基于STK的雷達仿真與處理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

(武漢輕工大學 湖北 武漢 430023)

一、系統(tǒng)概述

雷情仿真與處理系統(tǒng)是針對指揮信息系統(tǒng)提供雷達情報模擬以及指揮信息系統(tǒng)本身對于雷達情報進行接收、轉(zhuǎn)換、存儲、融合等處理的功能模塊。

雷情仿真是通過建立場景想定，模擬一個或多個雷達設備對目標進行跟蹤并持續(xù)輸出雷達情報數(shù)據(jù)，具備劇情生成、仿真推演等功能。同時依據(jù)指揮信息系統(tǒng)的接口需求，提供仿真數(shù)據(jù)接口格式化輸出。

雷情處理首先根據(jù)約定的接口接收多雷達上報的雷達情報數(shù)據(jù)，對收到的雷達情報數(shù)據(jù)進行分析處理對目標進行編批操作，一方面送給前端顯示，另一方面將數(shù)據(jù)存入服務器的數(shù)據(jù)庫中。然后根據(jù)雷達目標的航跡信息，進行識別判定，將同一目標進行融合并送顯。

二、系統(tǒng)設計

(一)系統(tǒng)需求

雷情仿真子系統(tǒng)通過仿真建模以及相應的數(shù)據(jù)包生成，向指揮信息系統(tǒng)發(fā)送雷達情報格式數(shù)據(jù)報，指揮信息系統(tǒng)內(nèi)部的雷情數(shù)據(jù)接收模塊接收到雷情數(shù)據(jù)后，將其送到雷達情報解析模塊并將數(shù)據(jù)存入指揮控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務器中，航跡編批產(chǎn)生按批次的航跡點數(shù)據(jù)，航跡點數(shù)據(jù)送到航跡融合處理模塊，航跡融合處理模塊根據(jù)融合模型，產(chǎn)生出融合后的航跡、航線、批次等信息。系統(tǒng)將各類航跡數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫后，可以接收歷史航跡的查詢顯示。

圖1 整體邏輯圖

(二)模型設計

1.艦船模型/XXY_D_JCMX

根據(jù)艦船的基本特征進行系統(tǒng)建模，可以設置艦船的相關參數(shù)和軌跡曲線，基礎坐標系以CGCS-2000坐標系為準，為HQ綜合處理系統(tǒng)提供測控目標。艦船的基本屬性有名稱、標識、AIS關聯(lián)標識、ADS-B關聯(lián)標識、國籍、屬性(敵、我、友方、中立、民用、不明)和機舷號。

艦船模型能夠設置其軌跡上關鍵點的經(jīng)度、緯度、高程、速度、加速度和旋轉(zhuǎn)半徑，能夠根據(jù)一般運動學定律計算出軌跡曲線。同時，能夠提供快捷設置典型目標運動形態(tài)的功能，如編隊運動、分合批、典型機動運動(8字形轉(zhuǎn)彎)等。

2.飛機模型/XXY_D_FJMX

根據(jù)飛機的基本特征進行系統(tǒng)建模，可以設置飛機的相關參數(shù)和軌跡曲線。飛機的基本屬性包括名稱、標識。

對于飛機模型，能夠設置其軌跡上關鍵點的經(jīng)度、緯度、高程、速度、加速度和旋轉(zhuǎn)半徑，能夠根據(jù)一般運動學定律計算出軌跡曲線。

仿真時，能根據(jù)場景建模時設置的飛機模型不同參數(shù)來計算軌跡曲線，基礎坐標系以CGCS-2000坐標系為準，為處理系統(tǒng)提供測控目標。

3.傳感器模型/XXY_D_JZMX

根據(jù)傳感器的基本特征進行系統(tǒng)建模，可以設置傳感器的相關參數(shù)，是雷達模型的附屬對象。傳感器的基本屬性包括名稱、標識和坐標(經(jīng)度、緯度、高程)、地面高度。一個傳感器可以有多個雷達設備。

4.雷達模型/XXY_D_LDMX

雷達測量設備通過檢測回波的延時、相位、幅度、頻率等參數(shù)來確定目標的方位角、俯仰角、斜距和速度等參數(shù)。根據(jù)雷達的基本特征建立相應的仿真模型。以軌跡曲線為模型輸入，設備輸出的測量元素為方位角、俯仰角、距離及其速度,為處理系統(tǒng)提供雷達觀測數(shù)據(jù)。

(三)執(zhí)行方案

一般場景建模步驟如下：

1.新建場景，確定仿真起止時間、仿真步長等相關仿真運行信息。

2.根據(jù)艦船模型，飛機模型和導彈模型，選擇所需仿真的仿真目標(多個)，并設置相關屬性及曲線軌跡點。

3.根據(jù)傳感器模型和雷達模型，建立傳感器和雷達，并設置相關初始化參數(shù)。初始化參數(shù)包括傳感器的坐標位置，雷達的基本屬性(雷達類型、探測范圍、飛點丟點注入率、掃描周期、探測精度、跟蹤類型和跟蹤目標)和誤差方程延遲擾動和特定的飛點丟點注入等信息。

4.仿真場景建模后可以保存為文件，供后期維護使用，包括打開、另存為、關閉等功能。

三、結束語

本系統(tǒng)目前實現(xiàn)了雷情仿真的部分功能，后續(xù)會完善全部功能。建議以后開發(fā)類似系統(tǒng)可以參考本系統(tǒng)的設計思想和算法，能大大縮短軟件開發(fā)的周期,提高軟件開發(fā)的效率。