射频仿真系统大视场模拟技术研究进展

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2024年1月20日发(作者：)

射频仿真系统大视场模拟技术研究进展发布时间：2022-07-06T03:16:46.581Z 来源：《中国科技信息》2022年3月第5期 作者： 吴宏仙[导读] 射频仿真系统试验中，关键问题是目标的模拟能力受阵列视场角范围限制。 吴宏仙 江南机电设计研究所 贵州贵阳 550006 摘 要：射频仿真系统试验中，关键问题是目标的模拟能力受阵列视场角范围限制。本文针对射频仿真系统暗室特点，综述了目前几种模拟大视场角的研究技术。 关键词：射频仿真系统；大视场模拟 射频仿真系统主要由仿真计算机、微波暗室、三轴飞行转台和射频目标环境模拟器组成。在微波暗室内，三轴飞行转台装载被试末制导雷达，模拟导弹飞行姿态。射频目标环境模拟器向被试末制导雷达辐射目标回波、杂波及各种干扰信号，末制导雷达接收空间辐射信号并将探测到的目标信息通过网络传输至仿真计算机进行弹道解算，实现导弹作战过程的闭环仿真，从而评估雷达制导导弹的综合作战效能。但是在射频仿真系统中，由于暗室空间有限，某些想定战情的仿真试验中，弹目视线会超出目标阵列的视场角范围，这就出现了目标模拟受限的问题。针对这一问题，从硬件上对系统进行升级改造往往成本巨大且实现困难，而从软件算法和试验流程上对半实物仿真试验进行改进和优化，提升射频半实物仿真系统目标模拟能力的做法具有经济优越性。本文总结了几种大视场模拟技术，解决了导弹视线角受限问题，扩大了射频仿真系统的模拟能力。1常用坐标系及其变换关系 下面列出射频仿真系统中常见的坐标系，为了严谨且清晰地描述问题，采用如下坐标系定义与符号： (1) 实验室坐标系

实验室坐标系（记为S）的原点O在目标阵列所在球面的球心上，即三轴转台的回转中心，X轴指向目标阵列的中心点，Y轴垂直向上，Z轴垂直于XOY平面，方向按右手定则确定。

(2) 地面坐标系

地面坐标系（记为D）与地球固联，原点A通常取发射瞬时导弹质心在地面(水平面)上的投影点，Ax轴在水平面内，指向目标(或目标在地面的投影)为正; Ay轴与地面垂直，向上为正；Az轴按右手定则确定。

(3) 弹上惯性坐标系

在只考虑坐标系间的旋转关系时，通常将地面坐标系平移，即原点A移至导弹质心O处，各坐标轴平行移动，此时得到的坐标系称为弹上惯性坐标系。 ( 4) 弹体坐标系

2大视场模拟技术研究2.1坐标转换 坐标转换是基于常用坐标系及其变换关系提出的一种等效的弹目相对位置方法，实现射频仿真系统大视场等效模拟。 （1）没有多轴转台 导引头静态放置，将导弹和目标/干扰相对地面武器系统的运动关系转换为目标/干扰相对于导弹的运动关系，即是将导弹的运动姿态变化等效到目标阵面上目标+干扰的运动位置变化，实现包含闭合控制回路的导引头内场静态抗干扰半实物仿真试验的方法，进而拓展内场试验室的适用范围[1]。

（2）有多轴转台 通过分析各个坐标系之间的关系，求得在阵列旋转角度相应的方位角、高低角和转台应执行的初始角度，进而设计转台的驱动方法和阵列式天线角度设置，实现射频仿真系统大视场角模拟，并推导预置角度条件下的转台初始姿态和驱动方程，扩大阵列式射频仿真试验系统的能力[2]。

2.2引入坐标系 目前引入坐标系主要有引入地面坐标系偏置法[3]和倾斜惯性坐标系法[4]：

（1）地面坐标系偏置法 地面坐标系偏置法就是将原本与实验室坐标系重合的地面坐标系进行旋转后偏置，使弹目视线变换到目标阵列视场角范围内，从而实现射频仿真系统目标模拟能力的拓展。在射频半实物仿真系统中通过引用地面坐标系偏置法，研究虚拟地面坐标系相对实验室坐标系存在的偏航、俯仰、滚转三个方向旋转，可详细推导转台姿态和阵列上目标辐射位置的变换方法，确定地面坐标系偏置角。同时在保证导引头目标探测信息正确性的前提下，使得阵列处目标辐射位置轨迹发生平移，达到通过提高目标阵列空间范围的使用效率，提升系统的目标模拟能力。（2）倾斜惯性坐标系法

2.3引入惯性测量装置 惯性测量装置由陀螺仪和加速度计组成，又称“惯测装置”。将导引头、天线罩安装于导引头仿真转台上，惯测装置置于位置/速率转台上，两转台保持空间同步，导引头、天线罩和惯测装置通过接口控制装置与弹上计算机交互信息[5]。通过加速度注入模拟仿真系统对导弹的线加速度，采用试验坐标系与大地坐标系有固定转角的真实视线法完成弹目相对运动的仿真，实现射频仿真系统大视场的模拟。3结束语 本文总结了采用坐标转换法、引入坐标系法和惯测装置的方式实现大视场模拟的研究，解决了射频半实物仿真系统中目标模拟受限的问题。参考文献[1]韦宇祥,马跃华,王舒申.一种静态导引头抗干扰半实物仿真试验方法研究[J]. 航天电子对抗, 2018, 34(6):3.

[2]刘志永,褚建川,许轲.阵列式射频仿真系统模拟大视场角方法研究[J].2022(3).

[3]张宇辛,崔连虎.基于地面坐标系偏置法的导弹制导半实物仿真目标模拟能力扩展方法[J]. 战术导弹技术, 2020(2):9.

[4]张安民,崔连虎,徐海.射频仿真系统目标模拟能力扩展方法研究[J]. 弹箭与制导学报, 2010, 30(5):4.

[5]董锡君,杨莉莉.某防空导弹制导控制半实物仿真系统设计[J].上海航天, 2006, 23(5):4.

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