL）系统，实时逼真模拟实际道路场景，验证激光雷达在ADAS和高级别智能驾驶系统中的作用。

产品功能
激光雷达模拟器是传感器物理信号级别的解决方案，可根据激光雷达的发射信号和待仿真的目标环境，模拟目标环境回波信号：
• 单机试验模式：系统通过导入点云数据，设置点云参数（距离、方位、以及反射强度等），模拟激光点云回波信号。

• 联网试验模式：系统通过网络接入整车硬件在环（HIL）系统，实时接收场景产生软件生成的目标点云参数，进行目标回波的实时仿真。

产品参数
应用领域
激光雷达目标模拟器是恒润科技凭借在汽车电子咨询服务等方面的专业实力的综合研发成果。

目前，该模拟器可应用于激光雷达研发、生产、质检、维护以及整车硬件在环（HIL）系统仿真与测试等方面，为实现汽车安全驾驶和智能驾驶提供有力的技术支持。

激光半主动制导武器半实物仿真系统研究发布时间：2022-07-27T05:13:09.880Z 来源：《中国科技信息》2022年第6期作者：赵洋[导读] 本文研究了激光半主动制导武器半实物仿真试验系统，介绍了激光半主动制导半实物仿真的试验目的和功能，赵洋江南机电设计研究所贵阳 550009摘要：本文研究了激光半主动制导武器半实物仿真试验系统，介绍了激光半主动制导半实物仿真的试验目的和功能，对激光目标模拟系统及其分类进行了描述，介绍了激光半主动制导武器半实物仿真的系统组成、结构和仿真试验流程。

关键词：激光半主动制导；半实物仿真；仿真系统1引言激光制导作为一种先进的制导技术，因激光方向性强、波束窄、发散角小、不容易受外界干扰等特点，故具有极高的抗干扰性，制导精度高。

半实物仿真是工程领域一种应用广泛的仿真技术，将部分实物引入仿真回路，提高仿真置信度，减少实物建模难度，降低成本并缩短武器研制周期。

激光制导半实物仿真系统是激光制导武器研制的一种试验手段和支撑环境，可扩展成多功能、可重复、可控制的实验室“靶场”，是提高产品设计可靠性和研制质量的必要手段。

2激光制导半实物仿真的试验目的和功能2.1激光制导半实物仿真试验目的激光制导半实物仿真的试验目的是：依据对激光半主动制导武器性能的要求，为制导控制律设计提供依据，检验制导控制系统软硬件实现的正确性，验证激光半主动制导控制系统的稳定性、鲁棒性，验证各项指标能否达到总体技术要求。

半实物仿真作为进靶场之前的最后关卡，通过仿真打靶对激光制导武器的制导部件与子系统性能进行考核，保证制导精度与系统动态性能，为武器性能评判提供部分依据。

2.2激光制导半实物仿真的功能半实物仿真以控制论、系统论、相似原理等为基础，具有安全、高效、可控、不受环境气候限制等特性。

参照其相似性原理，激光制导半实物仿真系统具有以下三点功能：第一，模拟真实弹体的姿态与运动轨迹；第二，为制导武器提供激光照射环境，计算并模拟目标物体运动；第三，接收弹上计算机信号指令，实现六自由度弹道模拟。

