航管雷达模拟

航管雷达模拟
航管雷达模拟

民航应用系统综合实践报告专业:信息与计算科学

班级:信息0801

姓名:邱瑞

学号: 20080512025

日期: 2011.9.4

实践报告——DRS航管雷达模拟

DRS航管雷达模拟是中国民用航空总局支持的重大系列研究项目。民航飞行学院和四川大学联合承担,目的是研制我国自己的航管雷达模拟机系统,它是我国空中交通管制现代化急需的少型关键装备。是一种大型的网络化的计算机图象图形仿真系统,能够逼真地对一次、二次空管雷达和空中交通场景进行实时仿真,从而为空中交通管制人员训练提供模拟现实的环境。在实时通信局域网、分体式图形生成环境、多任务实时并发技术和空管动态仿真模型等方面有重大创新,达到国际先进水平,已在全国各空管中心和民航院校推广。

航管雷达模拟机采用了计算机图形仿真技术、虚拟现实技术,使管制员能在一个模拟的飞行状态下管制飞机,极大地避免了真实管制训练中的飞行风险,训练成本也显著降低。航管雷达模拟机数据库对整个模拟管制所需数据进行生成与管理,所有数据都以二进制文件方式存储在硬盘上供整个系统访问。

由四川大学和中国民航飞行学院联合研制的DRS 系列航管雷达模拟机,采用计算机技术、系统仿真技术、电子和机械技术等逼真地再现航空雷达管制的实际工作环境,用于雷达管制人员的培训和技能强化,以及空域辅助设计。DRS 系列航管雷达模拟机的研制填补了国内空白,其技术达到国际先进水平。本文着重介绍了DRS航管雷达模拟机管制训练系统的组成和其开发语言等。

航管雷达模拟机系统完全符合ICAO及我国民航空中交通管制的各项标准和规范要求,很好地适应了民航的实际需求。该系统具有以下技术特点:1. 系统采用新型"影子飞行"建模技术并吸纳军民航空管专家经验知识,构造了具有高精确度和逼真度的航空器运动仿真模型。2. 系统提供模拟真实系统(欧洲猫、雷神、Telephonics等)的雷达管制和飞行情报显示人机界面并可选,实现了终端管制显示和操作与真实系统的最大程度仿真,大大提高了训练效果。3. 系统实现了参照国外及国内话音通信设备的功能、界面和操作的全数字式仿真话音通讯系统;并通过集成国际领先的语音识别及合成引擎实现了管制话音指令的自动识别(识别率达90%以上)和应答话音的自动合成功能,实现了自动模拟机长,提高了训练效率,达到了实用的效果。。4. 系统可仿真单/综合雷达航迹、一/二次雷达点迹和航迹、飞行情报、气象情报、航空情报等各种信号,并能够提供符合ICAO及我国民航相关规定的各种训练科目。系统还能够与CDZS DTS系列塔台模拟机无缝集成,实现大规模、大范围、全面的综合训练。5. 系统提供了功能强大、使用便捷的训练数据准备工具。包含了当前国内最完备的航空器性能数据,能够建立全国或局部空域背景图集、标准飞行过程、飞行计划等,能够

设置训练所涉及的雷达类型和参数、地面和天气杂波以及风、云等气象参数等;还能自动导入数字地图(如CAD)等。 6. 系统能接收和处理国内各种航管雷达数据(Thomson、Raytheon 、Alenia等等)和民航AFTN数据,实时再现当前的真实空情,既可用于管制员培训,又可作为航管应急备份系统。7. 系统能够将实时或历史记录的雷达和飞行情报数据经安全评估系统分析后自动提取并转换为模拟训练科目等。8. 系统集成了机场地面管制模拟训练,提供机场场面监视雷达训练仿真,实现塔台与进近管制进行多席位协调培训。9. 系统提供了从开机、启动训练、修改训练参数、结束训练到关闭整个系统的全过程图形化员监视和控制,并能够对训练全过程进行记录,控制训练进行在线回滚和事后回放。10. 系统提供符合人机工程学的仿欧洲猫或用户定制的受训管制员席位机架,新型模拟机长机架和控制台机架,以及服务器机柜等。

DRS航管雷达模拟机管制训练系统由数据库、服务器、模拟管制员席位、模拟机长位、中心机。其各功能如下:

1、数据库

数据库的功能是对整个航管雷达模拟机数据的生成与管理。

2、服务器

服务器是系统的核心席位。通过仿真模型模拟生成训练过程中的模拟目标,所有的数据都在服务器上进行处理,并发往各个席位。并且可以监控各个模拟空中交通管制人员席位和各个模拟机长席位所有的动作和过仿真模型模拟生成训练过程中的模拟目标。

3、模拟管制员席位

模拟管制位带有一个显示器用于显示实时雷达视频图像(可显示管制边界边界和机场平面图),一个辅助屏幕用于显示天气情况和机场情况和一些用来放飞行进程单的小盒子 (有颜色区别:绿色表示该飞机在航路上,黄色表示飞机在进近状态,红色表示该飞机在起/降状态)。管制员可以处理输入/输出操作以及通过模拟地空通讯系统向机长位发送语音管制命令。其功能包括:全/半标牌显示,目标预计航线、尾迹显示或隐藏,距离和方位测量,雷达视频图显示及缩放、偏心、开窗,根据高度层或者扇区显示飞行目标,模拟饮雷达PSR 目标,目标移交和接收,飞行计划显示,告警判断和显示,雷达盲区显示,模拟云团显示。

