一種多源探測半實物仿真與時間窗口分析系統的製作方法
2023-09-20 23:36:50
一種多源探測半實物仿真與時間窗口分析系統的製作方法
【專利摘要】本發明一種多源探測半實物仿真與時間窗口分析系統，系統構成包括上位機、乙太網路由器、綜控系統、動力學/運動學仿真機、地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、模擬輻射源、多個被動雷達、GPS馴服銣鍾、多站協同信號處理機、實時反射內存網、直流穩壓電源、UPS電源。本發明基於實時反射內存網絡以及乙太網絡，採用數學仿真與射頻仿真相結合的實時系統架構，能夠對多源探測體系綜合性能進行有效驗證，也能夠對目標指示的時間窗口進行仿真分析，從而為飛行器的目標指引系統論證提供技術支撐。
【專利說明】一種多源探測半實物仿真與時間窗口分析系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於目標探測技術仿真驗證領域，涉及一種多源探測半實物仿真與時間窗口分析系統。
【背景技術】
[0002]針對目標的多源探測是偵察、定位、跟蹤和目標指示的重要手段。多源目標探測體制可以分為地基視距探測、地基超視距探測、空基平臺探測、天基平臺探測、彈載平臺探測等；多源目標探測仿真驗證手段又可以分為數學仿真、實物樣機驗證等手段。其中，地基視距探測手段、近距空基平臺等依賴於與目標間的直達信號，無法實現對超視距外時敏目標的偵察與定位，同時，現有系統在驗證手段上多單純依賴於數學仿真或單機指標考核，系統構成簡單、應用場景單一、實時性無法保障，難以實現對多源探測系統設計的有效驗證與技術支撐。
【發明內容】
[0003]本發明解決的技術問題是:克服現有仿真驗證系統的不足，提出一種多源探測半實物仿真與時間窗口分析系統，解決多源探測系統仿真驗證難題，構建涵蓋天基探測、地基超視距探測、多站協同探測的多源探測體系，形成包括模擬輻射源在內的實時半實物仿真系統，採用數學仿真與射頻仿真相結合的實時系統架構，實現目標指引的時間窗口仿真分析，為飛行器的目標指示系統設計提供有效技術支撐。
[0004]本發明的技術解決方案是:一種多源探測半實物仿真與時間窗口分析系統，包括上位機、乙太網路由器、綜控系統、動力學/運動學仿真機、地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、模擬輻射源、多個被動雷達、GPS馴服銣鍾、多站協同信號處理機、實時反射內存網、供電系統；供電系統包括直流穩壓電源、UPS電源；
[0005]直流穩壓電源，給模擬輻射源、多個被動雷達、GPS馴服銣鍾、GPS馴服銣鍾供電；
[0006]UPS電源，給上位機、乙太網路由器、綜控系統、動力學/運動學仿真機、地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、多站協同信號處理機、實時反射內存網供電；
[0007]上位機支持多種程式語言，上位機進行動力學/運動學模型編譯，並通過乙太網路由器下載至動力學/運動學仿真機，上位機進行地基超視距雷達模型編譯，並通過乙太網路由器下載至地基超視距雷達仿真機，上位機進行天基衛星探測模型編譯，並通過乙太網路由器下載至天基衛星探測仿真機；
[0008]綜控系統負責全系統的啟動及調度，通過實時反射內存網向動力學/運動學仿真機、地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、模擬輻射源、多站協同信號處理機發送啟動指令和調度指令，動力學/運動學仿真機、地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、模擬輻射源、多站協同信號處理機均按照指令啟動；
[0009]動力學/運動學仿真機，通過上位機下載的動力學/運動學模型，實時模擬目標運動信息，並通過實時反射內存網將目標位置、運動信息發送至地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、模擬輻射源、多站協同信號處理機；
[0010]地基超視距雷達，通過上位機下載的地基超視距雷達模型，結合觀測站及目標間的相對位置，模擬天波超視距、地波超視距雷達工作過程，生成信號級仿真數據，同時，地基超視距雷達模擬該信號級仿真數據的處理過程，包括疊加處理時延、探測誤差，按照實際處理數據率擬合目標航跡，並提供目標的位置和運動信息，通過實時反射內存網輸出至綜控系統；
[0011]天基衛星探測仿真機，通過上位機下載的天基衛星探測模型，實時仿真衛星軌道，或根據綜控系統調度指令控制天基衛星變軌，根據天基衛星覆蓋區域判別是否能夠偵收到目標信號，並進行信號級仿真，模擬真實天基探測過程，輸出目標的位置和運動信息，通過實時反射內存網輸出至綜控系統供綜控系統進行數據融合和目標判別；
[0012]模擬輻射源，模擬目標的電磁輻射特徵，根據多個被動雷達與目標間的相對位置關係，模擬時延、相移、捷變頻、重頻參差這些信號脈內特徵，生成被動雷達應接收到的射頻信號，注入給被動雷達；