激光雷达在三维建模中的应用研究
激光雷达是一种利用激光束扫描物体获取其形态和特征的技术。

随着科技的不
断发展，激光雷达已经开始被广泛应用到三维建模领域中，成为三维建模技术中的瑰宝。

在三维建模中，激光雷达通过扫描物体表面，获得物体的几何形状和结构信息，并利用这些信息生成三维模型。

这种方法可以快速高效地获取大量数据，而且效果十分精确。

相比于传统的三维建模方法，激光雷达建模具有无法匹敌的优势和应用前景。

在动态三维建模方面，激光雷达也发挥了重要的作用。

通过将激光雷达和其他
传感器结合起来，可以实现对运动场景的快速实时建模，使得许多需要实时监测，并进行精细分析和调整的环境，得到了更好的保障和管理。

例如，在机器人的自主导航和智能驾驶领域，激光雷达的应用能够更加准确地识别道路和障碍物，为安全驾驶提供有力保障和支持。

除此之外，在工程领域的应用也是很广泛的。

例如在建筑和土木工程中，激光
雷达可以帮助建筑师和设计师更好地进行结构物的测量和分析，提高测量和分析的精度和效率。

另外，在无人机的应用中，激光雷达可以快速获取地面和建筑物的高度和空间信息，为无人机的安全飞行提供了极大的帮助。

总之，激光雷达在三维建模领域中有着广泛深入的应用前景。

通过不断地发展
和研究，相信激光雷达在未来会越来越发挥其重要作用，同时也将为我们带来更为丰富和多彩的应用场景和产业。

1.雷达半实物仿真的意义在雷达系统的研制和调试过程中，对雷达性能和指标的测试是一个重要的环节。

如全部采用外场测试，将耗费大量人力、物力、财力，且易受天气状况影响，延长雷达系统研制周期。

作为雷达系统测试的有效手段，近年来雷达信号模拟技术以其灵活性和低成本受到了普遍关注。

雷达半实物仿真是通过包括微电子技术、计算机技术和信号处理技术等在内的各种技术来复现雷达信号的产生、传递等的动态过程。

目的是对算法进行测试、评定系统功能、测试雷达系统的综合性能等。

雷达半实物仿真在雷达系统研制过程中的不同阶段起着关键作用：1.雷达半实物在系统设计阶段的作用在雷达系统的设计阶段，雷达系统设计的主要任务是确定总体方案、系统指标和各个分系统的指标。

采用传统的方式对系统方案和指标进行验证，不仅准确性较低，而且设计周期会比较长。

采用半实物仿真技术，可以使得对雷达设计性能的评估更加快捷和准确。

2.雷达半实物仿真在样机研制中的作用在样机调试中，采用雷达半实物仿真技术，可以为雷达各个分系统产生雷达目标特性、目标飞行航迹、接收机噪声、干扰、杂波等实验条件，而且可以单独对该分系统的性能和对外接口关系进行测试，大大缩短了系统的研制时间。

3.雷达半实物仿真在交付使用阶段的作用在雷达系统交付使用阶段，雷达半实物仿真不仅可以为检测雷达系统的性能提供方便的评估手段，而且也为用户学习和熟练掌握雷达提供了各种作战环境。

雷达半实物仿真按模拟的频段可分为：射频半实物仿真、中频半实物仿真、视频半实物仿真。

一般情况视频半实物仿真可通过一定的处理过程，转换成雷达中频半实物仿真和雷达半实物仿真。

雷达模拟器就是雷达半实物仿真技术的应用。

本文雷达半实物仿真主要研究雷达模拟器相关。

2.雷达半实物仿真研究状况2.1.国外雷达半实物仿真研究状况从70年代起，雷达半实物仿真技术在发达国家普遍应用。

美国陆军试验鉴定司令部的红石技术中心开发了模拟/试验验收设施（STAF）。

这是一种半实物仿真模拟器，它能对真实的毫米波雷达制导导弹进行无损检测，导弹能在仿真的环境中利用多台计算机为基础的试验场景进行试验。

0 引言合成孔径雷达（SAR）是一种微波遥感测量手段，因其远距离、大幅宽、全天候、全天时的特点，以及随着微波技术和计算机技术的发展，在国内外军事和民用领域均得到广泛应用。

