摘要：雷达距离跟踪系统是通过雷达的人工或计算机跟踪具体航空器的运动，以保证连续指示航空器的识别、位置、航迹和高度。然而计算机仿真技术是一种描述性技术，是一种定量分析方法。通过建立某一过程或某一系统的模式，来描述该过程或该系统，然后用一系列有目的、有条件的计算机仿真实验来刻画系统的特征，从而得出数量指标，为决策者提供关于这一过程或系统的定量分析结果，作为决策的理论依据。随着科学技术的发展与进步，目前雷达距离跟踪系统与计算机仿真技术相结合，在极大程度上提高了雷达跟踪系统的抗消性和抗干扰能力。本文通过对雷达距离跟踪系统的计算机仿真技术进行研究和讨论，简要的介绍雷达距离跟踪系统的原理及计算机仿真技术的具体操作流程情况。以脉冲多普勒雷达的距离跟踪系统为例，进行计算机仿真技术的分析和讨论，旨在为雷达距离跟踪系统的计算机仿真研究提供进一步的理论知识。
关键词：脉冲PD雷达；距离跟踪；计算机仿真；技术应用
一、前言
PD雷达（即脉冲多普勒雷达）距离跟踪系统是当前我国较为发达也较为常用的雷达系统，为我国军事科技等领域提供了较大的推动性作用。PD雷达，又称脉冲多普勒雷达,顾名思义它是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。脉冲多普勒雷达的基本特点之一，是在频域至时域中存在着分布相当宽广和功率相当强的背景杂波中检测出有用的信号。这通常是通过雷达的自动检测来完成的，雷达将待扫描的区域分为若干个单元，通过滑窗的移动扫描所有的单元，每次扫描后，雷达都会实时的接收本次扫描所返回的信号，这些信号只是来源于正在扫描的单元窗口。然后雷达根据一定的判决原理对接收到的信号作出处理，确定该单元中是否存在目标。而PD雷达跟踪系统常被用于军事系统之中，在战斗机等航天军事设备中较为常见[1]。装有脉冲多普勒雷达的战斗机，已成为对付低空轰炸机和巡航导弹的有效军事装备。此外这种雷达还用于气象观测，对气象回波进行多普勒速度分辨，可获得不同高度大气层中各种空气湍流运动的分布情况。
二、PD雷达距离跟踪系统的原理概述
PD雷达与MIT雷达的工作原理基本相似，但在具体的距离跟踪技术上实现跟踪的方式和原理有一定区别。其中一个基本差别就是高重频PD雷达的脉冲重复频率必须保证目标回波的多普勒频移不模糊，这就要求重频值至少应是目标相对于雷达的最大接近速度所产生多普勒频移的2倍[2]。高重频PD雷达往往在距离维是高度模糊的。中重频雷达则在距离维和多普勒频移维都是模糊的。
脉冲多普勒雷达是工作在脉冲波形下的一种多普勒雷达，其工作原理是对脉冲列信号进行频谱分析，并对其单根谱线进行滤波，以测得目标的径向速度和距离。与一般时域监测的脉冲体制雷达不同之处是脉冲多普勒雷达是频域检测，对回波脉冲列进行频谱分析，利用运动目标的回波信号具有多普勒频移的特点，将其与固定目标区别开来。所以能在十分强的地杂波、海杂波背景中检测出微弱的运动目标信号。因此脉冲多普勒雷达从体制上根本解决了杂波抑制问题，这使得诸如机载雷达能够下视等成为可能[3]。脉冲多普勒雷达的优点十分突出，但信号处理设备很复杂，随着数字技术的发展．使信号处理设备得以实现，进而完成距离跟踪指令。这项指令在军事领域应用十分广泛，机载火控雷达、机载预警雷达、低空防御雷达、舰载雷达、战场侦察雷达、火炮定位雷达、气象雷达、导弹导引头等都对PD雷达距离跟踪技术进行应用。
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三、PD雷达距离跟踪系统的计算机仿真研究
