第８卷第４期
２０１０年８月
信息与电子工程
Ｖ０１．８。Ｎｏ．４Ａｕｇ．，２０１０
ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＡＮＤＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
文章编号：１６７２－２８９２（２０１０）０４－０３９３－０５
雷达电子战仿真系统设计
毕大平１一，祝本玉２
（１．安徽省电子制约技术重点实验室，安徽合肥２３００３７；２．电子工程学院，安徽合肥２３００３７）摘
要：雷达电子战（ＲＥＷ）仿真系统是用于研究和评估多种干扰样式和干扰信号的计算机仿真
系统。本文介绍了一种采用ＶＣ＋＋与ＭＡＴＬＡＢ交互的ＲＥＷ仿真系统，该系统可以完成对雷达的压
制与欺骗干扰仿真，并对干扰效果进行初步的评估。分析了该仿真系统的基本组成、软件结构和实现方法，论述了其中涉及的若干关键技术。最后，在给定的场景下对该系统进行了仿真实验，
仿真结果验证了该系统的有效性和实用性。
关键词：雷达电子战；建模；仿真系统中图分类号：ＴＮ９７４
文献标识码：Ａ
ＤｅｓｉｇｎｏｆＲａｄａｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｗａｒｆａｒｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
ＢＩＤａ—ｐｉｎ９１”，ＺＨＵＢｅｎ—ｙｕ２
（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ
ｏｆＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＨｅｆｃｉＡｎｈｕｉ２３００３７，Ｃｈｉｎａ）
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＲａｄａｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＷａｒｆａｒｅ（ＲＥＷ）ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｒｅｓｅａｒｃｈ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲａｄａｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＷａｒｆａｒｅ；ｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
在现代战争条件下，电磁威胁环境日益复杂，干扰技术非常丰富和多样化，相应的雷达系统工作体制和抗干扰措施日益增多，使得雷达电子战（ＲＥｗ）研究日趋复杂和昂贵。为了在复杂电磁环境下分析雷达攻防对抗作战效能评估及研究有效的干扰措施，亟需一种比较通用的ＲＥＷ仿真软件平台。随着计算机技术的飞速发展，运用计算机仿真技术完成ＲＥＷ仿真平台成为可能。笔者通过多年的实践与研究，开发了一套比较通用的ＲＥＷ仿真系统，可以完成对雷达的压制与欺骗干扰仿真，并对干扰效果进行初步的评估。通过该仿真系统可以分析各种干扰样式的特性和干扰效果，针对具体的雷达可仿真得出最佳的干扰样式和参数。本文从总体上论述了该仿真系统的结构和组成，介绍了其中涉及的若干关键技术。
１仿真系统软件结构
ＭＡＴＬＡＢ是一套功能强大的数学软件，广泛应用在信号处理、数据采集、数值运算、图像处理及电子仿真、金融分析等领域。其强大的科学计算与可视化功能，简单易用的开放式可扩展环境以及面向不同领域而扩展的工具箱支持，使其在许多学科领域中成为计算机辅助设计与分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台Ｉｔ］。但是由于其编译器采用伪编译的方式，在ＭＡＴＬＡＢ中编写的程序无法脱离其工作环境而独立运行。针对这个问题，Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ公司为ＭＡＴＬＡＢ提供了应用程序接口，允许ＭＡＴＬＡＢ和其它应用程序进行数据交换，并且提供了Ｃ／Ｃ＋＋数学和图形函数库，从而其它程序设计语言可调用ＭＡＴＬＡＢ高效算法。ｃ＋＋是新一代的以面向对象概念为根本的高级程序设计语言，类封装性和模块化的构造非常适合软件的移植和维护，使用ｃ＋＋开发有助于提高
收稿日期：２００９．１１－２３：修回日期：２０１０－－０３．１８