SAR 雷达利用平台运动产生天线的合成孔径效应实现目标探测，一般装载于空载平台（机载、星载）。

而空载平台常常飞行试验代价高昂，机载平台一般飞行一次造价数十万，且单次试验时间有限，星载平台更需要在地面反复论证及验证才能实现放飞。

开展半实物仿真系统的设计及研究实现对SAR 雷达的测试是一般雷达生产单位常用的手段。

本文首先对SAR 雷达的测试需求进行分析，对半实物仿真系统进行介绍，结合在研的半实物仿真系统进行测试和验证。

1 SAR 雷达测试需求SAR 雷达通过发射大带宽信号实现目标距离向高分辨率，利用雷达平台和目标之间的相对运动，采用相干积累的信号处理方法，等效合成比真实天线大的阵列天线，获得目标方位向高分辨率。

随着技术发展及实际应用，SAR 雷达的工作模式可按照平台、工作频段、分辨率、应用场景等进行分类。

一般的工作平台有机载平台含有人机、无人机、直升机等，星载平台和弹载平台。

工作频段可分布于UHF~W 全频段，UHF 以下，因其相对带宽太小，无法获得高分辨率而很少使用。

分辨率从国内外公开资料来看，机载SAR 雷达可达到亚米级，星载SAR 分辨率一般比机载SAR 稍差，但随着微波技术发展，未来还会出现更小的分辨率。

目标所处位置根据平台的不同可分为地面、地下、海面和海下等。

SAR 雷达典型的工作模式有条带SAR、聚束SAR、扫描SAR、干涉SAR 和SAR-GMTI 等。

条带SAR 模式，雷达波束始终指向飞机或者卫星的行驶方向的左侧或者右侧，平台飞到成像起始点时，开始进行连续无缝的条带成像，直到到达终点或雷达停止工作为止。

雷达波束垂直于行使方向，称为正侧视条带SAR，若雷达波束向前扫描或者向后扫描，称为斜侧视条带SAR。

聚束SAR 模式是一种精细成像模式，分辨率较条带SAR 模式高。

某雷达侦察装备半实物仿真试验系统实时性应用研究一、引言A. 研究背景和意义B. 国内外研究现状C. 研究目标和内容二、文献综述A. 半实物仿真技术概述B. 雷达侦察系统实时性的研究现状C. 实时性评价指标三、半实物仿真试验系统设计A. 系统架构和流程图B. 雷达侦察系统模型建立C. 实时性保障设计四、半实物仿真试验系统实时性应用研究A. 实验方案设计B. 实验数据分析C. 实验结果与分析五、结论和展望A. 结论总结B. 不足与展望随着科技的不断进步和发展，雷达侦察技术在军事作战中的地位愈发重要。

而为了保证雷达侦察系统的有效性和可靠性，必须对其进行全面的测试和实验研究。

半实物仿真试验系统是一种经济高效、可控性强、环境逼真的仿真技术，被广泛用于雷达侦察装备的研究和开发中。

本文将重点研究该试验系统的实时性应用，并给出相应的研究结论和展望。

1.1 研究背景和意义雷达侦察技术作为一种重要的军事技术，在现代战争中发挥着至关重要的作用。

其主要功能是利用电磁波对目标进行探测和跟踪，从而为作战指挥提供重要的情报信息。

然而，由于雷达信号传播特性的复杂性和多变性，加上现代敌方干扰手段的日益增强，使得雷达侦察的精度和效率面临着巨大的挑战。

因此，如何提高雷达侦察系统的实时性，保证其在实际环境中的实时响应能力，成为了当前科技发展的一个重要研究课题。

半实物仿真试验系统作为一种有效的仿真技术手段，可以通过搭建虚拟环境来模拟实际环境中的各种情况，从而对雷达侦察系统进行测试和研究。

这不仅可以避免实际环境下的风险和高成本，而且还可以对系统的性能、精度和实时性等方面进行准确的测量，为雷达侦察系统的研究和开发提供更为可靠的数据支持。

因此，对半实物仿真试验系统的实时性应用进行研究，具有重要的现实意义和实践意义。

1.2 国内外研究现状目前国内外针对半实物仿真试验系统实时性应用的研究已经取得了一些进展，在工作过程中逐渐摸索出了一些可行的方案，但同时也面临了一些挑战和难点。