4、模拟机长位

模拟机长位:显示飞机飞行参数和状态,输入管制命令以及自动生成飞行报告等。它可以控制目标高度、上升率、下降率、速度、航向、转弯坡度等,执行STAR、SID、等待、径

向线飞行、ILS进近等标准程序,机长位之间任务移交,预计到达下一个报告点的时间,预计一段时间后的高度,自动生成各种报告,TMA图和动态目标显示,系统参数表、飞行计划表显示,设置特殊位置识别,设置特殊情况:如劫机、通讯失效、紧急情况和关闭应答机等。

5、中心机

中心机负责对计划的定义与调度工作。

该系统主要是以C语言的SDK编程,服务器采用的是socket编程实现对各个客户机的监控。

C语言SDK的优点:

1)稳定

2)支持硬件加速、GPS、指南针及照相机等

3)支持与Map、Facebook、OpenFient、GameCenter的集成

4)内建的物理集成

5)Lua语言比较容易学习

6)已经有了一些很不错的应用,至少能够证明这个SDK是可以做出优秀应用来

7)不错的社区支持

用VC编写程序有两种方式:Windows SDK 的C语言方式,利用MFC的C++方式。而Win32包括三个基本的内核:GDI32、KERNEL32和USER32,Windows API就是依靠这三个内核组件提供了Windows的大部分函数。它们实质上都是动态链接库(DLL)文件,不能单独运行。 Windows的SDK程序设计就是API方式的程序设计。SDK与Windows API是紧密联系的,它是一套帮助C语言程序员创建Windows应用程序的工具,该工具包的最新版本是Win32SDK。

尽管MFC提供了对Win32 API比较完整的封装,但是在某些情况下更适于直接调用API,因为有时利用API可以获得更高的效率,并有着更大的自由度。

MFC与SDK的区别如下:

SDK 就是Software Development Kit 软件开发包.SDK是基于C语言的,而MFC是基于C++的,这是最根本的区别。MFC主要封装的是界面、文件、WinInet和线程等函数。MFC除了封装API,最重要的是它的体系结构,它所使用的Doc/View结构是SDK中没有的,这种架构是比较特殊的。尽管Doc/View结构不是微软的发明,但它是MFC的特色。微软开发Windows时使用的是C语言,所以最初设计SDK时并没有考虑C++。

MFC是对API函数的封装,也算是vc里的SDK。用VC编写Windows程序有两种:1. Windwos c方式(SDK),2.C++方式:即对SDK函数进行包装,如VC的MFC,BCB的OWL等。SDK 编程就是直接调用Windows的API进行编程,平时人们常说"用SDK写程序"就是指用Windows 的API函数来写程序,API由上千个API函数组成(Win95的API有两千多个)。而MFC是API 的封闭,结合面向对象程序设计的继承性和多态性组成一个个的"类",共由一百多个类组成。尽管MFC比SDK方便,但要深入VC,直接去学MFC却是不明智的选择。只有在熟悉了MFC 的运行机制的情况下,才有可能深入下去。所以学VC最好是先学用SDK编写程序,在此期间深入掌握Windows操作系统的工作原理和各API函数的应用,然后再深入MFC.

Software Development Kit 软件开发环境模拟软件,广义上指辅助开发某一类软件的相关文档、范例和工具的集合。SDK是一些被软件工程师用于为特定的软件包、软件框架、硬件平台、操作系统等创建应用软件的开发工具的集合,一般而言SDK即开发Windows 平台下的应用程序所使用的SDK。它可以简单的为某个程序设计语言提供应用程序接口API 的一些文件,但也可能包括能与某种嵌入式系统通讯的复杂的硬件。一般的工具包括用于调试和其他用途的实用工具。SDK 还经常包括示例代码、支持性的技术注解或者其他的为基本参考资料澄清疑点的支持文档。

SDK 包含了使用API 的必需资料,所以人们也常把仅使用API 来编写Windows 应用程序的开发方式叫做“SDK 编程”。而API 和SDK 是开发Windows 应用程序所必需的东西,所以其它编程框架和类库都是建立在它们之上的,比如VCL 和MFC,虽然他们比起“SDK 编程”来有着更高的抽象度,但这丝毫不妨碍它们在需要的时候随时直接调用API 函数。

Socket就是套接字编程,一种网络联网编程的技术。可以实现tcp、udp等网络连接,网络编程中很常用的方法,window环境和linux环境下都有相应的接口。

航管雷达模拟系统能更好地为民航雷达管制员培训提供更加有力的技术支持和设备保证,能够为迅速提高管制员的雷达管制技能作出相应贡献。同时该产品经过相应技术改造还可以作为空管的应急系统或者其他交通管制系统使用,为我国国民经济和国防建设服务,产生很好的社会效益和经济效益。

