相控阵雷达系统的仿真_王桃桃
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大型相控阵雷达阵面环境控制仿真
且 天线阵 面还要进 行 俯仰 和旋 转 等动 作 ， 因此 阵 面 内 不适 合安 装 大 型 的压 缩 机 除 湿设 备 。针 对 雷 达 此 特 点， 采用微 型半导 体 除湿 机对 阵 面 内环境 进 行 湿度 控 制； 由于先 前没有 类似 的采用 微 型 半 导体 除 湿机 进 行 环境 控制 软件仿 真 可供参 考 ， 中应 用 Ｃ Ｘ软件对 雷 文 Ｆ
中图分类号 ：Ｎ ２Ｔ ３ １９ Ｔ ８ ；Ｐ９ ．
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ８— ３０ ２ １ ）５— ０４－ ２ １０ ５０ （０ ０ ０ ０ ５ ０
Ｓ ｍｕ ａ ｉｎ ｏ ｖ ｒ ｎ ｎ ｎ ｒ ｌｆ ｒｔ ｅ Ａｎ ｅ ｎ ｒ ｙ ｏ ｉ ｌｔｏ ｆＥｎ ｉｏ ｍｅ ｔＣｏ ｔｏ ｏ ｈ ｔｎ ａ Ａｒａ ｆ Ｌ ｒ ｅ Ｐ ａ ｅ ｒ ｙ Ｒａ ａ ａ ｇ ｈ ｓ ｄ Ａｒａ ｄ ｒ
ｓｍｕａ ｉｎ ａ ａｙ ｉ Ｓ ｃ ｒｉｄ ｏ ｔ ｏ ｘ ｅ ｉ ｎ ａｉｎ ｄ ｔ ｆｍｉｉｙ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔ ｒ ｄ ｈ ｍｉ ｔ ｅ ｉｅ ｓ ｍ— ｉ ｌｔ ｎ ｌｓｓｉ ａ ｒｅ ｕ ｎ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｔ ａａ ｏ ｎ ｔｐｅ ｓ ｍｉｏ ｄ ｃｏ ｅ ｕ ｄｉ ｄ ｖ ｃ ａ ｏ ｏ ｙ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｈｙ ｒ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｉ ｌｔ ｎ ｓ ｆ ｒ Ｆ Ｓ ａ ｏ ｔｄ ｔ ｎ ｌ ｚ ｎ ｅ ｅ ｒｈ ｔ ｅ ｈ ｍｉｉ ｏ ｔ ｌ ｆ ｓ ｒ ｃ ： ｄ ｏ ｃ ａ ｉｓ ｓ ｍｕ ａｉ ｏｔ ｅ Ｃ Ｘ ｉ ｄ ｐ ｅ ａ ａｙ ｅ ａ ｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｈ ｕ ｄ ｔ ｃ ｎ ｒ ｏ ｗａ ｏ ｙ ｏ ｏ ｔ ｅ ａ ｔ ｎ ａ ａ ｒ ｙ ｏ ｅ ｌｒ ｅ ａ ｒｙ ｒ ｄ ｒ ｎ ｗ ｉｈ ｔ ｅｍｉ ｉ ｐ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔ ｒｄ ｈ ｍｉ ｉ ｅ ｉｅ ｉ ｕ ｅ ．Ｔ ｅ ｈ ｎ ｅ ｎ ｒａ ｆ ｈ ａｇ ｒａ ａ ａ ｈ ｃ ｎ ｔ ｅ ｓ ｍｉｏ ｄ ｃｏ ｅ ｕ ｄ ｔ ｄ ｖ ｃ Ｓ ｓ ｄ ｈ ｔ ｉ ｈ ｙ ｙ
低截获概率相控阵雷达系统建模与仿真的开题报告
低截获概率相控阵雷达系统建模与仿真的开题报告一、选题背景及意义相控阵雷达是目前广泛应用于军事和民用的一种主流雷达系统，其在空中目标监测、空中预警、导弹防御等领域具有广泛的应用。
在相控阵雷达系统中，为了提高目标的截获概率，一项关键的任务是设计出低截获概率的信号处理算法。
因此，对于低截获概率相控阵雷达系统的建模与仿真研究具有重要的现实意义和科学价值。
二、研究目标和内容本文主要研究的是低截获概率相控阵雷达系统的建模与仿真，主要目标和内容包括：1.建立低截获概率相控阵雷达系统的信号处理模型，包括波束形成、距离确定、速度测量和方位角测量等几个部分。
