一種雷達模擬訓練器設計

文/張弛　智東杰　陳婷

1　引言

由于構建雷達實際工作環境的成本和復雜度都很高，因此研制通用性強、成本低、架設方便的模擬系統十分必要。本文介紹一種模擬訓練器，基于數字建模技術，可實時模擬雷達工作環境回波（包括目標回波、欺騙干擾回波、無源地雜波、無源干擾雜波、地/海雜波等）、雷達環境數據（包括分系統/設備狀態、方位、資源使用情況等），可用于各種成像雷達/識別雷達系統算法驗證、系統性能評估、環境適應能力測試、雷達操作訓練等，為國內雷達產品的開發、調試、訓練提供支撐平臺。

2　功能組成與設計

模擬訓練系統組成框圖如圖 1所示。

模擬訓練器功能模塊包括接口解析模塊、目標模擬模塊、干擾模擬模塊、雜波模擬模塊、故障模擬模塊、仿監控模塊、波束模擬模塊、人機交互模塊和訓練評估模塊。

2.1　接口解析模塊

負責接收各分系統的控制、回傳光纖信號、真實回波光纖信號，接收波束模擬模塊輸出的回波信息，完成解析和轉發。

2.2　目標模擬模塊

對雷達常見的空氣動力目標和TBM目標進行模擬，根據人機交互界面設置的雷達工作參數和目標起止位置、初始速度、加速度等運動參數，計算目標在模擬過程中的空間位置以及對應位置上的目標回波在雷達天線處的幅度，并將計算結果發送給波束模擬模塊。

2.3　干擾模擬模塊

對雷達常見的噪聲調頻、掃頻、噪聲調頻+掃頻復合干擾、靈巧多假目標+噪聲基底干擾、箔條走廊干擾、工業干擾等進行模擬，根據人機交互界面發送的雷達工作參數、干擾樣式和空域分布等參數，計算干擾信號在雷達天線處的幅度，并將該幅度和干擾樣式、干擾空域分布等參數發送給波束模擬模塊。

圖1：模擬訓練器系統組成框

2.4　雜波模擬模塊

對雷達常見的地雜波和動雜波進行模擬，根據人機交互界面發送的雷達工作參數、雜波樣式和雜波空域分布等參數，對雜波在雷達天線處的幅度進行計算，并將該幅度和雜波樣式、雜波空域分布等參數發送給波束模擬模塊。

2.5　故障模擬模塊

結合各分系統設計的故障模擬單元，根據人機交互模塊發出的控制信號，在故障模擬單元上產生故障信號，故障模擬模塊根據故障模擬單元的反饋信號，通過故障建模程序，生成模擬分系統狀態數據，輸出到仿監控模塊。

2.6　仿監控模塊

接收并解析人機交互設定的模擬參數，轉發其中的波束模擬參數給波束模擬模塊。響應控制參數的旋轉或停止命令，形成實時陣面法向和天線轉速，模擬陣面方位信息，根據控制參數產生模擬導前信號。接收真實分系統狀態、陣面方位、導前，接收故障模擬模塊輸出的分系統狀態數據并解析，由控制參數選擇輸出真實或模擬分系統狀態、陣面方位、導前。

2.7　波束模擬模塊

接收真實回波數據、回放回波數據，接收模擬訓練器內部目標模擬、干擾模擬、雜波模擬的結果，完成通道信號的合成，并根據控制參數選擇輸出真實回波數據、回放回波數據或模擬回波數據。

2.8　人機交互模塊

負責解析操作員的操作，形成模擬參數、采集/回放控制參數，分發給訓練評估、仿監控模塊、記錄/回放模塊，并將訓練評估結果存儲和顯示。

2.9　記錄模塊

主要根據采集/回放指令完成真實回波數據、陣面方位、控制參數的存儲和回放。

2.10　訓練評估模塊

在故障診斷訓練中，根據雷達系統結構特點和工作原理，對每類故障的診斷預置一定的操作步驟和規程，形成故障診斷操作流程，并存于故障庫中。通過記錄操作員的操作流程，形成實際操作流水。通過實際操作流水與預置操作流程的匹配，建立評價指標體系，實現對故障診斷訓練的評價。故障診斷訓練評價指標體系主要由操作完整度，操作熟練度和操作準確度構成。

訓練結束后將自動彈出訓練成績顯示界面。“訓練時間選擇”區域記錄了操作員訓練的序號和每次訓練開始的日期與時間；“成績顯示”區域上半部分顯示當前所選訓練時間的訓練成績，下半部分顯示所有訓練的平均成績；“成績變化曲線”區域顯示每次訓練成績的變化曲線和平均成績的變化曲線，可以更加直觀地展示操作員的訓練成績。

3　結束語

模擬訓練器能逼真模擬模擬目標、雜波、干擾以及復雜作戰場景，模擬各分系統故障，設置想定空，顯示戰場綜合態勢，自動評估訓練效果，記錄實時空情。可以供雷達操作員在雷達非值班條件下進行模擬訓練。