題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 相控陣?yán)走_(dá)模擬器研制
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 雷達(dá)模擬器主要作用是充當(dāng)雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和雷達(dá)數(shù)據(jù)處理算法調(diào)試和驗(yàn)證的試驗(yàn)平臺(tái)，縮短了研制周期，節(jié)約了費(fèi)用。針對(duì)用戶對(duì)模擬器系統(tǒng)工作環(huán)境提出的可視化的要求，我們將MapObjects組件技術(shù)應(yīng)用到雷達(dá)模擬器中，在VC環(huán)境下結(jié)合Windows編程技術(shù)開發(fā)一套功能完善的雷達(dá)模擬器軟件. 雷達(dá)模擬器系統(tǒng)的仿真對(duì)象包括雷達(dá)、目標(biāo)和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。為實(shí)現(xiàn)雷達(dá)模系統(tǒng)全方位的仿真，并達(dá)到可視化效果我們攻克了以下關(guān)鍵技術(shù)：1，由于信息設(shè)置和量測(cè)信息產(chǎn)生是在不同的坐標(biāo)系完成的，仿真時(shí)涉及到頻繁的坐標(biāo)變換。模擬器涉及到的坐標(biāo)系有雷達(dá)極坐標(biāo)，雷達(dá)直角坐標(biāo)，地心空間直角坐標(biāo)和大地地理坐標(biāo)，因此必須解決它們之間的轉(zhuǎn)換；2，為了產(chǎn)生近似雷達(dá)真實(shí)的探測(cè)信息，必須對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，雜波，干擾，箔條，天氣影響進(jìn)行很好的數(shù)學(xué)建模和仿真；3，仿真中，時(shí)間管理也是非常重要的技術(shù)。所研制的雷達(dá)模擬器具有以下功能: (1)基于真實(shí)的地理信息，實(shí)現(xiàn)了相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的全方位仿真；(2) 精確對(duì)各仿真對(duì)象建模，并依據(jù)各類模型產(chǎn)生了所需要的雷達(dá)量測(cè)信息，最終以圖像和數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)顯示；(3) 直觀、快速地表現(xiàn)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理算法的性能以及雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性 ，支持評(píng)估與測(cè)試；(4) 具有操作簡(jiǎn)便的平臺(tái)，可靈活的設(shè)置仿真對(duì)象的參數(shù)，并將其對(duì)雷達(dá)工作的影響動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的表現(xiàn)出來；(5)具有HLA仿真接口，能夠接受外部劇情和向外部發(fā)送雷達(dá)情報(bào)，充當(dāng)戰(zhàn)場(chǎng)大系統(tǒng)仿真的主要成分。
- 詳細(xì)介紹：
- 雷達(dá)模擬是指以一定的方式仿真模擬雷達(dá)工作過程，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境以及目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)過仿真的綜合處理，最終生成近似實(shí)際雷達(dá)的回波信號(hào)或量測(cè)數(shù)據(jù)。雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和雷達(dá)數(shù)據(jù)處理算法的研制，通常都需要一個(gè)漫長(zhǎng)的調(diào)試和驗(yàn)證過程，才能完善其性能滿足實(shí)際雷達(dá)系統(tǒng)的要求。如果通過真實(shí)數(shù)據(jù)即外場(chǎng)試驗(yàn)來進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證，不僅會(huì)耗費(fèi)很多的成本，還會(huì)影響研制進(jìn)度。即便如此，對(duì)于很多研究工作者來說，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的機(jī)會(huì)也很難得到。目前解決這個(gè)問題的主要方法就是對(duì)雷達(dá)進(jìn)行模擬。 戰(zhàn)場(chǎng)仿真大系統(tǒng)在科研試驗(yàn)，軍事訓(xùn)練等方面具有重要的意義，是目前的研究熱點(diǎn)，而雷達(dá)是現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上不可替代的眼睛。在戰(zhàn)場(chǎng)仿真大系統(tǒng)中，如C4ISR仿真大系統(tǒng)，模擬的雷達(dá)情報(bào)是重要的信息源，所以必須對(duì)雷達(dá)進(jìn)行模擬。 