2.基于建立的信号处理模型，仿真相控阵雷达系统的工作过程，包括发射信号、接收信号、数字信号处理等各个环节，并对仿真结果进行分析和评估。
3.建立低截获概率处理算法的仿真模型，包括匹配滤波、空间滤波、谱分析、目标跟踪等算法，并对模型的仿真性能进行测试和验证。
4.分析低截获概率相控阵雷达系统的实际应用场景，在不同应用场景下比较和评价不同处理算法的性能和效果。
三、研究方法和技术路线为了完成本文所述的研究目标和内容，本文采用如下研究方法和技术路线：1.资料收集：收集与相控阵雷达系统相关的文献资料，深入理解相控阵雷达系统的性能和工作原理，为后续研究奠定基础。
2.信号处理模型建立：结合文献资料和系统性能要求，建立低截获概率相控阵雷达系统的信号处理模型，并对信号处理模块进行仿真验证。
3.系统仿真：基于信号处理模型，搭建相控阵雷达系统的仿真平台，使用Matlab等软件对系统进行仿真和分析。
4.算法仿真：对常用的低截获概率处理算法进行仿真，分析算法的性能和优劣，并挑选最优算法进行综合仿真。
5.实验验证：在相应的实验环境下，对仿真结果进行与实验结果进行比较和验证，分析仿真结果在实际应用中的可行性和效果。
四、预期成果和意义通过本文的研究，预期可以得到如下成果：1.建立低截获概率相控阵雷达系统的信号处理模型，深入理解相控阵雷达系统的工作原理和性能要求。
相控阵雷达系统仿真模型研究_李钦富
2 主要模型
本文结 合相控阵 雷达系 统功能 仿真
流程, 主要对相控阵雷达系统的天线模 型 、接收机 噪声功率 计算模 型 、干扰 功率 计算模型 、杂波功率 计算模 型 、目标 回波 功率计算模型 、误差模型 、航迹管理模型 、 跟踪滤波模 型进行介 绍 ;另 外 , 在所 描述 的模型中 , 相关变量的单位均为国际标准 单位 。
对于杂波功率的具体计算模型 , 详见参考文献
[ 8, 11] 。
在进行相控阵雷达系统功能仿真时 , 应结合实 际的仿真应用背景 , 来考虑如何在仿真模型中体现 杂波功率对整个系统仿真效果的影响 。 2. 3. 4 干扰功率计算模型
目前最常见的干扰为压制式干扰 , 根据雷达方 程[ 8] 知 , 压制式干扰到达雷达接收机的干扰功率的
(6)随机对一服从 [ 0, 1] 均匀分布的 变量取值 P0 , 通过比较 P 0 与探测概率的 大小关系来判断雷达能否发现此目标 ;
(7)对于雷达已发 现的目标 , 根据雷 达相关参数 计算雷达距离 和角度测 量标 准差 , 并进 一步产生 观测误 差 , 叠加 到真 实值上形成雷达测量值 ;
(8)经过上述过程 后 , 对目标 进行确 认 、跟踪 、稳定跟踪等航迹管理过程 。
Pr
=P
tGtG r λ2 σDN (4π)3R 4LLt
γ
(3)
式中 , P r 为雷达接收机接收到的目标回波功率 ;P av
为雷达的平均发射功率 ;G t 为雷达发射天线增益 ;
Gr 为雷达接收天线增益 ;σ为目标的雷达散射截面
积 ;λ为雷达工作波长 ;D 为雷达脉压系 数 ;N 为雷
达脉冲积累因子 ;L 为雷达综合损耗 ;L r 为雷达电磁 波传输损耗 (双程损耗 );γ为雷达抗干扰改善因子 ;
相控阵雷达系统仿真
ANG J � � � � � � （U E S T C C 61 005 4 ）
� � � � � � � � � � � � � � � � � � ： � � � T� � � � � � � R� � � � � � � � � � .T � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � .I � �� � � � � � � � � ， � ， . ： ； ； 条理，调试 方便。而且，对于雷达 系统的仿 真而 言，各种雷达体制都有相同或者相似的部分，只需 对少数模块进行修改或替换，就可实现别的雷达体 制的仿真。若仿真的雷达模块数量达到一定程度， 就可以建立一个雷达系统的仿真程序库，为更快、 更好、更系统地进行雷达系统的仿真建立基础。