提交人:邱瑞20080512025

最新多普勒雷达系统仿真

多普勒雷达系统仿真

精品好文档,推荐学习交流 摘要 现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好,作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。本文以MATLAB为软件平台,充分利用其提供的通信工具箱和信号处理工具箱中的模块,对数字调制解调系统进行Simulink设计仿真,并且进行误差分析。 数字化正交数字化正交调制与解调是通信系统中十分重要的一个环节,针对不同的信道环境选择不同的数字化正交数字化正交调制与解调方式可以有效地提高通信系统中的频带利用率,改善接收信号的误码率。本设计运用Simulink仿真软件对二进制调制解调系统进行模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示、误差分析以及综合性能分析,重点对BASK,BFSK,BPSK进行性能比较和误差分析。在实际应用中,视情况选择最佳的调制方式。 本文首先介绍了课题研究的背景,然后介绍系统设计所用的Simulink仿真软件,随后介绍了载波数字调制系统的原理,并根据原理构建仿真模型,进行数字调制系统仿真,最后对设计进行总结,并归纳了Simulink软件使用中需要注意的事项。本文的主要目的是对Simulink的学习和对数字调制解调理论的掌握和深化,为今后在通信领域继续学习和研究打下坚实的基础。 关键字:排通信系统,Simulink仿真,数字化调制解调,BASK,BFSK

精品好文档,推荐学习交流 ABSTRACT TheThe Modern communication systems require communication distance, large communication capacity, good transmission quality, as one of its key technologies modem technology has been an important direction for researchers. In this paper, MATLAB software platform, providing full use of its communications toolbox and signal processing toolbox module, digital modulation and demodulation system Simulink design simulation and error analysis. Modulation and demodulation is a very important part of the communication system, for different channel environment to select different modulation and demodulation system can effectively improve the spectrum efficiency in a communication system, improve the bit error rate of the received signal. This design using Simulink simulation software binary modulation and demodulation system modeling, system design, simulation demo showed that the error analysis and comprehensive performance analysis, focusing on the BASK, BFSK, BPSK performance comparison and error analysis. In practice, as the case may select the best modulation. This paper describes the background of the research, then describes the system design using Simulink simulation software, then introduced the carrier digital modulation system of principles, and build a simulation model based on the principle of digital modulation system simulation, and finally the design summary and induction Simulink software matters that need attention. The main purpose of this paper is to study and Simulink digital modem theory of mastery and deepening for the future to continue learning and research in the field of communication and lay a solid foundation. Key Words: queuing theory, demand management, telecom offices

通用雷达目标模拟源

通用雷达目标模拟源 1.引言 1.1用途 通用雷达目标模拟源用于舰载搜索雷达和跟踪雷达的接收通道检查及雷达性能测试。 1.2使用方式 通用雷达目标模拟源采用在被测雷达平台内,通过中频注入方式工作。 1.3设计依据 ·国际单位制及其应用 GB100-86 ·军用电子测试设备通用规范 GJB3947-2000 ·《通用雷达目标模拟源技术协议》 1.4设计原则 坚持“实用、可靠、先进、经济”的原则,尽量采用成熟技术; 贯彻通用化、系列化、模块(组合)化的设计原则; 以形成雷达接收通道检查及雷达性能测试能力为目标,具有一定的扩展能力; 2.系统功能和战技指标 通用雷达目标模拟源采用对雷达中频脉冲调制信号储频调制转发的技术方案,模拟的回波信号指标特别是相参性能能得到较好的实现。

2.1主要功能: 模拟各种运动速度的目标回波信号,供雷达接收系统和作战通道检查;提供雷达接收系统检查所需模射频模回波信号,用于雷达设备进行服役后接收系统性能检查。具有以下主要功能: z可模拟包括脉冲压缩、脉冲多普勒雷达所接收到的各种相参/非相参目标回波信号; z模拟目标回波时延及多普勒频率; z最大可模拟产生300批不同航迹的固定目标、飞机、导弹、舰艇等目标回波信号;其中机动航迹2条,径向航迹16条,其余为固定点航迹; z模拟目标雷达截面积和幅度起伏特性变化带来的回波信号的变化;目标起伏:Swerling0,I,II,III,IV模型 z具有通道自检功能,并通过网线可以回报给上位机。 2.2战术指标 z可通过软件设置被试雷达的脉冲信号参数; z目标初始位置:1~300km(可更远),步长为被试雷达距离单元; z模拟目标类型:固定目标、舰船、飞机或导弹 z目标起伏:Swerling0,I,II,III,IV模型; 2.3 技术指标: z工作频率:f0=7.5MHz,30MHz,60MHz,70MHz,90MHz,120MHz; z设备采用模块化设计,通过更换输入输出变频模块,具有适应

雷达系统仿真matlab代码.docx

% ====================================================== =====================================% % 该程序完成16个脉冲信号的【脉压、动目标显示/动目标 检测(MTI/MTD)】 % ====================================================== =====================================% % 程序中根据每个学生学号的末尾三位(依次为XYZ)来决定仿真参数,034 % 目标距离为[3000 8025 9000+(Y*10+Z)*200 8025],4个目标 % 目标速度为[50 0 (Y*10+X+Z)*6 100] % ====================================================== =====================================% close all; %关闭所有图形 clear all; %清除所有变量 clc; % ====================================================== =============================% % 雷达参 数 % % ====================================================== =============================% C=3.0e8; %光速(m/s) RF=3.140e9/2; %雷达射频 1.57GHz Lambda=C/RF;%雷达工作波长 PulseNumber=16; %回波脉冲数 BandWidth=2.0e6; %发射信号带宽带宽B=1/τ,τ是脉冲宽度TimeWidth=42.0e-6; %发射信号时宽 PRT=240e-6; % 雷达发射脉冲重复周期(s),240us对应 1/2*240*300=36000米最大无模糊距离 PRF=1/PRT; Fs=2.0e6; %采样频率

