彈載毫米波輻射計信號半實(shí)物仿真
引言 利用毫米波輻射計探測地物背景中裝甲目標是末端敏感彈藥系統中最常見(jiàn)的體制之一． 為確定彈載毫米波輻射計探測能力和效果，一般要對真實(shí)的金屬目標進(jìn)行野外實(shí)際測量．本文 提出一種有效的半實(shí)物仿真方法，即利用實(shí)際的彈載毫米波輻射計和模擬的目標信號仿真系 統．從而獲取實(shí)際的目標信號．這對于簡(jiǎn)化測試過(guò)程、減輕勞動(dòng)強度、提高工效(尤其對于批量 生產(chǎn)的常規彈藥系統)具有重大意義，并為目標識別研究提供了重要基礎和手段．

1 目標信號和數學(xué)模型 根據文獻[1]可將輻射計天線(xiàn)與地物背景中金屬目標的交會(huì )狀態(tài)用圖1表示，由此可得 輻射計天線(xiàn)溫度變化量為 式(1)中， 為目標與背景輻射溫度對比 度，Go為天線(xiàn)波束中心增益，b為天線(xiàn)方向圖 系數，日為天線(xiàn)離地面高度，(肌一 )為目標 寬度，( 一z )為目標長(cháng)度，0 為天線(xiàn)波束中 心與地面法線(xiàn)夾角． 式(1)即為彈載毫米波輻射計對地金屬目 標探測信號的數學(xué)模型，它較為精確地表示了 目標信號．如果天線(xiàn)在 方向對目標進(jìn)行掃描， 可設 一 ，代入式(1)，相應積分限作變換，即 可得到目標信號(即天線(xiàn)溫度變化量)的時(shí)域表 達式．其中 表示天線(xiàn)掃描線(xiàn)速度．對于旋轉掃 描情況， 一2~nHtg ．其中 為轉速．

2 目標信號的仿真 以式(1)為目標信號的數學(xué)模型，代入輻射計、目標、背景以及交會(huì )條件等各項參數，由 計算可得沒(méi)有考慮噪聲時(shí)的目標信號．設彈載輻射計噪聲服從正態(tài)分布，其噪聲均值為零， 方差△7 =FTo／ 所(忽略增益起伏影響)嘲，其l中F為系統噪聲系數， 。為工作溫度，B 為系統帶寬，r為檢波器后的積分時(shí)問(wèn)．代入各參數，與式(1)迭加后可得輻射計考慮噪聲后 的目標信號理論計算值． 圖2為考慮噪聲后一組典型參數[G。一 ，6—400(相當于天線(xiàn)3dB波束寬度4．8。)， (y2一 )=3m，(x2-．271)一6m， =4r／s， 一30。， ～=2K]的計算波形． 圖2 考慮噪聲后目標信號計算波形 (a)探測高度H一30m (b)探測高度H=90m Fig·2 Digital simulating waveforms of the target signal with noise (a)at the altitude of 30一meter (b)at the altitude of 90一meter

 3 目標信號半實(shí)物仿真系統 在上述目標信號仿真的基礎上，將被測的彈載毫米波輻射計以及其它有關(guān)測試儀器組 成目標信號半實(shí)物仿真系統(見(jiàn)圖3)．該系統可方便地根據輻射計參數指標，設置目標、背 景以及交會(huì )條件等參數；將由計算機計算的目標信號仿真結果通過(guò)接口電路輸出，接至調制 器，對毫米波噪聲源進(jìn)行溫度調制，使被測的彈載輻射計獲得模擬野外探測效果的目標信 號．調整可變精密衰減器的衰減量n或測試距離工，可校準與對金屬目標實(shí)際測量的等效關(guān) 囹3 目標信號半實(shí)物仿真系統框圖 系· 和L的取值由實(shí)驗來(lái)確定，一般工滿(mǎn)足遠場(chǎng)條件即可，再通過(guò)改變 進(jìn)行校驗．在無(wú)回 波暗室中，利用該目標信號仿真系統對一定批量的彈載輻射計進(jìn)行了測試，獲得了良好的效 果·圖4為一組典型參數(與圖2相同)的測試結果，它與理論計算結果(見(jiàn)圖2)較為吻合． 0 5 10 15 20 25 30 一一{一一i、：一 i』一一；一一』一一 ～ i j 二己 圖4 仿真系統測試結果 (a)探測高度H=30m (b)探攮f高度／-／=90m

4 與實(shí)際測試比較 經(jīng)大量的野外試驗結果驗證，圖3所示的目標信號仿真系統可以與野外試驗等效．仿真 測試結果如圖4所示．圖5為彈載輻射計對金屬目標的一組實(shí)際測量值(設置參數與圖4相 同)，它與圖4仿真測試結果很吻合，因此，本文提出的半實(shí)物仿真方法不僅提高了自動(dòng)化測 試程度，而且為目標識別研究提供了重要基礎和手段， ；# 【5 20 f，IT 圖5 實(shí)際測試結果 (a)探攮f高度／-／=30m (b)探測高度／-／=90m