� � � � � � � � � � � � � � � � � E S & T
2006 年 6 月 第 3期
大学生实验园地
相 控 阵 雷 达 系 统 仿 真
王 （电子科技大学
* * 晶
*
成都 61 005 4 ）
摘要：对雷达系统进行计算机仿真可以高效地完成系统的方案论证和性能评估，使雷达系统 的设计更加方便、高效和优化，能够大大提高设计的可靠性，并可缩短设计周期，降低开发成 本。文章根据相控阵雷达系统的原理、结构特点、工作方式、数据处理对相控阵雷达进行了系统 仿真。 关键词：相控阵；雷达系统；系统仿真 中图分类号：T N95 8，TP 391 9 文献标识码：B 文章编号：1 672 -45 5 0 （2006） 03-01 1 8 -04
�
代价函数的最小值问题 为接收天线方向图； 为雷达工作波长； 为目标 � � � � � � （ ）= H （ ） H （ ） 的雷达截面积； F 为射频滤波器放大倍数；（ ） � 在实际应用中，相关函数 是 未知的，只 能 为复调制函数，它是 个宽度为 的矩形脉冲构 � � � � � 由有限的快照数据 ｛ （ 1）， （2） ， …， （ ）｝得到 成的脉冲串。其中
基于SystemVue的相控阵雷达系统性能评估仿真技术
收稿日期：2018年10月17日，修回日期：2018年11月7日作者简介：姚国国，男，硕士，高级工程师，研究方向：雷达导引技术。
∗1引言近年来，随着建模仿真技术的进步，其在军用和民用领域中的应用更是不断向深度和广度拓展，同时对于仿真系统的要求也越来越高［1~2］。
在雷达领域，数字化装备、相控阵技术的应用与普及，雷达系统复杂度不断提高。
数字化仿真手段作为雷达系统设计提供分析、研究、评判和决策的重要手段，提前预知、发现系统设计中可能存在的问题具有重要意义。
当前雷达装备系统越来越复杂，雷达数字仿真要求其仿真精细程度越来越细化和深入，在仿真某一属性的同时要兼顾到多种属性，对仿真平台和仿真工具的要求也越来越高，现有大多的仿真软件很难做到同时兼顾。
现有的支持雷达系统仿真软件有SPW （Signal Processing Work System ）软件、Simu⁃link 软件包等。
SPW 软件是基于Unix 、Linux 等系统，普及程度不高，应用范围有限。
而Simulink 软件包是Matlab 平台下的一个仿真子平台，适用于动态系统模型的建模和仿真，但它不具备雷达专业模型库，需要结合其它软件才能实现端口控制和实时控制等［3~5］。
SystemVue 是KeySight 公司开发的用于电子系统级（ESL ）设计的专用电子设计自动化（EDA ）环境，可支持系统架构师和算法开发人员在无线、航空航天、国防和通信系统的物理层上进行创新设计，为射频、DSP 和FPGA/ASIC 的设计人员提供独特的仿真平台。
SystemVue 作为ESL 设计和信号处理的专用平台，可替代通用的数字、模拟和数学环基于SystemVue 的相控阵雷达系统性能评估仿真技术∗姚国国（中国空空导弹研究院洛阳471009）摘要针对传统武器装备雷达系统数字仿真手段的不足，阐述了使用SystemVue 进行雷达系统仿真的优越性。
结合某相控阵雷达系统实例，利用SystemVue 仿真软件完成了系统接收链路的模型构建与设计，介绍了主要仿真模块，并给出了理论计算和仿真结果，验证了利用SystemVue 实现相控阵雷达系统设计和仿真的可行性，同时也体现出SystemVue 在复杂雷达系统设计与仿真方面的独特性和优越性，对相控阵雷达系统设计与数字系统仿真具有一定的参考价值。
