【摘要】：多普勒導(dǎo)航雷達(dá)是飛機(jī)飛行過程中一種重要的保障裝備。隨著飛機(jī)飛行環(huán)境的日益復(fù)雜,對多普勒導(dǎo)航雷達(dá)的性能要求也在不斷提高。在傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)中,耗費(fèi)龐大的人力、物力資源,并且對新型需求的適應(yīng)性較差,研發(fā)和測試周期較長。隨著近年來信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展,計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)開始逐步應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)的仿真與設(shè)計(jì)中,使用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以有效降低研究成本。在多普勒導(dǎo)航雷達(dá)的整機(jī)測試以及調(diào)試過程中均用到雷達(dá)的回波信號(hào),因此多普勒導(dǎo)航雷達(dá)回波信號(hào)的仿真對多普勒導(dǎo)航雷達(dá)的研制過程具有重要意義。本文使用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對多普勒導(dǎo)航雷達(dá)回波信號(hào)的仿真,并據(jù)此設(shè)計(jì)了多普勒導(dǎo)航雷達(dá)仿真系統(tǒng)軟件,對仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。本文首先結(jié)合多普勒導(dǎo)航雷達(dá)的工作原理和需求,設(shè)計(jì)了多普勒導(dǎo)航雷達(dá)回波信號(hào)仿真方案,其中主要包括四種模式功能,分別為頻率模式/速度模式、單一場景/連續(xù)場景、單波束/四波束、簡單連續(xù)波/正弦調(diào)頻波。接著給出了多普勒導(dǎo)航雷達(dá)回波信號(hào)仿真系統(tǒng)軟件的工作流程,具體包含雷達(dá)和飛機(jī)參數(shù)初始化、回波信號(hào)工作系統(tǒng)以及外部輸出系統(tǒng)。然后簡單討論了軟件框架,并給出了軟件界面圖。然后,根據(jù)仿真方案設(shè)計(jì)回波信號(hào)仿真系統(tǒng)所需的各個(gè)模塊,其中包括發(fā)射信號(hào)模塊、天線模塊和回波信號(hào)生成模塊,并對這些模塊分別建立數(shù)學(xué)模型,并給出仿真圖,其中回波信號(hào)生成模塊采用網(wǎng)格法對地雜波信號(hào)進(jìn)行仿真,根據(jù)距離分辨率和橫向傾斜角分辨率將波束照射區(qū)域面目標(biāo)劃分網(wǎng)格單元,然后將各個(gè)網(wǎng)格單元的反射回波信號(hào)求和,得到整體的地雜波信號(hào)。其次,由于所需飛機(jī)飛行仿真時(shí)間較長、運(yùn)算數(shù)據(jù)量較大等原因,導(dǎo)致程序仿真運(yùn)行時(shí)間較長,程序運(yùn)行效率較低。針對此問題,對程序代碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了并行計(jì)算的優(yōu)化,極大地縮短了仿真時(shí)間,提升了仿真運(yùn)行效率。最后,設(shè)置了仿真系統(tǒng)參數(shù),并針對仿真方案的四種模式功能的組合分支函數(shù)分別進(jìn)行仿真,并對仿真結(jié)果進(jìn)行了多普勒頻率的分析,驗(yàn)證了多普勒導(dǎo)航雷達(dá)回波信號(hào)系統(tǒng)的正確性。本文設(shè)計(jì)開發(fā)的多普勒導(dǎo)航雷達(dá)回波信號(hào)仿真系統(tǒng)能夠真實(shí)地模擬雷達(dá)接收到的回波信號(hào),為多普勒導(dǎo)航雷達(dá)的整機(jī)測試和分系統(tǒng)調(diào)試提供仿真數(shù)據(jù)。針對多普勒導(dǎo)航雷達(dá)回波信號(hào)仿真系統(tǒng)的運(yùn)行仿真效率進(jìn)行優(yōu)化,并且仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的多普勒導(dǎo)航雷達(dá)回波信號(hào)仿真系統(tǒng)的正確性和高效性。
【圖文】：

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2.7 機(jī)體坐標(biāo)系和東北天坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系為了計(jì)算飛機(jī)當(dāng)前的坐標(biāo)位置以及到達(dá)目的地的時(shí)間等航行信息，首先要將由多普勒導(dǎo)航雷達(dá)測量的機(jī)體系各軸向速度分量xav 、yav 、zav 轉(zhuǎn)換成東北天坐標(biāo)系中的各軸向速度xv 、yv 、zv 。根據(jù)圖 2.7 的姿態(tài)角變化，便可完成這一轉(zhuǎn)換工作，，這兩組速度分量的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：cos cos sin sin sin sin cos cos sin sin sin cossin cos cos cos sin sin cos sin coscos sin sin cos cosx xay yaz zav vv vv v (2-7)（二）單一場景/連續(xù)場景根據(jù)研究工作的需求及定義，在上述速度模式和頻率模式下，單一場景和連續(xù)場景的定義是不同的。在速度模式下，單一場景是指飛機(jī)在飛行的過程中，飛機(jī)的姿態(tài)角不變，在程序代碼的設(shè)計(jì)中體現(xiàn)在將俯仰角變化率及橫滾角變化率均置為 0；而連續(xù)場景是指飛機(jī)在飛行的過程中，飛機(jī)的姿態(tài)角可以變化，也就是說飛機(jī)的俯仰角變化率和橫滾角變化率不為 0。而在頻率模式下，單一場景是指四個(gè)波束的多普勒頻率變化率為 0

頻率模式下的 4 種情況分支如圖 2.9 所示，速度模式下的 8 種情況分支如圖2.10 所示。圖2.9 頻率模式下的 4 種情況分支圖2.10 速度模式下的 8 種情況分支2.2.3 多普勒導(dǎo)航雷達(dá)回波信號(hào)軟件框架多普勒導(dǎo)航雷達(dá)回波信號(hào)軟件系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)可以分成四層，第一層為仿真參數(shù)輸入以及模式功能選項(xiàng)輸入；第二層為根據(jù)模式功能選項(xiàng)選擇分支函數(shù)，即某種功能需求下的回波生成函數(shù)；第三層執(zhí)行分支函數(shù)，實(shí)現(xiàn)多普勒導(dǎo)航雷達(dá)回波信號(hào)仿真功能；第四層輸出仿真頻譜圖、時(shí)域?qū)嵅繄D、時(shí)域虛部圖以及變量的數(shù)據(jù) txt 文件。具體的框架結(jié)構(gòu)如圖 2.11 所示。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN957.51

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2589758