基金项目：“十一五”国防预研基金资助项目（４１１０１０３０４０３）
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信息与电子工程
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软件工程的质量。ｖＣ＋＋是美国微软公司利用ｃ＋＋的底层机理开发的新一代编译器，并且绝大多数的软件开发包都提供了对它的接口，ＭＡＴＬＡＢ也为ｖｃ＋＋提供了多种接口【２１。
ＲＥＷ仿真系统使用具有灵活扩展能力的Ｖｃ＋＋开发友好人机界面，选择具有稳定的计算内核ＭＡＴＬＡＢ编制的算法源程序，再利用ＶＣ＋＋与ＭＡＴＬＡＢ的软件接口技术，使两者有机地结合起来。该仿真系统软件总体架构如图１所示，主界面如图２所示。
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图１仿真系统软件总体架构
图２主界面
２
ＲＥＷ仿真系统组成
为了能够真实体现雷达系统在干扰背景下的
工作情况，本仿真系统采用了基带相干信号仿真
方式，利用数字处理技术，模拟雷达从信号接收到终端显示的整个工作过程。采用基带信号处理技术，避免了中高频信号处理带来的数据量大，硬件成本高的缺点。同时，由于采用信号级的仿真方式，相对功能仿真的方式具有更准确、更直观、更真实的优点。软件的流程设计贴近真实雷达系统的工作流程，对雷达系统的各个工作环节
ＦｌｏｗｏｆｔｈｅｔａｄａｒＥＣＭｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
图３ＲＥＷ仿真系统流程图
Ｆｉｇ．３
有准确的描述。图３为ＲＥＷ仿真系统的整体流程
框图。由图３可知，仿真的过程就是一个信号数据流处理的过程，整个系统软件分为７个子系统，即：基础数据管理子系统、压制干扰信号模拟子系统、欺骗干扰信号模拟子系统、雷达目标回波模拟子系统、接收机及信号处理模拟子系统、终端显示模拟子系统和干扰效果评估子系统，下面分别介绍各子系统的基本功能。
２．１基础数据管理子系统
该子系统主要包括雷达参数设置、压制干扰参数设置、欺骗干扰参数设置、组合干扰参数设置和评估参数设置等模块，各模块所涉及的参数均在一定的约束范围内可以自由设置，具有极大的灵活性，为试验最佳干扰样式提供了方便。２．２压制干扰信号模拟子系统
该子系统主要完成对各种压制干扰信号的建模与仿真，主要包括射频噪声、噪声调频、噪声调幅、锯齿波调幅、锯齿波调频等典型的压制干扰信号ｐ】，并且可以通过灵活的参数设置，实现对雷达的瞄频、扫频以及阻塞式干扰等。扫频干扰信号参数设置界面如图４所示。
Ｆｉｇ．４Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｔｔｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｓｗｅｅｐ
ｊａｍｍｍ８
图４扫频干扰信号参数设置界面
第４期
毕大平等：雷达电子战仿真系统设计
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２．３欺骗干扰信号模拟子系统
该子系统主要完成对各种欺骗干扰信号的建模与仿真，主要包括距离假目标欺骗、距离前拖引／后拖引欺骗、速度假目标欺骗、速度前拖引／后拖引欺骗以及转发干扰等典型的欺骗干扰信号。同样可以通过参数设置，实现对雷达多批次、多方位的假目标欺骗干扰。２．４雷达目标环境及回波模拟子系统
该子系统主要完成对目标场景的设定及目标回波的模拟。目标的环境主要包括气象、地物以及海浪等杂波环境‘４１，根据雷达与目标的距离、有效反射面积和速度等实现对目标回波的仿真，并与干扰信号、噪声及杂波信号等一起构成雷达的回波信号。
２．５接收机及信号处理模拟子系统
该子系统主要对经过线性叠加过来的杂波、干扰以及目标回波信号进行时间灵敏度控制、自动增益控制、脉冲压缩、脉冲积累、动目标指示和恒虚警处理等ｔ引。虽然仿真中没有考虑射频信号的下变频处理，但将微波前端的误差影响加入到该子系统中。２．６数据处理及终端显示模拟子系统
该子系统主要完成对信号处理送过来的点迹信息进行数据凝聚、滤波、相关、航迹形成和航迹管理等处理，最终将航迹信息显示在终端显示器上【６１。终端显示器可以模拟ＰＰＩ（Ｐｌａｎ功能，如正常显、偏心显、空心显等。
２．７干扰效果评估子系统
Ｐｏｓｉｔｉｏｎ
Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）显示器的各种基本显示
该子系统主要采用功率准则、欺骗干扰成功率等，通过综合分析信号处理流程各个环节的干扰效果以及数据处理的航迹效果，最终得出所设置干扰样式对设置雷达的干扰效果。
３
仿真系统实现的关键技术
３．１ＶＣ＋＋与ＭＡＴＬＡＢ的互编程技术
由前文可知，采用具有灵活扩展能力的ｖｃ＋＋开发友好界面，选择具有稳定的计算内核ＭＡＴＬＡＢ编制的算法源程序，运用Ｖｃ＋＋与ＭＡＴＬＡＢ的互编程技术，开发出ＲＥＷ仿真系统。首先完成ＲＥＷ仿真系统涉及算法的ＭＡＴＬＡＢ程序编写工作，然后利用ＭＡＴＬＡＢ编译器将编写好的ｍ文件编译为动态链接库文件，并将该动态链接库文件导入到由Ｖｃ＋＋开发的界面程序中。Ｖｃ＋＋和ＭＡＴＬＡＢ之间的数据通信包括仿真参数设置和仿真结果输出，数据通信的方法很多，由于两者通信的数据量非常大，所以在仿真中主要采用了通过数据文件进行通信的方法来实现。进行仿真运算时，Ｖｃ＋＋首先将用户在界面中设置的各仿真参数写人参数设置文件中供ＭＡＴＬＡＢ程序读取，ＭＡＴＬＡＢ程序在设置的参数下进行仿真运算，然后将仿真结果写入结果文件供ｖｃ＋＋程序读取、处理和显示。
３．２雷达系统建模与仿真技术
对雷达系统的仿真建模，主要围绕雷达信号处理及数据处理的基本工作过程进行数学建模。根据典型雷达的系统组成，按照信号／数据处理的过程可提取相应的雷达仿真模型结构，其中许多仿真模块，特别是信号处理和数据处理模块，基本上与实际雷达系统的相应模块一一对应。比如信号处理模块包括匹配滤波和脉压处理、动目标指示、相干／非相干积累和恒虚警处理等。数据处理模块根据信号处理模块形成的点迹信息进行航迹起始、跟踪滤波与预测、数据关联和航迹形成等处理后，最终将处理的航迹信息送到ＰＰＩ显示【３’６】。对于天线、接收机、发射机等微波前端的仿真，考虑到计算机处理能力和满足仿真的主要目标，采用了简化方式，即不模拟具体过程，只是将微波前端的误差影响添加到雷达接收信号或雷达发射信号中去，同时考虑距离传输的延迟和接收机处理等响应时间，这样既达到了以比较真实的雷达模型为基础，进行雷达对抗效能评估的目的，又大大简化了仿真的难度和计算量。
由于资源调度模块是相控阵雷达区别其它雷达的重要特征，因此仿真系统中包括了自适应资源调度模块，以充分实现对相控阵体制雷达工作方式的逼真模拟。自适应调度策略是指在满足不同工作方式相对优先级的条件下，在雷达设计范围内，实时地平衡各种雷达波束请求所要求的时间、能量和计算机资源，为一个调度间隔选择一个最佳雷达事件序列的一种调度方法［７－ｓ）。仿真系统中重点考虑了４类基本的雷达事件：搜索事件、确认事件、
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信息与电子工程
第８卷
跟踪事件和失跟事件。搜索事件是指对指定空域按照波位编排表进行照射以检测目标；确认事件是指在搜索检测到目标后，发射验证波束，以确定回波来自有效目标还是虚警；跟踪事件是指对跟踪的目标进行跟踪照射和航迹相关处理；失跟事件是对失跟目标进行再次的搜索和捕获。自适应调度接着事件优先级原则及先进先出原则安排调度间隔内请求的雷达事件。仿真中自适应资源调度模块安排的搜索、确认及跟踪事件的次数如图５所示。
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图５自适应资源调度的搜索、跟踪以及确认事件的时序图
３－３干扰信号建模与仿真技术
干扰信号的产生过程比较复杂，而且牵涉到的因素很多，如果直接对干扰设备的结构进行仿真建模，不仅使仿真的难度和工作量大大增加，而且将仿真的重点转移到了干扰结构和部件功能的仿真上，反而将干扰样式的仿真置于次要地位。为此，本系统中忽略了干扰信号在硬件中产生的过程，而从结果上对信号进行仿真，也就是运用某种数学方法并考虑到干扰设备中某些环节的影响，产生和实际具有相似特征和形式的干扰信号。这样的信号在输入到雷达信号处理系统后产生的效果和实际的干扰信号产生的效果基本相同。该仿真系统对噪声调幅、噪声调频、锯齿波调频、宽带阻塞、窄带瞄准、杂乱脉冲、组合干扰等１１种压制信号以及距离欺骗、距离拖引、距离＋速度相关／不相关拖引、多普勒闪烁等１１种欺骗信号进行了建模与仿真［３－４１。
３．４综合评估准则的应用
