多功能相控阵雷达的数字仿真研究

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随着日益复杂的战场环境和科技水平的不断提高,相控阵雷达(Phased Array Radar,PAR)得到了越来越多的应用。相控阵雷达因其天线波束快速变换的能力具备丰富的战术功能,可以同时完成目标确认、目标跟踪以及空域搜索等通常需要多个传统雷达才能完成的任务。多功能相控阵雷达(Multi-function Phased Array Radar,MPAR)的系统复杂、成本昂贵、研制周期长,测试验证较为困难。采用数字仿真技术建立雷达系统的数学模型,可以在实验室环境对其动态工作过程进行仿真,既便于对雷达的整体性能进行评估分析,又能对其各个分系统的功能进行独立验证,是雷达系统研制中的重要技术手段。本文通过数字仿真技术对多功能相控阵雷达的回波模拟、信号处理、目标跟踪、杂波过滤、资源调度等功能进行了模拟和闭环验证,开发出了一套通用的雷达数字仿真平台,具有重要的研究意义。本文的主要研究工作和创新点如下:(1)开发了一套通用的多功能相控阵雷达数字仿真平台,主要为雷达仿真模型的开发、实时运行、非实时运行和模型测试提供运行环境。能够对雷达的回波模拟、信号处理、目标跟踪、杂波过滤、点航迹管理、资源调度等功能进行仿真和闭环验证。设计过程中各子模块主要采用MATLAB进行建模和验证,然后用C#搭建出整个仿真平台。(2)提出了一种基于面向航迹的多假设跟踪(Track-Oriented Multiple Hypothesis Tracking,TOMHT)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相结合的杂波过滤和多目标跟踪算法。该算法将密集杂波环境下的多目标跟踪问题转化为二分类问题,既可以有效地过滤杂波,又可以对多个目标的航迹进行跟踪预测,在密集杂波环境下有着良好的数据关联性能。(3)对多功能相控阵雷达的资源调度与控制方法进行了研究,论证了影响雷达天线辐射的因素,对雷达执行搜索任务时的波束控制和波位编排进行了仿真,采用了两种雷达自适应资源调度算法,能够有效地利用雷达的时间资源,在多任务、多目标的情况下有序完成雷达的调度与控制。
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