雷达制导武器极化识别干扰仿真试验方法研究.pdf
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1、2023 年 11 月第 19 卷 第 4 期系统仿真技术System Simulation TechnologyNov.,2023Vol.19,No.4雷达制导武器极化识别干扰仿真试验方法研究郭姣1,申庆茂2,刁桂杰3*,苏金华1,杨亮1(1.北京机电工程研究所,北京 100074;2.空装驻北京地区第二军事代表室,北京 100000;3.复杂系统控制与智能协同技术重点实验室,北京 100074)摘要:目标和干扰极化特性的使用提高了雷达制导武器系统的抗干扰能力,目标和干扰极化特性的模拟又是验证极化雷达识别目标和干扰能力的一个重要手段。本研究从极化雷达的测量方式着手,建立极化雷达目标和干扰回波
2、模型,分析不同目标和干扰极化雷达散射截面(Radar cross section,RCS)特性的差异。在此基础上,提出极化特性控制算法,构建极化信号的调制方法,并在实验室构建半实物仿真环境进行了验证和分析。关键词:雷达;目标;干扰;极化特性;仿真The Study on Simulation Test Methods of Polarization Identification Interference for Radar Guided WeaponGUO Jiao1,SHEN Qingmao2,DIAO Guijie3*,SU Jinhua1,YANG Liang1(1.Beijing El
3、ectro-mechanical Engineering Institute,Beijing 100074,China;2.Second Military Representative Office of Air Force in Beijing,Beijing 100000,China;3.Key Laboratory of Complex System Control and Intelligent Agent Cooperation,Beijing 100074,China)Abstract:The use of polarization characteristics of targe
4、ts and interference improves the anti-jamming ability of Radar Guided Weapon.The simulation of targets/interference polarization characteristics is an important means of verifying the ability of polarized radar identifying targets/interference.By starting with the measurement mode of polarized radar
5、.This paper focuses on establishing the target/interference echo model of polarimetric radar,as well as analyzing the RCS characteristics of different target and interference.Furthermore,the control algorithm of polarization characteristics is proposed,and the modulation method of polarization signa
6、l is constructed.At last,it was verified and analyzed in the hardware-in-the-loop simulation environment constructed in the laboratory.Key words:radar;targets;interference;polarization characteristics;simulation随着雷达干扰技术的发展,目标和干扰信号的波形在时域、频域及空域的状态特征都可以达到高度相似,而极化雷达制导武器系统利用目标和干扰在极化域的差别,可以有效地对抗多种无源和有源干扰,
7、很大程度上促进了雷达的抗干扰能力。极化雷达采用固定极化、变极化等方式对目标和干扰进行探测,采用极化滤波、极化增强、极化抑制等技术提取目标和干扰的极化特性,而极化雷达对极化信息的提取、处理和使用需要在半实物仿真环境中得到验证,因此需要开展雷达制导武器极化识别干扰仿真试验方法研究,模拟出目标和干扰回波信号的极化特性,为极化雷达的仿真验证提供逼真的半实物仿真环境。本研究根据极化雷达制导武器半实物仿真试验构建雷达目标和干扰回波模型,计算并分析了不同目标通信作者:刁桂杰,E-mail:中图分类号:V19 文献标志码:A DOI:10.16812/31-1945.2023.04.014郭姣,等:雷达制导武
8、器极化识别干扰仿真试验方法研究和干扰的极化雷达散射截面(Radar cross section,RCS)特性;针对目标和干扰极化特性的控制算法开展研究,提出了目标和干扰极化信号的调制方法;最后,在实验室构建半实物仿真环境,对极化雷达目标和干扰仿真方法进行验证和分析。1 极化雷达目标和干扰回波模型 1.1雷达目标和干扰极化特性测量原理极化测量是雷达利用极化信号的前提和基础,也是实验室完成极化特性模拟的依据。雷达目标和干扰极化的测量方式分为分时极化测量方式和同时极化测量方式。分时极化测量方式是采用“交替发射正交极化信号,同时接收目标和干扰回波正交极化分量”的工作模式。在水平、垂直极化基下,按照时间
9、先后顺序发射不同水平、垂直极化的脉冲,2个正交极化通道同时接收回波信号。同时极化测量方式,采用的是“同时发射正交极化信号,同时接收目标和干扰回波正交极化分量”的工作模式。分时极化测量和同时极化测量工作模式分别如图1和图2所示。由于分时极化测量只需要一路射频电路,这样便降低了发射电路的实现难度,也降低了研制成本,因此得到广泛应用,其原理框图如图3所示。同时极化测量方法需要发射一个脉冲,该脉冲由多个编码序列相干叠加得到,每个编码序列对应一种发射极化。在接收时,利用编码序列之间的正交性分离出不同发射极化对应的矢量回波,经进一步处理后就可以得到目标和干扰的完整极化信息。同时极化测量方式的雷达原理框图如
10、图4所示。对于动态目标和干扰的测量,分时极化测量方式可以近似得到目标和干扰的极化散射矩阵。由于2次发射脉冲之间的时间延迟,很难得到理论上完整的极化信息。相较于分时极化测量方式,同时极化测量方式只需要一个脉冲,历时较短,对运动姿态的变化不太敏感,更适用于非平稳目标和干扰的情况。1.2极化雷达目标和干扰回波模型假设雷达发射信号的数学表达式为Et=x(t)EtHEtV(1)其中,x(t)为发射的脉冲调制信号,EtHEtV为发射信号在水平、垂直极化基下Jones矢量的表示形式。目标和干扰回波信号 Es可以表示为 EsHEsV=G(r)SEt=G(r)SHHSHVSVHSVV EtHEtV(2)其中,G
11、(r)为距离因子,S=SHHSHVSVHSVV为测量目标和干扰在水平、垂直极化基下的Sinclair极化散射矩阵。对于同时极化测量方式的雷达,发射电磁波水平、垂直分量可以为满足EtH2+EtV2=1的任意值。而对于分时极化测量方式的雷达,当发射电磁波为水平极化时,水平、垂直分量为EtH=1,EtV=0;当发射电磁波为垂直极化时,水平垂直分量为EtH=0,EtV=1。利用EsH,EsV幅度、相位之间的关系,雷达可以完成多种目标和干扰极化特性的识别。图1分时极化测量工作模式图Fig.1Working mode of time-sharing polarization measurement图2同时
12、极化测量工作模式示意图Fig.2Mode of simultaneous polarization measurement图3分时极化测量雷达原理框图Fig.3Principle of time-sharing polarization measurement radar图4同时极化测量雷达原理框图Fig.4Principle of simultaneous polarization measurement radar353系统仿真技术第 19 卷 第 4 期1.3目标和干扰极化RCS特性计算通过对不同目标和干扰电磁散射特性进行建模,计算出某个目标极化RCS的变化特性、箔条干扰随扩散时间的极化
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