[0013]多個被動雷達，對模擬輻射源注入的射頻信號進行下變頻採樣後生成中頻信號，將該中頻信號傳輸至多站協同信號處理機；
[0014]GPS馴服銣鍾，接收GPS信號，將GPS信號中的位置信息和時間信息傳輸至多站協同信號處理機；
[0015]多站協同信號處理機基於時差/頻差定位原理，接收GPS馴服銣鍾傳輸來的GPS信號中的位置信息和時間信息和多個被動雷達傳輸來的中頻信號，從該中頻信號中提取該中頻信號的脈寬、重頻、到達時間，結合GPS信號中的位置信息和時間信息，進行定位解算，得到目標位置和運動信息，並通過實時反射內存網輸出至綜控系統；
[0016]綜控系統根據實時反射內存網傳來的地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、多站協同信號處理機輸出目標位置、運動信息，進行多源融合後給出時間窗口指示，為飛行器提供目標指引。
[0017]本發明與現有技術相比的優點在於:
[0018](1)本發明通過採用仿真計算機、實時光纖內存網和模擬輻射源設備，構建了數學仿真與射頻仿真相結合的實時仿真驗證系統，能夠在實驗室內靈活配置試驗流程，對大型系統、重要單機、體系架構進行實時驗證，系統架構新穎，仿真驗證效率高。
[0019](2)本發明採用的多個被動雷達，工作於寬頻段、多體制，結合多站協同信號處理機，能夠對時差、時差+頻差的無源定位體制進行射頻驗證，應用範圍廣、考核技術新。
[0020](3)本發明採用的地基超視距雷達仿真機能夠通過信號級仿真模擬對視距外目標的探測、跟蹤，驗證超視距探測過程，為目標指示系統指標論證提供仿真驗證手段支撐。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為一種多源探測半實物仿真與時間窗口分析系統示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0023]如圖1所示，一種多源探測半實物仿真與時間窗口分析系統，包括上位機、乙太網路由器、綜控系統、動力學/運動學仿真機、地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、模擬輻射源、多個被動雷達、GPS馴服銣鍾、多站協同信號處理機、實時反射內存網、供電系統；供電系統包括直流穩壓電源、UPS電源；
[0024]直流穩壓電源，通過程序控制按照預定時序，給模擬輻射源、多個被動雷達、GPS馴服銣鍾、GPS馴服銣鍾加電；
[0025]UPS電源，給上位機、乙太網路由器、綜控系統、動力學/運動學仿真機、地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、多站協同信號處理機、實時反射內存網供電，避免突然斷電對設備的損害；
[0026]上位機支持多種編程開發語言，在各設備加電後，上位機進行動力學/運動學模型編譯，並通過乙太網路由器下載至動力學/運動學仿真機，上位機進行地基超視距雷達模型編譯，並通過乙太網路由器下載至地基超視距雷達仿真機，上位機進行天基衛星探測模型編譯，並通過乙太網路由器下載至天基衛星探測仿真機；
[0027]綜控系統負責全系統設備的綜合控制，包括發送啟動指令和調度指令，確保全系統正常工作流程，綜控系統通過實時反射內存網向動力學/運動學仿真機、地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、模擬輻射源、多站協同信號處理機發送啟動指令和調度指令，動力學/運動學仿真機、地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、模擬輻射源、多站協同信號處理機均啟動；
[0028]動力學/運動學仿真機，通過上位機下載的動力學/運動學模型，實時模擬目標運動信息，並通過實時反射內存網將目標位置、運動信息發送至地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、模擬輻射源、多站協同信號處理機，供各設備模擬真實場景下目標探測流程和信號處理流程，以驗證探測體系合理性和有效性；
[0029]地基超視距雷達，通過上位機下載的地基超視距雷達模型，結合觀測站及目標間的相對位置，模擬天波超視距、地波超視距雷達工作過程，生成信號級仿真數據，同時，地基超視距雷達模擬該信號級仿真數據的處理過程，包括疊加處理時延、探測誤差，按照實際處理數據率擬合目標航跡，並提供目標的位置和運動信息，通過實時反射內存網輸出至綜控系統；
[0030]天基衛星探測仿真機，通過上位機下載的天基衛星探測模型，實時仿真衛星軌道，或根據綜控系統調度指令控制天基衛星變軌，根據天基衛星覆蓋區域判別是否能夠偵收到目標信號，並進行信號級仿真，模擬真實天基探測過程，輸出目標的位置和運動信息，通過實時反射內存網輸出至綜控系統供綜控系統進行數據融合和目標判別；
[0031]模擬輻射源，模擬目標的電磁輻射特徵，根據多個被動雷達與目標間的相對位置關係，通過模擬時延、相移、捷變頻、重頻參差這些信號脈內特徵真實反映目標輻射源特徵，生成的被動雷達應接收到的信號以射頻形式注入給被動雷達；