多波长激光雷达系统设计与仿真技术研究

系精密仪器 系主任 批准日期 毕业设计(论文)任务书 精密仪器系光信专业班学生 一、毕业设计(论文)课题多波长激光雷达系统设计与系统仿真技术研究 二、毕业设计(论文)工作自2014 年 2 月24 日起至2014 年 6 月20 日止 三、毕业设计(论文)进行地点本校 四、毕业设计(论文)的内容要求 激光雷达是一种新兴的具有高效、高精度、高时空分辨率主动遥感探测装置,可以实现对大气气溶胶实时高效的探测,具有其它常规探测手段难以企及的优点。多个波长的激光雷达可以实现对气溶胶粒谱分布、色比、Angstrom指数等的探测。本课题要求在了解气溶胶Mie散射的基础上,设计一个多波长(355、532、1064nm)激光雷达系统。利用Zemax光学软件实现光学接收系统的仿真与模拟,Matlab软件实现系统探测能力、探测性能的仿真与计算。 1、调研、查阅参考资料 (1) 了解气溶胶Mie散射的基本原理; (2)查阅多波长激光雷达的理论和发展; (3) 学习Zemax软件和Matlab软件; (4) 查阅资料总结分析大气气溶胶回波信号的反演算法; 2、方案论证和选择 设计包含355\532\1064nm的多波长激光雷达系统,实现多个波长气溶胶的回波探测和分光系统设计与分析。根据多波长激光雷达系统参数实现探测能力的 探测仿真与分析。 3、撰写开题报告并于第4周开题

4、软件设计 利用Zemax光学软件设计接收望远镜,利用Matlab或Matlab软件设计大气气溶胶反演程序,并完成系统探测能力的仿真与计算。 5、编写论文 6、撰写5000字左右的文献综述 7、翻译不少于3000汉字的外文资料 负责指导教师 指导教师 接受设计论文任务开始执行日期 学生签名

脉冲多普勒雷达测速仿真

任务书 雷达进行PD测速主要是利用了目标回波中携带的多普勒信息,在频域实现目标和杂波的分离,它可以把位于特定距离上、具有特定多普勒频移的目标回波检测出来,而把其他的杂波和干扰滤除。因此要求雷达必须具备很强的抑制杂波的能力,能在较强的杂波背景中分辨出运动目标的回波。 如今,不管是在军用还是民用上,雷达都在发挥着它很早重要的作用,与早期雷达采用距离微分方法测速相比,基于脉冲多普勒理论的雷达测速技术具有实时性好、精度高等优点。特别是现代相控阵技术在雷达领域的应用,实现了波束的无惯性扫描和工作方式的快速切换,更便于应用脉冲多普勒技术进行雷达测速。 本篇课程设计目的在于介绍脉冲多普勒雷达测速的原理,并对这种技术进行介绍和仿真。

摘要 脉冲多普勒(PD)雷达以其卓越的杂波抑制性能受到世人瞩目。现代飞行器性能的改进和导航手段的加强,使其能在低空和超低空飞行,因此防御低空入侵己成重要问题,由此要求机载雷达,包括预警机雷达和机载火控雷达具有下视能力,即要求能在强的地杂波背景中发现微弱的目标信号,所以现代的预警机雷达和机载火控雷达皆采用PD体制。脉冲多普勒雷达包含了连续波雷达和脉冲雷达两方面的优点,它具有较高的速度分辨能力,从而可以更有效地解决抑制极强的地杂波干扰问题;此外,脉冲多普勒雷达能够同时敏感地测定距离和速度信息;能够利用多普勒处理技术实现高分辨率的合成孔径图像;而且亦具有良好的抗消极干扰能力和抗积极干扰能力。 本文介绍了脉冲多普勒雷达测速的原理,信号处理。并用matlab简单的仿真了雷达系统对信号的处理. 关键词:脉冲多普勒雷达恒虚警脉冲压缩线性调频 Abstact Pulse Doppler (PD) radar is famous for it`s outsdanding clutter suppression.Modern aircraft`s function and GPS has been strengthen.now.it makes the aircraft can fly lower and lower.So.nowadays,Defensing.Low altitude invasion has been an important problem.so we require airborne radar. Early warning radar and airborne fire control radar have the ability to look down.That is to say.The radar is be required the ability to find Weak target signal in the strong Groung clutter.So .The modern airborne early warning radar and airborne fire control radar use the PD system.Pulse Doppler (PD) radar concludes two adervantages of Continuous wave radar and impulse radar.It has a higher velocity resolution.thus it can effectively.soveing the problem of strong ground clutter.what`s more.Pulse Dppler (PD) radar can Sensitive text the Distance and speed on the same time.Itcan use Doppler processing technology to realise Synthetic aperture images with high resolution. This article sinply introduced principle of pulse Doppler radar and signal

