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空情数据融合仿真验证系统的设计与实现

范文

郭妍利

摘要：为不断验证和改进融合系统的融合算法，针对空情数据融合的定量评估问题，该文设计并实现了一个空情数据融合仿真验证系统。系统采用组件化技术架构，通过对仿真要素灵活规划，构建防空网;根据规划剧情产生精确的雷达仿真数据;建立反映实战需求的融合评估指标体系;构建了一套逼近实战环境的空情数据融合仿真验证系统。仿真实验和实际数据运行结果表明，该系统仿真场景逼近实战环境，评估结果合理可信。

关键词：组件化技术架构;剧情制作;雷达仿真;融合评估

中图分类号：TN957.7? ? ? ? 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）13-0213-02

1 概述

防空情报数据融合是防空系统的重要功能，但对空情数据融合的评价基本还属于定性评价阶段，缺乏体系化的定量评价手段。本文针对空情数据融合的定量评估问题，设计并实现了一个空情数据融合仿真验证系统，通过构建模拟仿真环境，仿真实战环境下的地理环境、电磁环境和数据传输过程，采集各仿真节点的数据，定量计算空情数据融合系统的融合的性能指标。该系统为空情数据融合提供了性能评估验证环境，为空情数据融合功能性能的提升提供了改进方向和依据，对提高空情信息融合评判方法的科学化水平具有重要意义。

2 系统原理

剧情制作产生模拟剧情并以数据库的形式存储在计算机中，根据用户需求自动或手动选择剧情文件;导调与监控读取剧情文件，依据剧情想定信息对雷达进行阵地部署及雷达组网方式和通信信道配置，并将剧情仿真参数及控制信息发送给传感器仿真;传感器仿真接收到剧情制作信息后，能够按照时间比例进行情报信息仿真输出;通信组网仿真软件接收到传感器仿真发送的雷达情报信息，建立相应通信网络协议、设备、节点等模型，并根据组织应用搭建相应网络拓扑场景，将各个雷达模拟器发送的信息发送至空情融合接入软件、综合态势显示软件及性能评估软件;融合处理软件接收到通信组网仿真软件发送的各个雷达的原始点迹和原始航迹等信息，对不同雷达情报信息进行融合处理，并将融合后的航迹信息发送至性能评估软件进行融合评估;性能评估软件接收通信组网仿真软件发送的雷达原始航迹信息、导调与监控软件发送的目标真值信息、空情融合软件发送的融合航迹信息，对融合处理过程进行融合评估，并将评估结果以图-表的形式进行评估结果显示。

3 系统实现

3.1 剧情制作

剧情制作主要包括四个方面，雷达部署、雷达设置、环境设置和目标设置。其中：

（1）雷达部署，能够依据测试想定，对雷达进行阵地部署，配置雷达组网方式和通信信道;

（2）雷达设置包括雷达型号、参数和位置设置，确定雷达模拟器的参数，用于目标探测目标计算;

（3）环境设置包括对地理环境和电磁环境的设置两部分，地理环境采用数字地图进行计算，具备遮蔽计算能力，电磁环境包括有源无源干扰，具备干扰样式、干扰参数设置能力;

（4）目标设置主要设置目标的运动参数和运动轨迹，并按时间关系对目标每个时刻的具体位置进行推演。

3.2 雷达模拟

雷达模拟依据剧情，模拟雷达探测过程，产生雷达探测点迹和航迹。为保证评估结果的准确性和有效性，雷达模拟要求与实际雷达的探测特性和航迹数据分布特性一致。根据雷达参数计算波束与目标的匹配关系，当天线与目标交会时，分别计算目标、杂波、干扰和噪声的能量，根据雷达威力模型（遮蔽、模式、参数、方向图等）计算目标的发现概率，主要考虑的模型包括：

（1）天线（波束）交会计算模型，判断目标是否被天线扫描到;

（2）遮蔽计算模型，根据地理环境计算目标是否被遮蔽;

（3）目标能量计算模型，计算目标到达天线的反射能量;

（4）杂波能量计算模型，计算杂波达到雷达天线的能量;

（5）噪声能量计算模型，计算噪声的能量;

（6）干扰能量计算模型，判斷干扰的有效性，计算干扰到达雷达天线头的能量;

（7）信噪比计算模型，由目标能量、杂波能量、噪声能量和干扰能量，计算目标的信杂噪比、信干比;

（8）发现概率计算模型，计算目标发现概率，判断雷达是否发现目标;

（9）分辨率计算模型，根据分辨率指标判断目标是否输出。

雷达模拟的运行流程图如图2所示。

3.3 融合评估

融合评估主要是对融合航迹的评估，完成评估的指标体系建立，评估指标的计算方法确定，评估数据采集，数据记录和导入、评估指标体系计算，评估结果展示及评估报告自动生成等功能。融合评估指标体系包括系统评估和航迹质量评估两个方面。系统评估包括航迹漏情率、虚情率、识别率、处理时延、空情处理容量和空情处理强度等指标;航迹质量包括航迹起始、航迹相关及航迹滤波三方面的内容。

4 仿真实验结果

根据上述设计原理进行系统仿真，仿真结果如下图所示，仿真结果和实际应用结果表明，该试验验证仿真系统仿真原理和流程设计正确，可以用于对空情数据融合系统进行性能评价。

5 结语

本文通过对仿真要素规划，构建防空网，根据规划剧情产生仿真数据，构建了一套逼近实战环境的空情信息融合仿真验证系统，并建立了反映实战需求的融合指标体系。该系统为空情数据融合提供了性能评估验证环境，能够通过编辑不同的剧情场景，对不同融合算法结果进行评估。

参考文献：

[1] 戴谊，马敏.多传感器数据融合评估系统的设计与实现[J].雷达科学与技术，2009，7（4）：272-276.

[2] 张海腾，李定主.空情仿真系统的研究与开发[J].电脑开发与应用，2003，16（7）：8-9.

[3] 钟联炯，杨福缘，霍勇谋，等.火炮空情信息仿真系统[J].火炮发射与控制学报，2007，28（3）：16-20.

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