一种功能级雷达模型的群目标回波模拟方法

一种功能级雷达模型的群目标回波模拟方法

郭涛源

江南机电设计研究所，贵州贵阳  550009

摘要：本文针对传统的功能级雷达模拟器无法模拟群目标回波信号导致的生成的点迹信息不准确的问题提出功能级雷达模型的群目标回波模拟方法，该方法可以在雷达功能级仿真模型中较真实的模拟雷达对群目标回波所形成的点迹。

关键词：功能级；雷达模型；群目标回波

1.概述

在全球信息化高速发展的当下，战争其实演变为了体系对抗，而电子信息装备的作战效能不仅与预警探测、情报侦察、电子干扰、反辐射武器、情报处理和指挥控制等对抗对象有关，而且与自然环境、火力运用、作战任务、作战样式、作战过程等因素也紧密相联，完全依靠实战或实装来检验装备的效能或训练部队的装备运用是不现实的。因此，合理运用作战仿真技术，对于评估武器系统体系作战效能、提升部队训练效果、优化作战战术战法等具有重要意义。

总体上看，当前的作战仿真系统可分为战区／战役级、任务／作战级、交战级和工程级等四类。不同类别的作战仿真系统其仿真模型的分辨率不同，而不同分辨率仿真模型的建模粒度不同，在体系仿真系统中的雷达功能级仿真模型，由于不涉及信号处理的模拟，导致在仿真处理过程中，只计算波束内目标的回波能量，对于通过能量检测的目标均生成点迹，然后，以仿真程序中计算的第一目标点迹为起始点，其他点迹与之做斜距差，将差值小于距离分辨力的点迹合成一个点迹，再对剩余目标以同样地方式进行处理，形成多个点迹。然而，在考虑信号模拟时，可能存在与第一个目标斜距差值大于距离分辨力的目标，其回波模拟信号与第一个目标的信号为一个合成信号的情况，其点迹与第一个目标点迹为融合的点迹。

2.基于DBSCAN算法的回波处理方法

2.1 雷达功能级检测群目标回波处理流程

流程包含三个步骤:回波能量计算、初始点迹生成、点迹聚类处理。

2.2.初始点迹生成

挑选出整个战场空间在雷达波束范围内的所有目标，并根据下式计算每个目标的回波信噪比：

…………………………（1）

筛选出所有≥的目标，并将筛选出的目标置入初始待处理集合中；

2.3.点迹聚类处理

数据挖掘中的核心之一就是聚类，聚类算法是在不清楚数据类别的情况下，根据相似性将数据集划分为不同的簇，在数据挖掘领域有着广泛的应用。常见的聚类算法包括距离度量法、K-means（K均值聚类）、BIRCH（层次聚类）、DBSCAN（密度聚类）等。其中距离度量法和其他算法相比，它不需预先确定簇的数量，对噪声也不敏感，可以区分任意形状的数据集，适合空间分布密度不同的数据聚类。

一种基于改进的距离度量聚类方法，不提升算法整体难度的同时也减少了时间复杂度，提升运行效率，具有实际的使用意义。具体方法如下：

对集合中的目标按照斜距大小排序，将集合中的元素按照斜距从小到大进行排序整理；之后将集合内的元素依次用后一个元素的斜距减前一个元素的斜距，即，形成斜距误差集合；根据元素的大小进行聚类，假设为大于等于距离分辨率的元素，为前面一个大于等于距离分辨率的元素，则将归为一组群目标；若前面不存在大于等于距离分辨率的元素，则将归为一组群目标；若后面不存在大于等于距离分辨率的元素，则将归为一组群目标；对划分的群组目标进行综合处理，每个群组生成一个点迹，生成的即为群目标在波束内由回波信号形成所有回波点迹。

图2-1 距离聚类原理

3.仿真验证

假设如下仿真条件：

在雷达波束范围内有13个目标，目标的RCS均为0.01㎡，雷达的等效辐射功率为30dB、接收天线增益20dB、脉冲压缩改善因子6 dB、脉冲累计因子5 dB、工作带宽为20MHz、接收机噪声2 dB、系统损耗2 dB、最小检测信噪比为15 dB、距离分辨力20m，13个目标与雷达的相对位置按照序号（1～13）依次为3.55km、3.54km、3.43km、3.41 km、3.42 km、3.435km、3.44km、3.46km、3.478km、3.49km、3.52km、3.58km、3.6km。

计算13个目标的回波信噪比依次为14.97dB、15.01 dB、15.56 dB、15.66 dB、15.61 dB、15.54 dB、15.51 dB、15.41 dB、15.32 dB、15.26 dB、15.11 dB、14.82 dB、14.72 dB；为15dB；初始待处理集合；

首先按照斜距从小到大进行排序整理得到排序后的集合；

图1目标距离雷达位置密集度图

生成误差集合，从误差集合可以看出误差结合的大于等于距离分辨力20，因此将{4、5、3、6、7}归为一个群组、将{8}归为一个群组、将{9、10}归为一个群组、将{11}归为一个群组、将{2}归为一个群组，对每个群组目标的航迹进性综合处理，雷达针对整个群目标生成的点迹分别为3.427km、3.46km、3.476km、3.52km、3.54km。

图2聚类生成点迹

4.结束语

本文通过对针对传统功能级雷达的不足，提出了一种功能级雷达模型的群目标回波模拟方法，该方法可以在雷达功能级仿真模型中较真实的模拟雷达对群目标回波所形成的点迹。

参考文献

[1]范文江,牛金涛,余非.一种基于多分辨率建模的雷达仿真方法[J].舰船电子对抗.2011(3)：74-78.

[2]熊伟,高霞，王力等.基于UML通用性机载雷达仿真器系统建模与仿真[J].系统工程与电子技术.2015(7)：1536-1542.

[3]于陈平,徐毓,高婷. 相控阵雷达仿真中的航迹关联算法研究[J].舰船电子对抗.2011(5)：69-71.

[4]严立.基于回归分析的航迹关联算法研究[J].高校理科研究.

[5]邹庆秋，杨欧.主动雷达航迹关联方法及应用[J].电子·电路.2015(8)：33-35.