基于FEDEP的相控阵雷达仿真系统开发
基 于 Ｆ ＤＥＰ 的 相 控 阵 雷 达 仿 真 系统 开 发 Ｅ
杨建 华 李 盾 陈永 光 ， ，
（．国防 科技 大学 电 子科 学 与工 程 学 院 ， 沙 １ 长 ４ ０ ７ ，．解 放 军 ６ ８ ０部 队 １０ ３ ２ ３８ 河南 洛阳 ４ １０ ） ７ ０３
摘
要 ： 先 简 要 介 绍 了 Ｈ Ａ 联 邦 开 发 与 运 行 过 程 ， 后 以 导 弹 防御 系 统 中 的 相 控 阵 雷 达 为 研 究 背 景 ， 首 Ｌ 然 重点 讨 论 了 导 弹
ｉ ｄｃ ｔｓｔ ａ ，ｔ ｅｓｍｕａｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｈ ｓｇ ｏ ｘ ｅ ｓｂｌ ｙ ａ ｄ ｒ ｕ ａ ｉｔ ｎ ｉａ ｅ ｈ ｔ ｈ ｉ ｌｔ ｙ ｔ ｍ ａ ｏ ｄ ｅ ｔｎ ｉｉ ｔ ｎ ｅ ｓ ｂｌ ｙ；ｔ ｅｆ ｄ ｒ ｔ ｎ ｏ ｊｃｉｅ ａ ｏ ｉ ｉ ｈ ｅ ｅａ ｉ ｂｅ ｔｖ ｓｃ ｎ ｏ
关键词 ： 高层 体 系结 构 ， 邦 开发 和执 行 过 程 模 型 ， 弹 突 防 ， 真 联 导 仿
中 图分 类 号 ： Ｐ ９ ． Ｔ ３１９ 文献标识码 ： Ａ
Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔ ｏ ａ ｅ ｒ ｙ Ｒａ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｖ ｌｐ ｎ ｆ Ｐｈ ｓ ｄ Ａｒ ａ ｄ ｒ Ｓ ｍ ｌ ｔｏ
Ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ ＦＥＤ ＥＰ
ＹＡＮＧ ｉｎ ｈ ａ ，Ａ Ｄｕ ＣＨＥＮ ｎ — ｕ ｎ 。 Ｊａ — ｕ Ｉ ｎ ， Ｙｏ ｇ ｇ ａ ｇ
（． ｈ ｏ ｆ ＥｌｃｒｎｃＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ １ Ｓｃ ｏｌｏ ｅｔｏ ｉ ｃｅｃ ｎ ｇ ｎ ｅｉｇ．Ｎ ａｉｎ ｌＵｎｖ ｒｉ ｆ ｆ ｒ ｅＴｅｈ ｏｏ ｙ，Ｃｈ ｎ ｓ ａ ４ ０ ７ ，Ｃｈｎ ， ｔ ａ ｉｅｓｔ ｏ Ｄｅ ｅ ｓ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｙ ｉ ａｇ ｈ １ ０ ３ ｉａ ２ Ｕｎｔ６ ８ ０ｏ ＰＬＡ ，Ｌｕｙ ｎ ７ ０ ３ Ｃｈｎ ） ． ｉ ８ ８ ｆ ｏ ａ ｇ ４ １ ０ ， ｉａ
基于PowerPC的相控阵雷达模拟器设计
基于PowerPC的相控阵雷达模拟器设计相控阵雷达是一种利用多个单独的发射信号和接收信号的雷达系统，可以通过合成和干涉技术，实现方向性较强的信号发射和接收，从而提高雷达系统的性能和灵敏度。
在航空航天、国防安全等领域，相控阵雷达的应用越来越广泛，因此在设计和开发相控阵雷达系统的过程中，模拟器的使用是不可少的。
本文将介绍一种基于PowerPC的相控阵雷达模拟器的设计方案，包括硬件和软件方面的实现细节。
硬件设计处理器选型由于相控阵雷达模拟器需要处理大量的数据和信号，因此处理器的性能和稳定性是关键因素之一。
本设计采用了PowerPC 750FX处理器作为系统核心处理器，该处理器具有以下特点：•高性能：频率可以达到1.0 GHz，可以处理大量的数据和信号。
•低功耗：采用90 nm工艺制造，功耗低，可以减少散热和电源管理的成本。