雷達(dá)模擬器是雷達(dá)模擬的集成形式，它可完整地模擬雷達(dá)的各項(xiàng)性能，既具有操作簡(jiǎn)單的界面，方便研究人員操作，又能比較逼真的給出雷達(dá)的模擬數(shù)據(jù)和跟蹤航跡，具有實(shí)時(shí)模擬雷達(dá)的主要功能和工作過程，以及對(duì)目標(biāo)的探測(cè)性能的功能，可為雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供模擬的雷達(dá)情報(bào)和為雷達(dá)數(shù)據(jù)處理算法研究人員提供仿真數(shù)據(jù)支持和評(píng)估環(huán)境，因此其主要作用是充當(dāng)雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和雷達(dá)數(shù)據(jù)處理算法調(diào)試和驗(yàn)證的試驗(yàn)平臺(tái)，縮短了研制周期，節(jié)約了費(fèi)用，同時(shí)能夠充當(dāng)戰(zhàn)場(chǎng)仿真大系統(tǒng)的重要組成部分。 目前以軟件方式對(duì)相控陣?yán)走_(dá)進(jìn)行模擬的研究工作主要存在以下缺陷： 1、模擬不直觀，大部分雷達(dá)模擬工作只停留在數(shù)據(jù)層次，或者是在雷達(dá)極坐標(biāo)系下的簡(jiǎn)單圖形方式； 2、模擬不完善，很多工作只是實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)系統(tǒng)中的某個(gè)對(duì)象的仿真. 通過調(diào)研和查閱資料深入了解相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的工作原理及掃描特點(diǎn)后，我們采用面向?qū)ο缶幊趟枷?，模塊化設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，將相控陣?yán)走_(dá)模擬器設(shè)計(jì)成四個(gè)模塊，即仿真想定，雷達(dá)模擬，仿真顯示和接口部分。仿真想定模塊主要用于設(shè)置并產(chǎn)生劇情信息；雷達(dá)模擬模塊設(shè)計(jì)主要用于模擬雷達(dá)工作過程；仿真顯示模塊設(shè)計(jì)用于以圖像或數(shù)據(jù)的形式顯示雷達(dá)工作狀態(tài)和參數(shù)以及量測(cè)數(shù)據(jù)，跟蹤結(jié)果等雷達(dá)探測(cè)信息；軟件還可通過接口接收外部輸入的劇情信息和向外部傳輸模擬器產(chǎn)生的雷達(dá)探測(cè)信息，確保相控陣?yán)走_(dá)模擬器可應(yīng)用于大型戰(zhàn)場(chǎng)仿真系統(tǒng)。最后為了使得模擬器系統(tǒng)工作環(huán)境達(dá)到可視化的效果，將MapObjects組件技術(shù)應(yīng)用到雷達(dá)模擬器中，在VC環(huán)境下結(jié)合Windows編程技術(shù)開發(fā)模擬器軟件。 雷達(dá)模擬器系統(tǒng)的仿真對(duì)象包括雷達(dá)、目標(biāo)和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。為實(shí)現(xiàn)雷達(dá)模系統(tǒng)全方位的仿真，并達(dá)到可視化效果我們攻克了以下關(guān)鍵技術(shù)：1，由于信息設(shè)置和量測(cè)信息產(chǎn)生是在不同的坐標(biāo)系完成的，仿真時(shí)涉及到頻繁的坐標(biāo)變換。模擬器涉及到的坐標(biāo)系有雷達(dá)極坐標(biāo)，雷達(dá)直角坐標(biāo)，地心空間直角坐標(biāo)和大地地理坐標(biāo)，因此必須解決它們之間的轉(zhuǎn)換；2，為了產(chǎn)生近似雷達(dá)真實(shí)的探測(cè)信息，必須對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，雜波，干擾，箔條，天氣影響進(jìn)行很好的數(shù)學(xué)建模和仿真；3，仿真中，時(shí)間管理也是非常重要的技術(shù)。所研制的雷達(dá)模擬器具有以下功能: (1)基于真實(shí)的地理信息，實(shí)現(xiàn)了相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的全方位仿真；(2) 精確對(duì)各仿真對(duì)象建模，并依據(jù)各類模型產(chǎn)生了所需要的雷達(dá)量測(cè)信息，最終以圖像和數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)顯示；(3) 直觀、快速地表現(xiàn)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理算法的性能以及雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性 ，支持評(píng)估與測(cè)試；(4) 具有操作簡(jiǎn)便的平臺(tái)，可靈活的設(shè)置仿真對(duì)象的參數(shù)，并將其對(duì)雷達(dá)工作的影響動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的表現(xiàn)出來；(5)具有HLA仿真接口，能夠接受外部劇情和向外部發(fā)送雷達(dá)情報(bào)，充當(dāng)戰(zhàn)場(chǎng)大系統(tǒng)仿真的主要成分。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 雷達(dá)模擬器是雷達(dá)模擬的集成形式，主要作用是充當(dāng)雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和雷達(dá)數(shù)據(jù)處理算法調(diào)試和驗(yàn)證的試驗(yàn)平臺(tái)，同時(shí)能夠充當(dāng)戰(zhàn)場(chǎng)仿真大系統(tǒng)的重要組成部分。 通過調(diào)研和查閱資料深入了解相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的工作原理及掃描特點(diǎn)后，我們采用面向?qū)ο缶幊趟枷?