激光雷达回波信号仿真模拟

激光雷达回波信号仿真模拟研究 摘要 关键字 第一章绪论 第一节引言 激光雷达(Lidar:Li ght D etection A nd R anging),是一种用激光器作为辐射源的雷达,是激光技术与雷达技术完美结合的产物。激光雷达的最基本的工作原理与我们常见的普通雷达基本一致,即由发射系统发射一个信号,信号到达作用目标后会产生一个回波信号,我们将回波信号经过收集处理后,就可以获得所需要的信息。与普通雷达不同的是,激光雷达的发射信号是激光而普通雷达发射的信号是无线电波,两者在波长上相比,激光信号要短的多。由于激光的高频单色光的特性,激光雷达具有了许多普通雷达无法比拟的特点,比如分辨率高,测量、追踪精度高,抗电子干扰能力强,能够获得目标的多种图像,等等。因此,利用激光雷达对大气进行监测,收集、分析数据,建立一个大气环境预测理论模型,这将会成为研究气候变化和寻求解决对策的一项重要武器。 第二节本文的选题意义 由于投入巨大,在研制激光雷达实物之前,我们需要进行模拟与仿真研究,预测即将研制的激光雷达的各性能指标,评价总体方案的可行性。激光雷达回拨信号仿真模拟就是利用现代仿真技术,逼真的复现雷达回波信号的动态过程,它是现代计算机技术、数字模拟技术和激光雷达技术相结合的产物。仿真模拟的对象是激光雷达的探测没标以及它所处的环境,模拟的手段是利用计算机和相关设备以及相关程序,模拟的方式是复现包含着激光雷达目标和目标环境信息的雷达信号。通过激光雷达回波信号的仿真模拟,进而产生回波信号,我们可以在实际雷达系统前端不具备条件的情况下,对激光雷达系统的后级设备进行调试。 第三节本文的研究思路和结构安排 本文主要研究面向气象服务应用的大气激光雷达。笔者在熟悉激光雷达的基本工作原理的前提下,学习和熟悉各种参数对大气回波能量的影响,进而学习和掌握matlab编程语言,并且根据给定的激光雷达系统参数、大气参数和光学参数,以激光雷达方程为基础,通过仿真模拟得到理想状态下的大气回波信号。但是,在实际测量工作中,由于大气中的各种干扰,我们获得的回波信号并不和理想状态下的大气回波信号一致,因此,在本文的后期工作中,笔者根据已有的大量激光雷达实测信号与模拟信号对比,既能验证仿真模拟结果的准确性,又能应用于激光雷达的性能指标等方面的分析上,具有比较高的实际应用价值。 第二章激光雷达的原理 第一节激光雷达系统 一个标准的激光雷达系统应该包含以下部件:激光器、发射系统、接收系统、光学系统、信号处理系统以及显示系统。它的工作原理图我们可以用下图表示:

雷达信号matlab仿真

雷达信号matlab仿真

雷达系统分析大作 作 者: 陈雪娣 学号:0410420727 1. 最大不模糊距离: ,max 1252u r C R km f == 距离分辨率: 1502m c R m B ?= = 2. 天线有效面积: 22 0.07164e G A m λπ == 半功率波束宽度: 3 6.44o db G θπ == 3. 模糊函数的一般表示式为 () ()()2 2* 2 ;? ∞ ∞ -+= dt e t s t s f d f j d πττχ 对于线性调频信号 ()21 j t p p t s t ct e T T πμ??= ? ??? 则有: ()()2 21 ;Re Re p j t T j t d p p p t t f ct ct e e dt T T T πμπμτ χτ∞+-∞????+= ? ? ? ????? ? () ()()sin 1;11d p p d p d p p f T T f T f T T τπμττχττπμτ????+- ? ? ? ???????=- ? ?????+- ? ? ? ? 分别令0,0==d f τ可得()()2 2 0;,;0τχχd f ()() sin 0;d p d d p f T f f T πχπ=

()sin 1 ;01 1p p p p p T T T T T τπμττχττπμτ?? ??- ? ? ? ???????=- ? ?????- ? ?? ? 程序代码见附录1的T_3.m, 仿真结果如下:

4. 程序代码见附录1的T_4.m, 仿真结果如下:

螺旋式扫描在激光雷达系统中的仿真优化分析

第35卷第2期V01.35NO.2 红外与激光工程 b心aredandLaserEnginee血g 2006年4月 Apr.2006螺旋式扫描在激光雷达系统中的仿真优化分析+ 冯国柱1,杨华军1,邱琪2,邱昆2 (1.电子科技大学物理电子学院,四川成都610054; 2.电子科技大学通信与信息工程学院,四川成都610054) 摘要:在空间交会激光雷达关键部分捕获、瞄准、跟踪(A”)系统中,对天线扫描捕获技术进行了理论分析和模拟实验研究。建立了光学天线扫描捕获的理论模型。在此基础上对影响系统捕获性能的各主要参量之间的关系进行了数值仿真分析。将分行式螺旋扫描引入到激光雷达A门系统中,建立了数学模型并进行了数值仿真。根据仿真结果提出并优化了螺旋扫描方式,取得了良好的效果。 关键词:捕获、瞄准、跟踪;激光雷达;扫描;仿真 中图分类号:TN929.13文献标识码:A文章编号:1007—2276(2006)02—0165—04 Analyzingfromsimulation inthelaserofoptimizingthespiralscan010pnmlZlngmeSplralSCanradarsystem4 FENGGuo—zhul,YANGHua-junl,QIUQi2,QⅣKun2 (1.Sch00lofP置lysicalE1ec扛DⅡics,universityof Elec咖icsscienceandTk王lIloIogyofChina,alengdu610054,alina;2.SchoolofcommuIlicalion锄dmfomationEngineering,unjvers畸ofElecnDnicsscienceandTecllIlology0fcllina,chengdu610054,cllina)Abstr舵t:A盯istheinitialp矾of恤RendezVousandDockinglaserradarsystem,inwhichtlleacquisitionwiul 锄te皿ascallllinginlaserradarwasstIldiedⅡ帅ughbotlltlleory如dsilllulation.AmeoreticalmodelfbropticsacquisidonwaspresentedinⅡlispaper,andsomepar锄etersmatinnuenceⅡlesystemofacquisitionwereaIlalyzed.ThesquarespiralscanwaSbroughttoⅡle1aserradarAPTsystem,andamamemadcalmodelwassetup,wllilesimulationwasc锄pleted.Ffomthesimuladonresultsmesp砌scanisopdmized. Keywor凼:A门;Laserradar;Scan;S曲ulation O引言 伽阿系统涉及的内容包括了光机电一体化。无论是在光通信还是在激光雷达的A门系统中,目标捕获的扫描方式都是至关重要的部分。针对分行式扫描不从目标捕获概率密度最大处开始和螺旋扫描中扫描间隔重叠较大的问题,提出了新型分行式螺旋扫描。 扫描机构要求利用电信号对光束的传播方向进 收稿日期:2005一06一08:修订日期:2005—07—19 ‘基金项目:国防预研项目(41324040107) 作者简介:冯国柱(1982一),男,硕士生,从事空间光通信及交会激光雷达课题的研究。