•可靠性高：采用了高可靠性的测试和验证机制，可以保证处理器的稳定性和可靠性。
外设接口设计相控阵雷达模拟器需要与各种数据输入输出设备进行通信，因此需要设计一些外部接口来满足不同设备的需求。
本设计采用了以下外部接口：•以太网接口：用于与其他计算机或网络设备进行通信，可以传输模拟器生成的数据和信号。
•USB接口：用于连接存储设备、打印机、键盘等外部设备，方便用户进行数据存储和输入。
•VGA接口：用于显示运行状态和结果，用户可以通过显示器观察模拟器的运行情况。
内存设计由于相控阵雷达模拟器需要处理大量的数据和信号，因此内存的容量和速度也是设计的关键因素之一。
本设计采用了以下内存方案：•256 MB的DDR2 SDRAM：用于存储操作系统和各种应用程序，提供高速的读写速度和大容量存储空间。
•8 MB的Flash Memory：用于存储系统启动和应用程序，具有高速读取速度和不易失性的特点。
• 1 GB的SD卡：用于扩展存储空间，用户可以将数据保存到SD卡中，方便后续处理和分析。
软件设计操作系统选型由于相控阵雷达模拟器需要进行大量的数据处理、算法计算和信号分析，因此操作系统的选择非常重要。
相控阵雷达机动多目标跟踪算法设计与仿真
相控阵雷达机动多目标跟踪算法设计与仿真郝雁中;杨承志;侯慧群【期刊名称】《火力与指挥控制》【年(卷),期】2009(0)S1【摘要】目前的多目标跟踪仿真系统为实现更高的跟踪精度和跟踪效能,多采用复杂的先进跟踪算法进行建模仿真,且仿真环境设置较为理想,不利于工程实践和系统仿真,其工程应用价值大打折扣。
针对上述问题,采用连续系统的建模仿真方法,根据当前空战飞行器编队作战的发展对地面武器跟踪制导系统的新要求,提出并设计了基于M ATLAB的相控阵雷达机动多目标跟踪仿真系统,以KALM AN滤波算法为主线,对多目标数据互联、机动检测与辨识以及目标编批和航迹处理等核心模型的算法、关键技术进行了深入研究,开发了与KALM AN滤波算法较为匹配的跟踪滤波系统,最后以跟踪空中多目标编队飞行为例,对仿真系统进行了模型校验与测试。
仿真结果验证了模型和方法的有效性,可为系统跟踪效能的分析评估提供平台和依据,对于相控阵雷达系统的开发和战术使用具有积极意义。
【总页数】4页(P156-159)【关键词】相控阵雷达;多目标跟踪;KALMAN滤波;作战仿真【作者】郝雁中;杨承志;侯慧群【作者单位】空军航空大学【正文语种】中文【中图分类】TP391.9【相关文献】1.相控阵雷达数据及多目标跟踪仿真 [J], 张林怡;刘扬;常军;李玮;谢春茂2.有源压制干扰下的相控阵雷达多目标跟踪时间资源优化配置算法 [J], 陶庭宝;张弓;张劲东3.一种变步长相控阵雷达跟踪算法设计和应用仿真 [J], 郭展4.基于背包问题的多相控阵雷达多目标跟踪时间资源管理算法 [J], 丁海婷;周琳;刁伟峰5.基于BP神经网络的相控阵雷达多目标跟踪时间资源优化分配方法 [J], 陶庆;张劲东;陶庭宝;邱旦峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
机载相控阵雷达的数据处理建模与仿真
机载相控阵雷达的数据处理建模与仿真
雷张华;谢敏
【期刊名称】《火控雷达技术》
【年(卷),期】2017(046)002
【摘要】针对机载相控阵雷达数据处理模块化的建模与仿真问题,文章首先对仿真平台的对比、坐标变化的必要性、数据处理的特点作了简单的介绍;然后详细地阐述了坐标系定义及变换过程,数据处理模块设计方法;最后分析验证了飞机目标经过数据处理后的误差结果和航迹显示.通过对机载雷达数据处理模块化的算法研究,不仅提高了软件产品的开发效率和可靠性,而且丰富了机载相控阵雷达仿真系统的组件库.