，模塊化設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，將相控陣?yán)走_(dá)模擬器設(shè)計(jì)成四個(gè)模塊，即仿真想定，雷達(dá)模擬，仿真顯示和接口部分。最后將MapObjects組件技術(shù)應(yīng)用到雷達(dá)模擬器中，在VC環(huán)境下結(jié)合Windows編程技術(shù)開發(fā)模擬器軟件。 為實(shí)現(xiàn)雷達(dá)模系統(tǒng)全方位的仿真，我們攻克了以下關(guān)鍵技術(shù)：1，模擬器涉及到的坐標(biāo)系有雷達(dá)極坐標(biāo)，雷達(dá)直角坐標(biāo)，地心空間直角坐標(biāo)和大地地理坐標(biāo)，因此必須解決它們之間的轉(zhuǎn)換；2，為了產(chǎn)生近似雷達(dá)真實(shí)的探測(cè)信息，必須對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行很好的數(shù)學(xué)建模和仿真；3，仿真中，時(shí)間管理也是非常重要的技術(shù)。所研制的雷達(dá)模擬器具有以下功能: (1)基于真實(shí)的地理信息，實(shí)現(xiàn)了相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的全方位仿真；(2) 精確對(duì)各仿真對(duì)象建模，并依據(jù)各類模型產(chǎn)生了所需要的雷達(dá)量測(cè)信息，最終以圖像和數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)顯示；(3) 直觀、快速地表現(xiàn)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理算法的性能以及雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性 ，支持評(píng)估與測(cè)試；(4) 具有操作簡(jiǎn)便的平臺(tái)，可靈活的設(shè)置仿真對(duì)象的參數(shù)，并將其對(duì)雷達(dá)工作的影響動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的表現(xiàn)出來；(5)具有HLA仿真接口，能夠接受外部劇情和向外部發(fā)送雷達(dá)情報(bào)，充當(dāng)戰(zhàn)場(chǎng)大系統(tǒng)仿真的主要成分。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前以軟件方式對(duì)相控陣?yán)走_(dá)進(jìn)行模擬的研究工作主要存在以下缺陷： 1、模擬不直觀，大部分雷達(dá)模擬工作只停留在數(shù)據(jù)層次，或者是在雷達(dá)極坐標(biāo)系下的簡(jiǎn)單圖形方式； 2、模擬不完善，很多工作只是實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)系統(tǒng)中的某個(gè)對(duì)象的仿真. 完整的相控陣?yán)走_(dá)模擬器應(yīng)能夠完成雷達(dá)工作過程，目標(biāo)以及目標(biāo)航跡，雜波、干擾和噪聲等戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的模擬。近年來，由于基于相控陣體制的新型雷達(dá)不斷涌現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室急需相應(yīng)的模擬器平臺(tái)支持信息處理算法的驗(yàn)證和調(diào)試；為戰(zhàn)場(chǎng)仿真大系統(tǒng)提供雷達(dá)情報(bào)。我們團(tuán)隊(duì)基于相控陣?yán)走_(dá)工作的一般原理，研制了一套功能完善的相控陣?yán)走_(dá)模擬器，應(yīng)用MapObjects矢量圖操作組件，結(jié)合Windows編程技術(shù)編制了專業(yè)的模擬器軟件。軟件實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、想定目標(biāo)和雷達(dá)工作的仿真模擬功能，使得系統(tǒng)工作環(huán)境達(dá)到可視化效果，能夠充當(dāng)調(diào)試和驗(yàn)證信息處理算法的工具，并設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)仿真通信接口HLA，接受外部劇情和發(fā)送雷達(dá)情報(bào)，可作為戰(zhàn)場(chǎng)仿真大系統(tǒng)的重要組成部分。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2009年5月，在校內(nèi)“三航杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽獲一等獎(jiǎng)。 2009年6月，在省“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽獲一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 作品按照特定型號(hào)雷達(dá)的要求進(jìn)行完善后已經(jīng)用于實(shí)際的科研工作。