一种多源探测半实物仿真与时间窗口分析系统的制作方法
【专利摘要】本发明一种多源探测半实物仿真与时间窗口分析系统，系统构成包括上位机、以太网路由器、综控系统、动力学/运动学仿真机、地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、模拟辐射源、多个被动雷达、GPS驯服铷钟、多站协同信号处理机、实时反射内存网、直流稳压电源、UPS电源。本发明基于实时反射内存网络以及以太网络，采用数学仿真与射频仿真相结合的实时系统架构，能够对多源探测体系综合性能进行有效验证，也能够对目标指示的时间窗口进行仿真分析，从而为飞行器的目标指引系统论证提供技术支撑。
【专利说明】一种多源探测半实物仿真与时间窗口分析系统
【技术领域】
[0001]本发明属于目标探测技术仿真验证领域，涉及一种多源探测半实物仿真与时间窗口分析系统。
【背景技术】
[0002]针对目标的多源探测是侦察、定位、跟踪和目标指示的重要手段。多源目标探测体制可以分为地基视距探测、地基超视距探测、空基平台探测、天基平台探测、弹载平台探测等；多源目标探测仿真验证手段又可以分为数学仿真、实物样机验证等手段。其中，地基视距探测手段、近距空基平台等依赖于与目标间的直达信号，无法实现对超视距外时敏目标的侦察与定位，同时，现有系统在验证手段上多单纯依赖于数学仿真或单机指标考核，系统构成简单、应用场景单一、实时性无法保障，难以实现对多源探测系统设计的有效验证与技术支撑。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题是:克服现有仿真验证系统的不足，提出一种多源探测半实物仿真与时间窗口分析系统，解决多源探测系统仿真验证难题，构建涵盖天基探测、地基超视距探测、多站协同探测的多源探测体系，形成包括模拟辐射源在内的实时半实物仿真系统，采用数学仿真与射频仿真相结合的实时系统架构，实现目标指引的时间窗口仿真分析，为飞行器的目标指示系统设计提供有效技术支撑。
[0004]本发明的技术解决方案是:一种多源探测半实物仿真与时间窗口分析系统，包括上位机、以太网路由器、综控系统、动力学/运动学仿真机、地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、模拟辐射源、多个被动雷达、GPS驯服铷钟、多站协同信号处理机、实时反射内存网、供电系统；供电系统包括直流稳压电源、UPS电源；
[0005]直流稳压电源，给模拟辐射源、多个被动雷达、GPS驯服铷钟、GPS驯服铷钟供电；
[0006]UPS电源，给上位机、以太网路由器、综控系统、动力学/运动学仿真机、地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、多站协同信号处理机、实时反射内存网供电；
[0007]上位机支持多种编程语言，上位机进行动力学/运动学模型编译，并通过以太网路由器下载至动力学/运动学仿真机，上位机进行地基超视距雷达模型编译，并通过以太网路由器下载至地基超视距雷达仿真机，上位机进行天基卫星探测模型编译，并通过以太网路由器下载至天基卫星探测仿真机；
[0008]综控系统负责全系统的启动及调度，通过实时反射内存网向动力学/运动学仿真机、地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、模拟辐射源、多站协同信号处理机发送启动指令和调度指令，动力学/运动学仿真机、地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、模拟辐射源、多站协同信号处理机均按照指令启动；
[0009]动力学/运动学仿真机，通过上位机下载的动力学/运动学模型，实时模拟目标运动信息，并通过实时反射内存网将目标位置、运动信息发送至地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、模拟辐射源、多站协同信号处理机；
[0010]地基超视距雷达，通过上位机下载的地基超视距雷达模型，结合观测站及目标间的相对位置，模拟天波超视距、地波超视距雷达工作过程，生成信号级仿真数据，同时，地基超视距雷达模拟该信号级仿真数据的处理过程，包括叠加处理时延、探测误差，按照实际处理数据率拟合目标航迹，并提供目标的位置和运动信息，通过实时反射内存网输出至综控系统；
[0011]天基卫星探测仿真机，通过上位机下载的天基卫星探测模型，实时仿真卫星轨道，或根据综控系统调度指令控制天基卫星变轨，根据天基卫星覆盖区域判别是否能够侦收到目标信号，并进行信号级仿真，模拟真实天基探测过程，输出目标的位置和运动信息，通过实时反射内存网输出至综控系统供综控系统进行数据融合和目标判别；
[0012]模拟辐射源，模拟目标的电磁辐射特征，根据多个被动雷达与目标间的相对位置关系，模拟时延、相移、捷变频、重频参差这些信号脉内特征，生成被动雷达应接收到的射频信号，注入给被动雷达；
[0013]多个被动雷达，对模拟辐射源注入的射频信号进行下变频采样后生成中频信号，将该中频信号传输至多站协同信号处理机；