相控阵雷达系统的仿真_王桃桃

计算机与现代化 2014年第2期 JISUANJI YU XIANDAIHUA 总第222期 文章编号:1006- 2475(2014)02-0209-04收稿日期:2013-09-29作者简介:王桃桃(1989-),女,江苏沭阳人, 南京航空航天大学自动化学院硕士研究生,研究方向:雷达系统仿真;万晓冬(1960-),女,江苏南京人, 副研究员,硕士生导师,研究方向:分布式仿真技术,实时分布式数据库技术,嵌入式软件测试技术;何杰(1988- ),男,安徽铜陵人,硕士研究生,研究方向:机载红外弱小目标检测,三维视景仿真。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。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 (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 prin-ciple 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 mod-ule mainly includes the antenna module ,the signal environment module ,the signal processing module and GUI man-machine in-terface module.Eventually it generates radar sub-libraries and forms phased array radar system ,which lay the foundation for fol-low-up phased array radar study. Key words :radar ;phased array ;signal processing 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 (Ad-vanced 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, 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

SAR雷达目标信号模拟器案例

SAR雷达目标信号模拟器案例 来源:北京华力创通科技股份有限公司作者:发表时间:2010-04-08 16:08:50 目前机载 SAR 雷达设备的主要测试手段是在地面采用点目标信号进行部分指标和分辨率测试。进 一步完整的成像测试需要安装在运载飞机上进行实际飞行测试,得到最后的指标。 星载 SAR 雷达设备的主要测试手段同样是在地面点目标信号进行部分指标和分辨率测试。通过 这种测试来估计实际的成像指标。 XXX 型 SAR 雷达目标信号模拟器可以实时模拟回放多点目标和场景目标回波。用于机载或星载 SAR 雷达设备在地面进行完整的功能和性能指标调试和测试。 XXX 型 SAR 雷达目标回波信号模拟器基本原理是一种数字储频体制的测试信号模拟设备。接收 来自雷达系统 TR 组件送出的脉冲发射信号,并在此基础上生成触发脉冲和回波信号;实时模拟点目 标回波信号:--能进行时间延迟、能叠加多普勒频移,能进行幅度调制;非实时模拟面目标回波信 号--可叠加地表信息、轨道特性、平台姿态特性和幅相误差、波位特性、天线性能等工程误差 XXX 型 SAR 雷达目标回波信号模拟器主要由三个功能单元组成: 射频单元 将来自雷达系统脉冲发射信号转换到中频,并将中频单元的模拟回波信号混频至射频,通过射频 电缆注入或通过天线回放给被测雷达; 数字中频单元 基于数字储频体制获取中频信号,经过数字变换成多点目标回波中频信号回放给射频单元。或根 据被测雷达的信号特征,将已经存储的大型场景目标回波回放出去 数学仿真单元 运行 SAR 雷达场景目标模拟生成算法,生成场景(即面目标)回波数据,注入给数字中频单元 技术优势 幅相控制技术 高速 AD/DA 技术( 20M - 1.5G 采样率) 实时点目标运算,非实时面目标模拟 高速板间数据传输技术(单通道最高速率可达 6Gbps ) 大容量板级数据存储技术( 20G ) 应用方案 雷达系统回波模拟 精密延迟信号实现 用于宽带雷达模拟器 实时记录 SAR 发射信号 实时回放数字信号、模拟各种条件