【总页数】5页(P95-99)
【作者】雷张华;谢敏
【作者单位】西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100
【正文语种】中文
【中图分类】TN95
【相关文献】
1.共形阵机载相控阵雷达统一杂波建模与分析 [J], 高飞;谢文冲;段克清;王永良
2.基于多层次建模的机载相控阵雷达工作模式识别 [J], 李辉;郑坤;金炜东;熊维毅;陈韬伟
3.机载雷达坐标转换及数据处理的建模与仿真 [J], 徐晚成;王刚
4.机载相控阵雷达STAP递推数据处理 [J], 郑晓霞;张强;龙泽慧
5.基于DoDAF的机载相控阵雷达系统体系结构建模 [J], 曹红霞;杨润亭
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
机载相控阵雷达的数据处理建模与仿真
机载相控阵雷达的数据处理建模与仿真雷张华;谢敏【摘要】针对机载相控阵雷达数据处理模块化的建模与仿真问题,文章首先对仿真平台的对比、坐标变化的必要性、数据处理的特点作了简单的介绍;然后详细地阐述了坐标系定义及变换过程,数据处理模块设计方法;最后分析验证了飞机目标经过数据处理后的误差结果和航迹显示.通过对机载雷达数据处理模块化的算法研究,不仅提高了软件产品的开发效率和可靠性,而且丰富了机载相控阵雷达仿真系统的组件库.【期刊名称】《火控雷达技术》【年(卷),期】2017(046)002【总页数】5页(P95-99)【关键词】坐标变换;数据处理;模块化建模和仿真【作者】雷张华;谢敏【作者单位】西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100【正文语种】中文【中图分类】TN95Abstract: Aiming at modeling and simulation issue of airborne phased array radar data processing modularization, firstly, the comparison of simulation platform, necessity of coordinate transformation andcharacteristic of data processing is introduced briefly; then the definitionof coordinate system and process of coordinate transformation and designing method of data processing module is depicted in detail; and finally, the error result and track display of aircraft target is analyzed and verified after data processing. Efficiency and reliability of developed software product is not only improved, but also assembly library of airborne phased array radar simulation system is enriched via studying algorithm of airborne radar data processing modularization.Keywords：coordinate transformation; data processing; modularization modeling and simulation在军用领域中，利用软件平台对某型号军品的工作原理进行模拟仿真发挥着日益重要的作用。
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可用来快速地建造一个分布仿真系统。比较 4 种仿 真平台，SPW 比较昂贵，只能在 Unix 操作系统下使 用，HLA 通信协议复杂，不同版本的 ＲTI 可能有无法 通信的问题。Simulink 应用于雷达仿真比 ADS 广泛 并易于推广，所以本文采用 Simulink 作为仿真平台。
为了进行后期雷达与红外的数据融合，首先需要 建立雷达模块以产生雷达数据源，本文根据相控阵雷 达的工作原理，采用数字仿真的方法，仿真雷达模块。 首先提出相控阵雷达的仿真结构图以及给出各个模 块的数学模型，然后根据数学模型，利用 Simulink 仿 真平台，仿真实现雷达的各组成模块，从而构建一个 完整的雷达系统。同时，也可以通过使用 S 函数将各 个模块封装，然后建成自己的雷达仿真库，从而可以 形成不同类型的雷达系统，便于更好地进行雷达系统