[0014]GPS驯服铷钟，接收GPS信号，将GPS信号中的位置信息和时间信息传输至多站协同信号处理机；
[0015]多站协同信号处理机基于时差/频差定位原理，接收GPS驯服铷钟传输来的GPS信号中的位置信息和时间信息和多个被动雷达传输来的中频信号，从该中频信号中提取该中频信号的脉宽、重频、到达时间，结合GPS信号中的位置信息和时间信息，进行定位解算，得到目标位置和运动信息，并通过实时反射内存网输出至综控系统；
[0016]综控系统根据实时反射内存网传来的地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、多站协同信号处理机输出目标位置、运动信息，进行多源融合后给出时间窗口指示，为飞行器提供目标指引。
[0017]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0018](1)本发明通过采用仿真计算机、实时光纤内存网和模拟辐射源设备，构建了数学仿真与射频仿真相结合的实时仿真验证系统，能够在实验室内灵活配置试验流程，对大型系统、重要单机、体系架构进行实时验证，系统架构新颖，仿真验证效率高。
[0019](2)本发明采用的多个被动雷达，工作于宽频段、多体制，结合多站协同信号处理机，能够对时差、时差+频差的无源定位体制进行射频验证，应用范围广、考核技术新。
[0020](3)本发明采用的地基超视距雷达仿真机能够通过信号级仿真模拟对视距外目标的探测、跟踪，验证超视距探测过程，为目标指示系统指标论证提供仿真验证手段支撑。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为一种多源探测半实物仿真与时间窗口分析系统示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0023]如图1所示，一种多源探测半实物仿真与时间窗口分析系统，包括上位机、以太网路由器、综控系统、动力学/运动学仿真机、地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、模拟辐射源、多个被动雷达、GPS驯服铷钟、多站协同信号处理机、实时反射内存网、供电系统；供电系统包括直流稳压电源、UPS电源；
[0024]直流稳压电源，通过程序控制按照预定时序，给模拟辐射源、多个被动雷达、GPS驯服铷钟、GPS驯服铷钟加电；
[0025]UPS电源，给上位机、以太网路由器、综控系统、动力学/运动学仿真机、地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、多站协同信号处理机、实时反射内存网供电，避免突然断电对设备的损害；
[0026]上位机支持多种编程开发语言，在各设备加电后，上位机进行动力学/运动学模型编译，并通过以太网路由器下载至动力学/运动学仿真机，上位机进行地基超视距雷达模型编译，并通过以太网路由器下载至地基超视距雷达仿真机，上位机进行天基卫星探测模型编译，并通过以太网路由器下载至天基卫星探测仿真机；
[0027]综控系统负责全系统设备的综合控制，包括发送启动指令和调度指令，确保全系统正常工作流程，综控系统通过实时反射内存网向动力学/运动学仿真机、地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、模拟辐射源、多站协同信号处理机发送启动指令和调度指令，动力学/运动学仿真机、地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、模拟辐射源、多站协同信号处理机均启动；
[0028]动力学/运动学仿真机，通过上位机下载的动力学/运动学模型，实时模拟目标运动信息，并通过实时反射内存网将目标位置、运动信息发送至地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、模拟辐射源、多站协同信号处理机，供各设备模拟真实场景下目标探测流程和信号处理流程，以验证探测体系合理性和有效性；
[0029]地基超视距雷达，通过上位机下载的地基超视距雷达模型，结合观测站及目标间的相对位置，模拟天波超视距、地波超视距雷达工作过程，生成信号级仿真数据，同时，地基超视距雷达模拟该信号级仿真数据的处理过程，包括叠加处理时延、探测误差，按照实际处理数据率拟合目标航迹，并提供目标的位置和运动信息，通过实时反射内存网输出至综控系统；
[0030]天基卫星探测仿真机，通过上位机下载的天基卫星探测模型，实时仿真卫星轨道，或根据综控系统调度指令控制天基卫星变轨，根据天基卫星覆盖区域判别是否能够侦收到目标信号，并进行信号级仿真，模拟真实天基探测过程，输出目标的位置和运动信息，通过实时反射内存网输出至综控系统供综控系统进行数据融合和目标判别；
[0031]模拟辐射源，模拟目标的电磁辐射特征，根据多个被动雷达与目标间的相对位置关系，通过模拟时延、相移、捷变频、重频参差这些信号脉内特征真实反映目标辐射源特征，生成的被动雷达应接收到的信号以射频形式注入给被动雷达；
