基于STK的雷達仿真與處理系統的研究與實現

(武漢輕工大學 湖北 武漢 430023)

一、系統概述

雷情仿真與處理系統是針對指揮信息系統提供雷達情報模擬以及指揮信息系統本身對于雷達情報進行接收、轉換、存儲、融合等處理的功能模塊。

雷情仿真是通過建立場景想定，模擬一個或多個雷達設備對目標進行跟蹤并持續輸出雷達情報數據，具備劇情生成、仿真推演等功能。同時依據指揮信息系統的接口需求，提供仿真數據接口格式化輸出。

雷情處理首先根據約定的接口接收多雷達上報的雷達情報數據，對收到的雷達情報數據進行分析處理對目標進行編批操作，一方面送給前端顯示，另一方面將數據存入服務器的數據庫中。然后根據雷達目標的航跡信息，進行識別判定，將同一目標進行融合并送顯。

二、系統設計

(一)系統需求

雷情仿真子系統通過仿真建模以及相應的數據包生成，向指揮信息系統發送雷達情報格式數據報，指揮信息系統內部的雷情數據接收模塊接收到雷情數據后，將其送到雷達情報解析模塊并將數據存入指揮控制系統的數據庫服務器中，航跡編批產生按批次的航跡點數據，航跡點數據送到航跡融合處理模塊，航跡融合處理模塊根據融合模型，產生出融合后的航跡、航線、批次等信息。系統將各類航跡數據存入數據庫后，可以接收歷史航跡的查詢顯示。

圖1 整體邏輯圖

(二)模型設計

1.艦船模型/XXY_D_JCMX

根據艦船的基本特征進行系統建模，可以設置艦船的相關參數和軌跡曲線，基礎坐標系以CGCS-2000坐標系為準，為HQ綜合處理系統提供測控目標。艦船的基本屬性有名稱、標識、AIS關聯標識、ADS-B關聯標識、國籍、屬性(敵、我、友方、中立、民用、不明)和機舷號。

艦船模型能夠設置其軌跡上關鍵點的經度、緯度、高程、速度、加速度和旋轉半徑，能夠根據一般運動學定律計算出軌跡曲線。同時，能夠提供快捷設置典型目標運動形態的功能，如編隊運動、分合批、典型機動運動(8字形轉彎)等。

2.飛機模型/XXY_D_FJMX

根據飛機的基本特征進行系統建模，可以設置飛機的相關參數和軌跡曲線。飛機的基本屬性包括名稱、標識。

對于飛機模型，能夠設置其軌跡上關鍵點的經度、緯度、高程、速度、加速度和旋轉半徑，能夠根據一般運動學定律計算出軌跡曲線。

仿真時，能根據場景建模時設置的飛機模型不同參數來計算軌跡曲線，基礎坐標系以CGCS-2000坐標系為準，為處理系統提供測控目標。

3.傳感器模型/XXY_D_JZMX

根據傳感器的基本特征進行系統建模，可以設置傳感器的相關參數，是雷達模型的附屬對象。傳感器的基本屬性包括名稱、標識和坐標(經度、緯度、高程)、地面高度。一個傳感器可以有多個雷達設備。

4.雷達模型/XXY_D_LDMX

雷達測量設備通過檢測回波的延時、相位、幅度、頻率等參數來確定目標的方位角、俯仰角、斜距和速度等參數。根據雷達的基本特征建立相應的仿真模型。以軌跡曲線為模型輸入，設備輸出的測量元素為方位角、俯仰角、距離及其速度,為處理系統提供雷達觀測數據。

(三)執行方案

一般場景建模步驟如下：

1.新建場景，確定仿真起止時間、仿真步長等相關仿真運行信息。

2.根據艦船模型，飛機模型和導彈模型，選擇所需仿真的仿真目標(多個)，并設置相關屬性及曲線軌跡點。

3.根據傳感器模型和雷達模型，建立傳感器和雷達，并設置相關初始化參數。初始化參數包括傳感器的坐標位置，雷達的基本屬性(雷達類型、探測范圍、飛點丟點注入率、掃描周期、探測精度、跟蹤類型和跟蹤目標)和誤差方程延遲擾動和特定的飛點丟點注入等信息。

4.仿真場景建模后可以保存為文件，供后期維護使用，包括打開、另存為、關閉等功能。

三、結束語

本系統目前實現了雷情仿真的部分功能，后續會完善全部功能。建議以后開發類似系統可以參考本系統的設計思想和算法，能大大縮短軟件開發的周期,提高軟件開發的效率。