1.2.2 雷达系统半实物仿真技术发展现状

随着高科技战争的到来，武器装备更新换代日益加快，提高武器装备的研发周期、降低研发费用、保证武器装备的优良性能是各国关注的焦点。雷达作为现代战争中不可或缺的装备，在目标探测、电子战、信息战中发挥着关键作用。由于雷达系统日益复杂、雷达技术迭代更新较快，利用半实物仿真技术可以有效改善雷达系统的性能，因此雷达半实物仿真技术受到各国的重视。

按照仿真的方法，雷达半实物仿真系统可以分为射频注入式仿真和射频辐射式仿真，如图1.3所示。射频注入式仿真可以在不需要微波暗室的条件下，利用仿真设备构建具有雷达实物参与的、可以提供雷达数字、视频直至射频的雷达仿真系统。这种仿真方法采用数学模型描述目标与环境特性，方便灵活调整。射频注入式仿真方法的试验条件精确可控、成本低且可重复性高，在雷达信号仿真、抗干扰仿真、雷达对抗仿真中广泛使用。射频辐射式仿真通常在微波暗室内，通过模拟技术和理论方法等逼真地复现实际雷达电磁波产生、辐射、传播、目标散射、接收和处理的过程。由于雷达信号的辐射、目标散射和回波处理的过程均可有效模拟，因此辐射式仿真的灵活性较高，是研究目标电磁散射特性的主要手段。下面分别对射频注入式仿真和射频辐射式仿真的发展现状进行梳理。

图1.3 雷达半实物仿真系统

1.2.2.1 雷达系统射频注入式仿真

20世纪80年代末，美国Cadence公司开发了信号处理工作站（Signal Processing Workstation，SPW），可以用于雷达系统的测试、试验和评估。随后，加拿大渥太华防御科学研究所为战机CF-18研制了高逼真度机载雷达模拟器，可以为机载截击雷达电子干扰效果分析、雷达抗干扰技术研发等提供通用仿真方法，且仿真实时性、可重复性良好。2003年，DAVID LA系统阐述了雷达电子战系统仿真理论。近年来，美国军方雷达电子战仿真系统发展迅速，其电子对抗仿真评估实验室（Electronic Combat Simulation and Evaluation Laboratories，ECSEL）构建了高级威胁系统模拟器（Advanced Threat System Simulator，ATSS），通过半实物仿真实现电子战系统的模拟。ATSS实物图如图1.4所示。

图1.4 ATSS实物图

总体而言，国外雷达半实物注入式仿真技术发展较为成熟，已经形成了较为全面的仿真系统。而国内的研究起步于21世纪初，主要通过研究雷达系统各个部分的注入式仿真方法，最终构建雷达半实物仿真系统。其中，安红在雷达动态电子战环境仿真方面研究了射频注入式仿真方法。王柏杉、崔建竹等在注入式雷达信号环境模拟器方面进行了研究。在雷达杂波环境模拟方面，梁志恒分析了注入式雷达杂波实时模拟方法，任博研究了通用雷达杂波仿真系统。在雷达目标模拟器研究方面，徐安林研究了相控阵雷达目标模拟器的注入式仿真方法。在雷达系统仿真方面，丹梅、李修和等研究了反导相控阵雷达、组网雷达的注入式仿真方法。王辉研究了高分辨雷达成像半实物注入式仿真方法。近年来，国内对雷达电子战系统的仿真也不断加深。国防科技大学王雪松教授等从雷达目标特性与电磁环境模拟、有源无源干扰仿真、合成孔径雷达仿真、电子战效果效能评估等方面分析了雷达电子战系统仿真理论与基本方法。刘佳琪研究员从雷达信号模拟器、干扰模拟器、电子对抗效果评估等方面，研究了雷达电子战注入式仿真系统构建方法。

1.2.2.2 雷达系统射频辐射式仿真

雷达系统射频辐射式仿真主要包括外场辐射式和内场辐射式两种。通常，在开展雷达系统测试时，对试验参数的保密性有一定的要求。射频辐射式仿真试验一般在微波暗室内进行，一方面防止了信号的辐射泄漏，满足保密要求，另一方面不会受外界环境、电磁信号干扰等影响。因此，射频辐射式仿真在雷达系统研制的过程中，受到世界各国的高度重视和广泛使用。

国外的辐射式仿真技术始于二十世纪五六十年代。早期的辐射式仿真主要集中于对导引头测角能力的测试与仿真，普遍采用机械式射频目标仿真器，通过伺服系统驱动目标信号的辐射单元机械运动，得到目标与导弹导引头之间的空间角度运动，优点是简单、成本低，但精度不高。随着机电混合式射频目标仿真器和微波阵列式射频目标仿真器的出现，导引头测角的辐射式仿真能力进一步提高。在辐射式仿真技术基础上，国外先后建立了功能不同、规模不一的辐射式仿真实验室，主要有美国的陆军高级仿真中心（Advanced Simulation Center，ASC）、波音公司的雷达末制导仿真实验室、Raytheon公司的“爱国者”制导试验与仿真系统和主动式寻的导弹的辐射式仿真系统；英国的RAE导弹制导仿真实验室；日本防卫厅第三研究所的仿真实验室等。这些先进辐射式仿真实验室的建立，推动了辐射式仿真技术进一步发展。

20世纪90年代，辐射式仿真技术进入快速发展阶段，比较有代表性的是美国陆军高级仿真中心于1994年建成的第二个毫米波仿真实验室。随后，辐射式仿真扩展到多模仿真及雷达电子对抗仿真等方面，各国建立的辐射式仿真试验系统更加完善、种类更加多样。例如，文献[5]和文献[6]分别报道的美国林肯实验室的天线与目标测量半实物仿真系统、陆军导弹司令部的激光雷达检测与测距半实物仿真系统，如图1.5所示。

图1.5 美国辐射式半实物仿真系统

在国内，辐射式仿真技术的研究始于20世纪80年代。上海航天技术研究院、中国运载火箭技术研究院、中国航天科工集团第二研究院、北京仿真中心等单位，建立了各具特点的辐射式仿真实验室。另外，国内不少高校也开展了辐射式仿真技术领域的研究。例如，北京航空航天大学的目标雷达截面积（Radar Cross Section，RCS）特性测量系统、进动散射特性目标测量系统；南京航空航天大学的雷达气象回波射频辐射式仿真系统；西北工业大学目标RCS测量仿真系统；国防科技大学雷达目标微动特性测量射频仿真系统。

总体而言，国内外已有的辐射式仿真系统设计大致相同，一般包括微波暗室、射频目标仿真器、计算机及其接口、目标和干扰环境模型的数据库及相应的软件、监控操作台及显示设备、校准系统。