根据式（ 6） 计算出滤波器加权系数，从而设计出成型
滤波器，并产生所需的瑞利杂波。
FFT，再乘以滤波器的数字频率响应函数，经 IFFT 输 出压缩后的信号序列。
对于多目标情况下，大目标的旁瓣会淹没附近较 小目标的主瓣，造成目标丢失。如果不存在多目标， 则一个大目标的距离旁瓣可能造成虚警。因此为了 提高多目标的分辨率及目标虚警率，实际应用中通常 要采用频域加窗技术抑制旁瓣，但这会导致主瓣展宽 及信噪比降低。因此，窗函数的选择要根据具体情况 来选择。常用的窗函数有矩形窗、海明窗、凯泽窗等。 图 4 为加凯泽窗后的仿真信号。
（ College of Automation Engineering，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China）
Abstract： The digital simulation of radar and the establishment of radar simulation libraries has become research hot spot in radar field in recent years． This paper mainly focuses on phased array radar system simulation． According to the composition and principle of phased array radar，it establishes the simulation model and mathematical model of phased array radar． Then，the paper does simulation and research on phased array radar system by choosing Simulink as the simulation platform． The simulation module mainly includes the antenna module，the signal environment module，the signal processing module and GUI man-machine interface module． Eventually it generates radar sub-libraries and forms phased array radar system，which lay the foundation for follow-up phased array radar study． Key words： radar； phased array； signal processing
2014 年第 2 期 文章编号： 1006-2475（ 2014） 02-0209-04
计算机与现代化 JISUANJI YU XIANDAIHUA
总第 222 期
相控阵雷达系统的仿真
王桃桃，万晓冬，何 杰
( 南京航空航天大学自动化学院，江苏 南京 210016)
摘要： 雷达的数字仿真及雷达仿真库的建立已经成为近年来雷达领域研究的热点。本文主要进行相控阵雷达系统的仿
斯杂波，将高斯白噪声通过给定的杂波谱密度设计的
滤波器（ 成型滤波器） 。然后对两个分别设计的相关 高斯滤波器的输出杂波取模［2］。其中成型滤波器的
设计方法就是对所希望的滤波器的频率特性作傅里
叶级数展开求得 FIＲ 滤波器的权系数。
已知 FIＲ 滤波器的频率响应为：
N －1
H（ f）
=
∑
n =0
a
n
e
关键词： 雷达; 相控阵; 信号处理
中图分类号： TP391． 9
文献标识码： A
doi: 10． 3969 / j． issn． 1006-2475． 2014． 02． 047
Simulation of Phased Array Ｒadar Systems
WANG Tao-tao，WAN Xiao-dong，HE Jie
·10
lcs
10］
2． 2． 3 杂波
由于瑞利分布瑞利杂波。产生方法是无
2014 年第 2 期
王桃桃等: 相控阵雷达系统的仿真
211
记忆非线性变换法（ ZMNL） ，原理为： 首先产生高斯
随机过程，然后经过某种非线性变换得到所求的相关