[0032]多个被动雷达，对模拟辐射源注入的射频信号进行下变频采样后生成中频信号，将该中频信号传输至多站协同信号处理机，由模拟辐射源至多个被动雷达，再至多站协同信号处理机的信号传输链路，使得系统具备了射频仿真能力，能够将数学仿真与射频仿真相结合，从而具备了对重要单机的考核能力；
[0033]GPS驯服铷钟，接收GPS信号，并将GPS信号中的位置信息和时间信息传输至多站协同信号处理机；
[0034]多站协同信号处理机基于时差/频差定位原理，接收GPS驯服铷钟传输来的GPS信号中的位置信息和时间信息和多个被动雷达传输来的中频信号，从该中频信号中提取该中频信号的脉宽、重频、到达时间，结合GPS信号中的位置信息和时间信息，进行定位解算，得到目标位置和运动信息，并通过实时反射内存网输出至综控系统；
[0035]综控系统根据实时反射内存网传来的地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、多站协同信号处理机输出目标位置、运动信息，进行多源融合后给出时间窗口指示，为飞行器提供目标指引。
[0036]本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
【权利要求】
1.一种多源探测半实物仿真与时间窗口分析系统，其特征在于:包括上位机、以太网路由器、综控系统、动力学/运动学仿真机、地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、模拟辐射源、多个被动雷达、GPS驯服铷钟、多站协同信号处理机、实时反射内存网、供电系统；供电系统包括直流稳压电源、UPS电源； 直流稳压电源，给模拟辐射源、多个被动雷达、GPS驯服铷钟、GPS驯服铷钟供电； UPS电源，给上位机、以太网路由器、综控系统、动力学/运动学仿真机、地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、多站协同信号处理机、实时反射内存网供电； 上位机进行动力学/运动学模型编译，并通过以太网路由器下载至动力学/运动学仿真机，上位机进行地基超视距雷达模型编译，并通过以太网路由器下载至地基超视距雷达仿真机，上位机进行天基卫星探测模型编译，并通过以太网路由器下载至天基卫星探测仿真机； 综控系统通过实时反射内存网向动力学/运动学仿真机、地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、模拟辐射源、多站协同信号处理机发送启动指令和调度指令，动力学/运动学仿真机、地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、模拟辐射源、多站协同信号处理机均启动； 动力学/运动学仿真机，通过上位机下载的动力学/运动学模型，实时模拟目标运动信息，并通过实时反射内存网将目标位置、运动信息发送至地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、模拟辐射源、多站协同信号处理机； 地基超视距雷达，通过上位机下载的地基超视距雷达模型，结合观测站及目标间的相对位置，模拟天波超视距、地波超视距雷达工作过程，生成信号级仿真数据，同时，地基超视距雷达模拟该信号级仿真数据的处理过程，包括叠加处理时延、探测误差，按照实际处理数据率拟合目标航迹，并提供目标的位置和运动信息，通过实时反射内存网输出至综控系统； 天基卫星探测仿真机，通过上位机下载的天基卫星探测模型，实时仿真卫星轨道，或根据综控系统调度指令控制天基卫星变轨，根据天基卫星覆盖区域判别是否能够侦收到目标信号，并进行信号级仿真，模拟真实天基探测过程，输出目标的位置和运动信息，通过实时反射内存网输出至综控系统供综控系统进行数据融合和目标判别； 模拟辐射源，模拟目标的电磁辐射特征，根据多个被动雷达与目标间的相对位置关系，模拟时延、相移、捷变频、重频参差这些信号脉内特征，生成被动雷达应接收到的射频信号，注入给被动雷达； 多个被动雷达，对模拟辐射源注入的射频信号进行下变频采样后生成中频信号，将该中频信号传输至多站协同信号处理机； GPS驯服铷钟，接收GPS信号，将GPS信号中的位置信息和时间信息传输至多站协同信号处理机； 多站协同信号处理机基于时差/频差定位原理，接收GPS驯服铷钟传输来的GPS信号中的位置信息和时间信息和多个被动雷达传输来的中频信号，从该中频信号中提取该中频信号的脉宽、重频、到达时间，结合GPS信号中的位置信息和时间信息，进行定位解算，得到目标位置和运动信息，并通过实时反射内存网输出至综控系统； 综控系统根据实时反射内存网传来的地基超视距雷达仿真机、天基卫星探测仿真机、多站协同信号处理机输出目标位置、运动信息，进行多源融合后给出时间窗口指示，为飞行器提供目标指引。
【文档编号】G05B17/02GK104281059SQ201410559867
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】夏东坤, 刘百奇, 卓佳, 李志国, 蔡昱, 王宇航, 张旋, 刘红军, 王泽 , 王阳春 申请人:中国运载火箭技术研究院