空情數據融合仿真驗證系統的設計與實現

郭妍利

摘要：為不斷驗證和改進融合系統的融合算法，針對空情數據融合的定量評估問題，該文設計并實現了一個空情數據融合仿真驗證系統。系統采用組件化技術架構，通過對仿真要素靈活規劃，構建防空網;根據規劃劇情產生精確的雷達仿真數據;建立反映實戰需求的融合評估指標體系;構建了一套逼近實戰環境的空情數據融合仿真驗證系統。仿真實驗和實際數據運行結果表明，該系統仿真場景逼近實戰環境，評估結果合理可信。

關鍵詞：組件化技術架構;劇情制作;雷達仿真;融合評估

中圖分類號：TN957.7? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）13-0213-02

1 概述

防空情報數據融合是防空系統的重要功能，但對空情數據融合的評價基本還屬于定性評價階段，缺乏體系化的定量評價手段。本文針對空情數據融合的定量評估問題，設計并實現了一個空情數據融合仿真驗證系統，通過構建模擬仿真環境，仿真實戰環境下的地理環境、電磁環境和數據傳輸過程，采集各仿真節點的數據，定量計算空情數據融合系統的融合的性能指標。該系統為空情數據融合提供了性能評估驗證環境，為空情數據融合功能性能的提升提供了改進方向和依據，對提高空情信息融合評判方法的科學化水平具有重要意義。

2 系統原理

劇情制作產生模擬劇情并以數據庫的形式存儲在計算機中，根據用戶需求自動或手動選擇劇情文件;導調與監控讀取劇情文件，依據劇情想定信息對雷達進行陣地部署及雷達組網方式和通信信道配置，并將劇情仿真參數及控制信息發送給傳感器仿真;傳感器仿真接收到劇情制作信息后，能夠按照時間比例進行情報信息仿真輸出;通信組網仿真軟件接收到傳感器仿真發送的雷達情報信息，建立相應通信網絡協議、設備、節點等模型，并根據組織應用搭建相應網絡拓撲場景，將各個雷達模擬器發送的信息發送至空情融合接入軟件、綜合態勢顯示軟件及性能評估軟件;融合處理軟件接收到通信組網仿真軟件發送的各個雷達的原始點跡和原始航跡等信息，對不同雷達情報信息進行融合處理，并將融合后的航跡信息發送至性能評估軟件進行融合評估;性能評估軟件接收通信組網仿真軟件發送的雷達原始航跡信息、導調與監控軟件發送的目標真值信息、空情融合軟件發送的融合航跡信息，對融合處理過程進行融合評估，并將評估結果以圖-表的形式進行評估結果顯示。

3 系統實現

3.1 劇情制作

劇情制作主要包括四個方面，雷達部署、雷達設置、環境設置和目標設置。其中：

（1）雷達部署，能夠依據測試想定，對雷達進行陣地部署，配置雷達組網方式和通信信道;

（2）雷達設置包括雷達型號、參數和位置設置，確定雷達模擬器的參數，用于目標探測目標計算;

（3）環境設置包括對地理環境和電磁環境的設置兩部分，地理環境采用數字地圖進行計算，具備遮蔽計算能力，電磁環境包括有源無源干擾，具備干擾樣式、干擾參數設置能力;

（4）目標設置主要設置目標的運動參數和運動軌跡，并按時間關系對目標每個時刻的具體位置進行推演。

3.2 雷達模擬

雷達模擬依據劇情，模擬雷達探測過程，產生雷達探測點跡和航跡。為保證評估結果的準確性和有效性，雷達模擬要求與實際雷達的探測特性和航跡數據分布特性一致。根據雷達參數計算波束與目標的匹配關系，當天線與目標交會時，分別計算目標、雜波、干擾和噪聲的能量，根據雷達威力模型（遮蔽、模式、參數、方向圖等）計算目標的發現概率，主要考慮的模型包括：

（1）天線（波束）交會計算模型，判斷目標是否被天線掃描到;

（2）遮蔽計算模型，根據地理環境計算目標是否被遮蔽;

（3）目標能量計算模型，計算目標到達天線的反射能量;

（4）雜波能量計算模型，計算雜波達到雷達天線的能量;

（5）噪聲能量計算模型，計算噪聲的能量;

（6）干擾能量計算模型，判斷干擾的有效性，計算干擾到達雷達天線頭的能量;

（7）信噪比計算模型，由目標能量、雜波能量、噪聲能量和干擾能量，計算目標的信雜噪比、信干比;

（8）發現概率計算模型，計算目標發現概率，判斷雷達是否發現目標;

（9）分辨率計算模型，根據分辨率指標判斷目標是否輸出。

雷達模擬的運行流程圖如圖2所示。

3.3 融合評估

融合評估主要是對融合航跡的評估，完成評估的指標體系建立，評估指標的計算方法確定，評估數據采集，數據記錄和導入、評估指標體系計算，評估結果展示及評估報告自動生成等功能。融合評估指標體系包括系統評估和航跡質量評估兩個方面。系統評估包括航跡漏情率、虛情率、識別率、處理時延、空情處理容量和空情處理強度等指標;航跡質量包括航跡起始、航跡相關及航跡濾波三方面的內容。

4 仿真實驗結果

根據上述設計原理進行系統仿真，仿真結果如下圖所示，仿真結果和實際應用結果表明，該試驗驗證仿真系統仿真原理和流程設計正確，可以用于對空情數據融合系統進行性能評價。

5 結語

本文通過對仿真要素規劃，構建防空網，根據規劃劇情產生仿真數據，構建了一套逼近實戰環境的空情信息融合仿真驗證系統，并建立了反映實戰需求的融合指標體系。該系統為空情數據融合提供了性能評估驗證環境，能夠通過編輯不同的劇情場景，對不同融合算法結果進行評估。

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【通聯編輯：代影】