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 可以作為產(chǎn)品轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 軟件演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 模擬器的特點(diǎn)有：(1)逼真的仿真環(huán)境，仿真時(shí)可以融入真是的地理信息；(2)靈活的操作界面，模擬器可以圖像和數(shù)據(jù)的形式設(shè)置對(duì)象參數(shù)，動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的顯示各種信息；(3)完備的環(huán)境模型，對(duì)雜波、噪聲、電子干擾等戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境因素，比較精確的根據(jù)不同的環(huán)境對(duì)每種因素建立了模型；(4) 模塊化封裝，將雜波、電子干擾、坐標(biāo)變換等處理程序封裝成了類庫(kù)，通過接口調(diào)用，可以方便地應(yīng)用到其它系統(tǒng)的仿真；(5)開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有HLA仿真接口，可接受外部劇情和向外部發(fā)送雷達(dá)情報(bào)。 模擬器的應(yīng)用前景有： 1、充當(dāng)驗(yàn)證和調(diào)試?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理算法的試驗(yàn)平臺(tái)，直接減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的科研費(fèi)用，縮短研制周期； 2、通過通信接口，在外部驅(qū)動(dòng)仿真模式下可充當(dāng)C4ISR仿真大系統(tǒng)的重要組成部分； 3、遵循了相控陣體制雷達(dá)的一般原理，可作為內(nèi)核進(jìn)行二次開發(fā)，研制出符合特定型號(hào)雷達(dá)特性和 要求的模擬器； 4、教學(xué)應(yīng)用軟件，模擬器形象展現(xiàn)了雷達(dá)的工作過程，幫助初學(xué)者直觀的理解相控陣?yán)走_(dá)工作的基本原理。
同類課題研究水平概述
- 根據(jù)不同的需求，雷達(dá)模擬主要有兩種基本方法：相干視頻信號(hào)模擬和功能模擬。 功能模擬就是根據(jù)雷達(dá)工作方式，工作機(jī)理以及工作參數(shù)和位置等配置信息，結(jié)合目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模型和雜波，氣象和干擾等戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境模型生成近似實(shí)際雷達(dá)的量測(cè)數(shù)據(jù)。 功能模擬不需要利用信號(hào)的各種相位信息，只要建立的目標(biāo)模型，雜波模型，干擾模型和氣象模型足夠精確，也能夠很好的模擬出雷達(dá)的實(shí)際量測(cè)數(shù)據(jù)，并且它造價(jià)便宜，使用方便，實(shí)用性很強(qiáng)。 自從1994年雷達(dá)Benchmark問題[1]被提出以來，W. D. BLAIR 等人不斷的豐富總結(jié)，完善, 拓展了該問題。文獻(xiàn)[1]詳細(xì)的給出了雷達(dá)的測(cè)距，測(cè)角等函數(shù)。這些函數(shù)成為了雷達(dá)功能模擬的基礎(chǔ)。 雷達(dá)的功能模擬器通常采用軟件的形式實(shí)現(xiàn)，是功能模擬器的集成形式。 近年來，國(guó)內(nèi)在功能級(jí)相控陣?yán)走_(dá)模擬器研制方面也有不少的研究。文獻(xiàn)[2]中，對(duì)作為空戰(zhàn)評(píng)估系統(tǒng)的一部分的雷達(dá)進(jìn)行了粗略的功能級(jí)模擬。文獻(xiàn)[3]僅在功能上對(duì)干擾進(jìn)行了模擬。文獻(xiàn)[4]在功能上純軟件地實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的模擬。文獻(xiàn)[5]用matlab構(gòu)建了一套比較完整的功能級(jí)雷達(dá)模擬器。從這些文獻(xiàn)可以看出，目前以軟件方式對(duì)相控陣?yán)走_(dá)進(jìn)行模擬的研究工作主要存在以下缺陷： 1、模擬不直觀，大部分雷達(dá)模擬工作只停留在數(shù)據(jù)層次，或者是在雷達(dá)極坐標(biāo)系下的簡(jiǎn)單圖形方式； 2、模擬不完善，很多工作只是實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)系統(tǒng)中的某個(gè)對(duì)象的仿真，如文獻(xiàn)[4]涉及的仿真對(duì)象只有雜波和雷達(dá)，文獻(xiàn)[5]中只有干擾模擬。 [1] W. D. BLAIR.G. A. WATSON Y. BAR-SHALOM. .Benchmark for Radar Allocation and Tracking in ECM. Fellow, IEEE .University of Connecticut [2] 楊樂平.多機(jī)空戰(zhàn)對(duì)抗評(píng)估系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì). 國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2003.7, 25(1)：40-44. [3] 潘志明,郭曉宇.機(jī)載 PD 雷達(dá)多目標(biāo)/干擾模擬仿真系統(tǒng)研究. 現(xiàn)代雷達(dá).2003.2:9-11 [4] 葉 涓.可視化目標(biāo)模擬器軟件在機(jī)載雷達(dá)中的應(yīng)用.現(xiàn)代雷達(dá).2002:17-20 [5] 賴真琴.機(jī)載雷達(dá)多目標(biāo)軟件仿真. 研究與開發(fā).2004.6:113-118