基于Simulink的脉冲多普勒雷达系统建模仿真

基于Simulink的脉冲多普勒雷达系统建模仿真 胡海莽1,杨万海 (西安电子科技大学电子工程学院,陕西 西安 710071) 摘要:利用计算机仿真技术的可控制性,可重复性,无破坏性,安全性,经济性等特点与优势对雷达电子对抗装备及其技术与战术运用等进行仿真与效能评估,是当前和未来雷达与电子对抗领域研究中的一种重要手段。本文的工作是建立一个基于Simulink的雷达系统仿真库,因为MATLAB的使用广泛性,因此基于其上的雷达系统仿真库较易推广。该雷达系统仿真库不仅可以协助设计雷达系统而且可以帮助学生学习雷达系统。 关键词:雷达;建模;仿真 Modeling and Simulation of PD Radar System Based on Simulink HU Hai-Mang, YANG Wan-Hai (Xidian Univ, Xi’an 710071, China) Abstract: The modeling and simulation of radar systems with system simulation tools make it possible to complete scheme reasoning and performance evaluation efficiently. This paper constructs some radar function blocks and models and simulates a pulse Doppler radar system based on Simulink5.0.The software is perfectly applied in the study of algorithms in radar signal processing and displays the system’s performance. Keywords: radar; modeling; simulation; Simulink; 1 引言 在雷达信号处理系统中系统级仿真占有极其重要的地位,经过系统级仿真能够保证产品在最高层次上的设计正确性。因为外场模拟真实战场复杂电磁环境是非常困难的,同时也耗资巨大。外场试验的次数有限,难以全面反映雷达系统在各种复杂环境下的性能,外场测试和设计修改使得试验周期长,并造成巨大浪费。 以往的工作多是基于EDA平台如SPW和SystemView,这些软件专业性很强,而且价格较贵,因此基于这些平台的雷达系统仿真库也较难推广。本文的工作是建立一个基于Simulink的雷达系统仿真库,因为MATLAB的广泛性使用,因此基于其上的雷达系统仿真库较易推广。该雷达系统仿真库不仅可以协助设计雷达系统而且可以帮助学生学习雷达系统。 Simulink是一种开放性的,用来模拟线性或非线性的以及连续或离散的或者两者混合的动态系统的强有力的系统级仿真工具。它是MATLAB的一个附加组件,用来提供一个系统级的建模与动态仿真工作平台。Simulink是用模块组合的方法来使用户能够快速、准确地创建动态系统的计算机模型的。另外,Simulink还提供一套图形动画的处理方法,使用户可以方便地观察到仿真的整个过程。 Simulink5.0在软硬件的接口方面有了长足的进步,Simulink已经可以很方便地进行实时的信号控制和处理、信息通信以及DSP的处理。仿真程序经过编译可以直接下载到DSP等硬件设备中去,使得从系统级仿真到硬件实现可以一气呵成。 本文的仿真基于MATLAB6.5及其所带的Simulink5.0。 2 脉冲多普勒雷达系统仿真 脉冲多普勒(PD)雷达是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种新型雷达体制。这种雷达具 作者简介:胡海莽(1977-),男,江苏省淮安市人,现为西安电子科技大学电路与系统学科硕士研究生,研究方向为信息处理,系统仿真。

雷达系统建模与仿真报告

设计报告一 十种随机数的产生 一 概述. 概论论是在已知随机变量的情况下,研究随机变量的统计特性及其参量,而随机变量的仿真正好与此相反,是在已知随机变量的统计特性及其参数的情况下研究如何在计算机上产生服从给定统计特性和参数随机变量。 下面对雷达中常用的模型进行建模: ● 均匀分布 ● 高斯分布 ● 指数分布 ● 广义指数分布 ● 瑞利分布 ● 广义瑞利分布 ● Swerling 分布 ● t 分布 ● 对数一正态分布 ● 韦布尔分布 二 随机分布模型的产生思想及建立. 产生随机数最常用的是在(0,1)区间内均匀分布的随机数,其他分布的随机数可利用均匀分布随机数来产生。 2.1 均匀分布 1>(0,1)区间的均匀分布: 用混合同余法产生 (0,1)之间均匀分布的随机数,伪随机数通常是利用递推公式产生的,所用的混和同余法的递推公式为: 1 n x =n x +C (Mod m )

其中,C是非负整数。通过适当选取参数C可以改善随机数的统计性质。一般取作小于M的任意奇数正整数,最好使其与模M互素。其他参数的选择 (1) 的选取与计算机的字长有关。 (2) x(1)一般取为奇数。 用Matlab来实现,编程语言用Matlab语言,可以用 hist 函数画出产生随机数的直方图(即统计理论概率分布的一个样本的概率密度函数),直观地看出产生随机数的有效程度。其产生程序如下: c=3;lamade=4*200+1; x(1)=11; M=2^36; for i=2:1:10000; x(i)=mod(lamade*x(i-1)+c,M); end; x=x./M; hist(x,10); mean(x) var(x) 运行结果如下: 均值 = 0.4948 方差 = 0.0840 2> (a,b)区间的均匀分布: 利用已产生的(0,1)均匀分布随机数的基础上采用变换法直接产生(a,b)

雷达信号matlab仿真剖析

雷达系统分析大作 1. 最大不模糊距离: ,max 1252u r C R km f == 距离分辨率: 1502m c R m B ?= = 2. 天线有效面积: 22 0.07164e G A m λπ == 半功率波束宽度: 3 6.4o db θ== 3. 模糊函数的一般表示式为 () ()()2 2* 2 ;? ∞ ∞ -+= dt e t s t s f d f j d πττχ 对于线性调频信号 ( )21 Re j t p t s t ct e T πμ??= ? ??? 则有: ()()2 21 ;Re Re p j t T j t d p p p t t f ct ct e e dt T T T πμπμτ χτ∞+-∞????+= ? ? ? ????? ? () ()()sin 1;11d p p d p d p p f T T f T f T T τπμττχττπμτ????+- ? ? ? ???????=- ? ?????+- ? ? ? ? 分别令0,0==d f τ可得()()2 2 0;,;0τχχd f ()() sin 0;d p d d p f T f f T πχπ=

( )sin 1;011p p p p p T T T T T τπμττχττπμτ?? ??- ? ? ? ???????=- ? ?????- ? ?? ? 程序代码见附录1的T_3.m, 仿真结果如下:

4. 程序代码见附录1的T_4.m, 仿真结果如下:

通过比较得知,加窗后的主副瓣比变大,副瓣降低到40db以下,但主瓣的宽度却增加了,约为未加窗时的1.5倍,主瓣也有一定的损失。 5.由雷达方程 22 134 (4) t PG Te SNR KT LFR λσ π = 计算可得1196.5540log SNR R =- db 作图输出结果如下,程序代码见附录1的T_5.m

雷达系统仿真设计报告二

雷达系统建模与仿真设计报告

雷达系统仿真设计报告 设计报告二 一、设计题 仿真产生两到三种相关雷达杂波,并检验其概率分布和功率谱。 二、设计过程 1.选择运用MATLAB 软件实现设计要求。2.选择以下三种相关雷达杂波。(1)相关高斯杂波; (2)非相干相关韦布尔杂波;(3)非相干相关对数正态杂波。3.仿真产生相关高斯杂波(1)实现方法 采用时域褶积法,这种方法是从给定杂波的功率谱密度着手,在时域产生相关序列的。 首先,由功率谱)(f S 求出它的采样值)(^ f S n ,可以证明,离散随机过程的频谱采样间是相互独立的,于是,便可从线性滤波理论出发,将产生相关高斯随机序列看作是一种离散滤波过程,可得到滤波器的幅频响应的离散值 ) ()(^^ f S f H n n =显然,它是个实序列。如果以)(^ f X n 表示输入高斯白噪声的频谱采样值,则滤波器的输出谱可表示为 ) ()()(^ ^ ^ f H f X f y n n ?=这样就可用傅里叶反变换表示滤波器的输出))((^ f y ifft y n k =。本设计中 给出相关高斯杂波的功率谱密度函数为2exp()(2 2f f f S σ - =,f σ 在编程中指定

第3页共26页 (2)相关高斯杂波仿真结果(1)参数f σ =100 (3)相关高斯杂波仿真结果(2)参数f σ=20

第4页共26 页 从图中可看出独立高斯杂波和相关杂波的区别。

3.仿真产生非相干相关韦布尔杂波(1)实现方法 在对非高斯杂波的模拟中,Weibull 分布模型在很宽的条件范围内良好的与实验数据相匹配。它能很好的描述多种杂波,包括地物杂波、海杂波和云雨杂波等。而且瑞利分布式Weibull 分布的一个特例。因此Weibull 分布杂波,特别是具有一定相关性的Weibull 分布杂波的模拟具有重要的意义。Weibull 分布的概率密度函数为 ] )(exp[)()(1p p q x q x q p x p -=-0 ≥x 式中,q 是尺度参数,表示分布的的中位数,p 是形状参数,表明分布的偏斜度。可以看出,p=2是的Weibull 分布就是瑞利分布。 步骤如下: ①给定韦布尔分布的分布参量p,q ;②根据公式2 p q = σ计算出所需要的相关高斯杂波随机序列的方差2σ; ③产生一对均值为零,方差为1的相关高斯杂波随机序列1x ,2x 并分别乘以 σ,得到1y ,2y ; ④按照下面的流程图产生非相干相关韦布尔分布的杂波z 。 具体设定为:p=1.5,q=2,谱型为高斯相关的Weibull 分布,其 f σ为40Hz , 滤波器的设计采用傅里叶级数展开法,模拟的杂波的功率密度采用改进的周期图法估计得到,概率密度函数的估计采用直方图估计法。 (2)仿真结果

雷达系统仿真实验一

2011 年春季学期研究生课程考核 考核科目:雷达系统仿真(实验一)学生所在院(系):电子与信息工程学院 学生所在学科:信息与通信工程 学生姓名:吴上上 学号:10S005123 学生类别:强军计划 考核结果阅卷人

点迹航迹管理仿真实验 一、实验目的 1. 实践仿真实验过程; 模拟数据 MC 仿真实现 结果分析 2. 理解MC 仿真思想; 3. 掌握仿真实验分析方法。 二、仿真实验模型 1、蒙特卡洛仿真方法 Monte Carlo 仿真方法是通过大量的计算机模拟来检验系统的动态特性并归纳出统计结果的一种随机分析方法。用数学方法模拟真实物力环境,并验证系统的可靠性与可行性。 主要包括随机数的产生、Monte Carlo 仿真设计以及结果解释等。 Monte Carlo 仿真设计的基本原则是,在比较两种方法的性能时,应尽可能的保证相同的实验条件,即保证相同的仿真序列和相同的随机量测误差。 另外还应保证试验的可重复性,以使感兴趣或异常的结果能够被详细检查出来而不需要重复整个仿真试验。可通过将仿真数据及结果打印或写盘来实现。 2、运动模型 在二维平面内当目标在空中作匀速运动时,通常包括匀速直线运动和匀速转向运动或两者交替,设采样间隔为T ,目标检测概率1D P =,且无虚警存在,在直角坐标系下作匀速运动的目标离散运动模型和观测模型 (假定在采样时刻k )为: ()()()1k k GV k +=+X ΦX (1) ()()()()k H k k W k =+Z X (2) (1)匀速直线运动模型 当目标作匀速直线运动时,有: ()() () ()()()()22100/2001000,0010/200010T x y x k x k y k y k T T T G T T T u k V k u k =???? ???? ???? ????==???????? ?????? =?? ?? X Φ (3) 其中()x u k 和()y u k 分别为相互独立的零均值方差为2 x u σ和2 y u σ的高斯白噪声。 ()()()v 1000,v 0010x y k H W k k ???? ==???????? (4)

相关文档
最新文档