雷达干扰效果评估是一个复杂的研究领域，至今没有一个全面的统一的实用准则和方法。目前，压制干扰的评估准则有信息准则、效率准则、功率准则、时问准则等，但均以干扰／信号的功率比为基础而衍生，为此以“功率准则”为基础，综合考虑接收机前端及信号处理输出端的峰值干信比和均值干信比以及受压制后雷达检测的目标个数等进行压制干扰效果评估。同样在制定欺骗干扰评估准则时，综合考虑了接收机前端及信号处理输出端的峰值干信比和均值干信比、最大欺骗距离与雷达分辨力的比值以及欺骗的假目标个数等。上述各因子在评估压制／欺骗干扰效果时各占一定的权值，通过对仿真结果进行综合考虑，使干扰效果的评估更具合理性和可信性。
４仿真实验结果
选择干扰对象为“爱国者”相控阵雷达，其基本参数为：频率５．５ＧＨｚ，带宽１ＭＨｚ，脉宽８０¨ｓ，天线主瓣增益４０ｄＢ，发射功率６００ｋＷ。自卫式干扰机选择噪声调频干扰信号，干扰机发射功率
为２０Ｗ，干扰机天线增益为１５ｄＢ，干扰机距离雷达２００ｋｍ。图６给出了该干扰场景下的干扰效
果评估结果，由图６可知，接收机前端的干信比为６１．９６ｄＢ，接收机处理后的干扰比为３５．９４ｄＢ。由于干扰比很大，起到了很好的压制效果，所以此时恒虚警处理的目标数为２２４个，从而给出了干扰等级为３级（及重度干扰）的评估结果。
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图６干扰效果评估结果
（下转第４０６页）
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信息与电子工程
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作者简介：
高
敏（１９８４一），女，河南省驻马店市人，
郭业才（１９６２一），男，安徽省安庆市人，教授，博士生导师，研究方向为水声信号处理、通信信号处理、高阶谱分析、系统仿真等．
杨
超（１９８５一），男，江西省吉安市人，在读
在读硕士研究生，研究方向为智能信号处理与通信系统．ｅｍａｉｌ：ｇａｏｍｉｎｌ２２１３２８＠１６３．ｃｏｎＬ
硕士研究生，研究方向为小波盲均衡．
（上接第３９６页）
５
结论
采用Ｖｃ＋＋与ＭＡＴＬＡＢ开发的ＲＥＷ仿真系统为研究雷达的抗干扰能力和干扰信号对雷达的干扰能力提供了
一个较好的试验平台。由于该仿真系统能够比较逼真地模拟雷达接收、信号／数据处理和终端航迹形成的过程以及干扰信号对各个处理过程的影响效果，并运用综合评估准则对干扰效果进行了评估，因此其仿真结果具有较高的真实性和可靠性，具有较高的应用价值。
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ｍｕｈｉｆｕｎｃｔｉｏｎｒａｄａｒ
ｔｏ
ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｃｙ，ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ１９９４ＩＥＥＥ
ＮａｔｉｏｎａｌＴｅｌｅｓｙｓｔｅｍｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．ＳａｎＤｉｅｇｏ，ＣＡ：［ｓ．ｎ．】，１９９４：６７－７０．
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作者简介：
毕大：平（１９６５一），男，安徽省桐城市人，教授，主要研究方向为电子对抗侦察和干扰新技术研究等．ｅｍａｉｌ：ＢＤＰＥＥＩ＠１６３．ＣＯＭ．
祝本：ｔ；（１９８１一），男，安徽省太和县人，在读博士研究生，主要研究方向为雷达信号处理及干扰技术研究．
雷达电子战仿真系统设计
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
毕大平， 祝本玉， BI Da-ping， ZHU Ben-yu
毕大平,BI Da-ping(安徽省电子制约技术重点实验室,安徽,合肥,230037;电子工程学院,安徽,合肥,230037)， 祝本玉,ZHU Ben-yu(电子工程学院,安徽,合肥,230037)信息与电子工程
INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING2010,08(4)7次
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引用本文格式：毕大平. 祝本玉. BI Da-ping. ZHU Ben-yu 雷达电子战仿真系统设计[期刊论文]-信息与电子工程2010(4)