为了进行对PD雷达跟踪系统的计算机仿真技术的研究与测算，笔者选择使用Simulink软件进行对PD雷达跟踪系统进行计算机仿真建模，Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中[4]。下面笔者就将仿真记录呈现在本文中：
（一）SIMULINK仿真模型在系统中的模拟仿真
使用SIMULINK建立仿真模型，在模型中，针对回波模块进行发射脉冲的实验。发射脉冲后，目标回波与玻门产生的电路同时归流到波门控制电路中，进而转化为积分电路D1/D2/D3三种电路。通过对电路的运算及分析，有偏差的测算出电路的量额和脉冲周期，将所得结果反馈给控制电路或直接进行距离测量的电路，反馈控制电路将信息汇总给距离测算电路。在整个过程中有一股来自线性的调频电路和反馈控制电路中的一股回传给波门产生的电路。这就是计算机模拟仿真模型模拟PD雷达距离跟踪系统工作的全流程概况。由于高重频PD雷达在频移维是不模糊的，因此可利用滤波器对杂波进行大幅度的抑制。但距离维的模糊会导致多个分辨单元的杂波折叠到目标单元中．增加了目标回波所需对抗的杂波幅度[5]。另外，因距离模糊导致的目标距离多值性也并非小事，通常需要发射多组重频，并进行相应的计算机处理才能判定目标的准确距离。
（二）仿真结果分析
根据上述流程进行完整的分析和测算之后，得出PD雷达距离跟踪系统的运作流程和结果，下面，笔者将仿真结果进行分析。
在模拟仿真过程中，将所载机与目标指令的距离设置为30千米，相对机速度为500米每秒，仿真时间2秒。经过研究与测算得出现象，在目标跟踪开始阶段，目标短时间内呈现出较大的误差，原因是这时目标处于测距调频阶段，而该阶段结束之后，波门在跟踪电路的引导下很快套住回波，并且测出距离值[6]。这时再关注距离值，根据所绘制的速度等于500米每秒的函数图标观察出，跟踪曲线与真实曲线基本重合。综上所述，PD雷达的距离跟踪系统的跟踪性能良好。
四、结语：
作为雷达跟踪系统来说，PD雷达与MTI雷达的基本工作原理是一样的，只是各自的目的和实现方式不太相同。其中一个基本差别就是高重频PD雷达的脉冲重复频率必须保证目标回波的多普勒频移不模糊，这就要求重频值至少应是目标相对于雷达的最大接近速度所产生多普勒频移的2倍。高重频PD雷达往往在距离维是高度模糊的。中重频雷达则在距离维和多普勒频移维都是模糊的。因此本文针对脉冲多普勒雷达距离跟踪系统的计算机仿真技术的研究，深入浅出的对PD雷达的原理概念等进行了分析和测算，旨在为我国的雷达距离跟踪系统的完善尽到一份推动性的力量。
参考文献：
[1]Link11数据链建模与多普勒校正的干扰效果分析[J]. 韩冬平,王敏,余国文,李志淮. 电子信息对抗技术. 2008(06)
[2]基于Matlab-GUI的模拟通信干扰效果仿真软件设计[J]. 孙剑平,付天晖. 计算机与数字工程. 2015(09)
[3]基于图像特征的红外对抗干扰效果评估方法研究[J]. 李志国,张思将,周建忠. 激光技术. 2013(03)
[4]脉冲多普勒雷达距离拖引目标序贯滤波跟踪方法[J]. 刘兆磊,许建峰,张光义,郭燕昌. 系统工程与电子技术. 2005(08)
[5]基于神经网络的雷达抗转发式距离欺骗干扰方法[J]. 吕强,李建勋,秦江敏,马晓岩. 系统工程与电子技术. 2005(02)
[6]相控阵雷达事件调度中的时间窗研究[J]. 何金新,邱杰,王国宏. 雷达科学与技术. 2010(01)
论文作者:徐,创
论文发表刊物:《科技中国》2018年3期
论文发表时间:2018/8/6
标签：多普勒论文; 距离论文; 脉冲论文; 系统论文; 目标论文; 回波论文; 电路论文; 《科技中国》2018年3期论文;