[0032]多個被動雷達，對模擬輻射源注入的射頻信號進行下變頻採樣後生成中頻信號，將該中頻信號傳輸至多站協同信號處理機，由模擬輻射源至多個被動雷達，再至多站協同信號處理機的信號傳輸鏈路，使得系統具備了射頻仿真能力，能夠將數學仿真與射頻仿真相結合，從而具備了對重要單機的考核能力；
[0033]GPS馴服銣鍾，接收GPS信號，並將GPS信號中的位置信息和時間信息傳輸至多站協同信號處理機；
[0034]多站協同信號處理機基於時差/頻差定位原理，接收GPS馴服銣鍾傳輸來的GPS信號中的位置信息和時間信息和多個被動雷達傳輸來的中頻信號，從該中頻信號中提取該中頻信號的脈寬、重頻、到達時間，結合GPS信號中的位置信息和時間信息，進行定位解算，得到目標位置和運動信息，並通過實時反射內存網輸出至綜控系統；
[0035]綜控系統根據實時反射內存網傳來的地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、多站協同信號處理機輸出目標位置、運動信息，進行多源融合後給出時間窗口指示，為飛行器提供目標指引。
[0036]本發明未詳細說明部分屬本領域技術人員公知常識。
【權利要求】
1.一種多源探測半實物仿真與時間窗口分析系統，其特徵在於:包括上位機、乙太網路由器、綜控系統、動力學/運動學仿真機、地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、模擬輻射源、多個被動雷達、GPS馴服銣鍾、多站協同信號處理機、實時反射內存網、供電系統；供電系統包括直流穩壓電源、UPS電源； 直流穩壓電源，給模擬輻射源、多個被動雷達、GPS馴服銣鍾、GPS馴服銣鍾供電； UPS電源，給上位機、乙太網路由器、綜控系統、動力學/運動學仿真機、地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、多站協同信號處理機、實時反射內存網供電； 上位機進行動力學/運動學模型編譯，並通過乙太網路由器下載至動力學/運動學仿真機，上位機進行地基超視距雷達模型編譯，並通過乙太網路由器下載至地基超視距雷達仿真機，上位機進行天基衛星探測模型編譯，並通過乙太網路由器下載至天基衛星探測仿真機； 綜控系統通過實時反射內存網向動力學/運動學仿真機、地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、模擬輻射源、多站協同信號處理機發送啟動指令和調度指令，動力學/運動學仿真機、地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、模擬輻射源、多站協同信號處理機均啟動； 動力學/運動學仿真機，通過上位機下載的動力學/運動學模型，實時模擬目標運動信息，並通過實時反射內存網將目標位置、運動信息發送至地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、模擬輻射源、多站協同信號處理機； 地基超視距雷達，通過上位機下載的地基超視距雷達模型，結合觀測站及目標間的相對位置，模擬天波超視距、地波超視距雷達工作過程，生成信號級仿真數據，同時，地基超視距雷達模擬該信號級仿真數據的處理過程，包括疊加處理時延、探測誤差，按照實際處理數據率擬合目標航跡，並提供目標的位置和運動信息，通過實時反射內存網輸出至綜控系統； 天基衛星探測仿真機，通過上位機下載的天基衛星探測模型，實時仿真衛星軌道，或根據綜控系統調度指令控制天基衛星變軌，根據天基衛星覆蓋區域判別是否能夠偵收到目標信號，並進行信號級仿真，模擬真實天基探測過程，輸出目標的位置和運動信息，通過實時反射內存網輸出至綜控系統供綜控系統進行數據融合和目標判別； 模擬輻射源，模擬目標的電磁輻射特徵，根據多個被動雷達與目標間的相對位置關係，模擬時延、相移、捷變頻、重頻參差這些信號脈內特徵，生成被動雷達應接收到的射頻信號，注入給被動雷達； 多個被動雷達，對模擬輻射源注入的射頻信號進行下變頻採樣後生成中頻信號，將該中頻信號傳輸至多站協同信號處理機； GPS馴服銣鍾，接收GPS信號，將GPS信號中的位置信息和時間信息傳輸至多站協同信號處理機； 多站協同信號處理機基於時差/頻差定位原理，接收GPS馴服銣鍾傳輸來的GPS信號中的位置信息和時間信息和多個被動雷達傳輸來的中頻信號，從該中頻信號中提取該中頻信號的脈寬、重頻、到達時間，結合GPS信號中的位置信息和時間信息，進行定位解算，得到目標位置和運動信息，並通過實時反射內存網輸出至綜控系統； 綜控系統根據實時反射內存網傳來的地基超視距雷達仿真機、天基衛星探測仿真機、多站協同信號處理機輸出目標位置、運動信息，進行多源融合後給出時間窗口指示，為飛行器提供目標指引。
【文檔編號】G05B17/02GK104281059SQ201410559867
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月20日 優先權日:2014年10月20日
【發明者】夏東坤, 劉百奇, 卓佳, 李志國, 蔡昱, 王宇航, 張旋, 劉紅軍, 王澤 , 王陽春 申請人:中國運載火箭技術研究院