随机序列。而瑞利杂波产生原理是首先产生相关高
仿真中，在 Simulink 库中建立自己的雷达子库。 子库名为 Ｒadar_lib，包括的模块有： CFAＲ（ 恒虚警检 测） 、LFM （ 线性调 频 信 号） 、Linear _ antenna （ 线 性 阵 列） 、MTI （ 动 目 标 显 示） 、Pulse Compression （ 脉 冲 压 缩） 、Ｒe_clutter（ 杂波） 、Ｒect_antenna（ 矩形阵列） 。
真研究。首先根据相控阵雷达的组成和原理，建立相控阵雷达的仿真模型与数学模型。然后选择 Simulink 作为仿真平
台，对相控阵雷达系统进行仿真与研究。仿真的模块主要有天线模块、信号环境模块、信号处理模块以及 GUI 人机交互
界面模块。最终在 Simulink 库中生成自己的雷达子库，形成相控阵雷达系统，为后续相控阵雷达的研究奠定基础。
图 4 加窗后的脉冲压缩信号
使用脉冲压缩时通过保持脉宽不变而增加带宽， 可以使检测距离不变的同时改善距离分辨率，因为距 离分辨率与信号带宽的倒数成正比，即 ΔＲ = c /2B。 仿真中采用的带宽 B = 200 MHz，则距离分辨率为 1． 5 m。当取目标位于 80 m、99 m 和 100 m 处，如图 5 所示，此时 99 m 处和 100 m 处的两个目标无法分辨。
j2πfnT
（ 3）
对于高斯谱，滤波器频率特性满足：
| H（ f） | = exp（ － f2 /4σ2f ）
（ 4）
将上式展开成傅里叶级数形式，有：
N
H（ f）
=
∑C
n =0
n
cos
（
2πfnT）
（ 5）
其中：
Cn = 2σf T0 槡π e － 4σ2f π2T20n2
（ 6）
仿真中 FIＲ 滤波器采用直接型结构，阶数取 8，
c，其中 Ｒ 为当前时刻目标与载机的径向距离，c 为光
速。由于发射信号与目标之间有相对径向运动，所以
接收到的回波信号频率发生变化，即产生多普勒频移
fd = 2Vr / λ。信号在空间传播会有衰减，所以要进行 幅度加权。根据雷达方程，幅度衰减为：
槡 A =
Pt ·λ2 ·ＲCS / ［（
4π）
3
·Ｒ4
图 2 矩形阵列天线方向图
仿真结果可以看到第一旁瓣低于主瓣约 13 dB， 而对于多数雷达应用，是远远不够的，为了降低旁瓣 电平，还需要进行加窗处理。
2． 2 信号环境
相控阵雷达向空中或是地面发出探测信号，若发
现目标，回波信号将包含有用信息、杂波和噪声。信
号环境的仿 真 就 是 将 有 用 目 标、杂 波 和 噪 声 叠 加 起
来。
2． 2． 1 发射信号
仿真所用的发射信号为线性调频信号，它最主要
的优点是，所用的匹配滤波器对回波的多普勒频移不
敏感，即使回波信号有较大的多普勒频移，仍能用同
一个匹配滤波器完成脉冲压缩。线性调频信号可表
示为：
s（ t）
= Au（ t） sin ［2π（ f0 t +
1 2
kt2 ） ］，
t
#
T 2
式（ 1） 中，N 为天线阵元数，dx 为阵元的横向间 距，dy 为阵元的纵向间距，θ 为天线波束指向的方位 角，φ 为天线波束指向的俯仰角。仿真中依据式（ 1） ， 设波束指向方位角为 20°，俯仰角为 30°，阵元数为 30 × 30，如图 2 所示，其中 dx = dy = 0． 5λ，水平方向设 u
0引言
计算机仿真技术应用于雷达源于 20 世纪 70 年 代，国内雷达仿真起步较晚，仿真主要是基于 SPW、 Matlab、Simulink、ADS、HLA 等平台，其中 Simulink 是 一种在国内外得到广泛应用的计算机仿真工具，它支 持线性系统和非线性系统，连续和离散事件系统，或 者是两者的混合系统以及多采样率系统。ADS（ Advanced Design System） 软件可以实现高频与低频、时 域与频域、噪声、射频电路、数字信号处理电路的仿真 等。SPW（ Signal Processing Workspace） 是用于信号处 理系统设计的强有力的软件包，在雷达领域有着广泛 的应用。HLA （ High Level Architecture） 提供了基于 分布交互环境下仿真系统创建的通用技术支撑框架，
图 1 相控阵雷达系统的仿真结构图
根据相控阵雷达的工作原理及仿真结构图，设计 仿真流程如下： 首先设置参数，包括雷达参数、环境参 数和目标参数； 其次启动雷达搜索仿真，扫描开始； 接 着进入到天线模块和发射模块，产生发射信号； 然后 回波信号模块产生目标回波信号，并与杂波、噪声合 成回波信号，再通过信号处理模块处理回波信号； 最 后终端显示扫描结果，从而完成整个仿真流程。