雷达电子战系统仿真与评估

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雷达电子战是信息化战争中不可或缺的重要组成部分。兵马未动，雷达电子战先行，并贯穿始终，成为战争双方争夺的焦点。通过建模仿真方法开展雷达电子战装备性能评估，一直是一种经济高效的手段，其在防空反导、精确打击、遥感侦察等领域被广泛应用。此外，建模仿真技术在雷达电子战装备发展论证、型号研制、鉴定定型、训练使用、作战应用、装备采办等全过程都具有不可替代的作用。

近年来，元宇宙、数字孪生、大数据分析等相关技术发展迅速，而其中最关键、最根本的是模型，模型的准确性决定了系统的有效性和真实性。美国率先开展数字化工程项目，组建数字基础设施联盟，并于2022年发布《提升博弈、演练、建模与仿真报告》《8315.05指南： 弹道导弹防御系统建模仿真校核、验证与确认》等重量级报告，着重提升雷达电子战领域的建模仿真能力。英国、澳大利亚以及北约等也在积极布局相关领域的研究。我国也长期致力于雷达电子战建模仿真，并开展了模型体系建设工程，形成了一系列仿真模型，并逐步开展基于LVC（LiveVirtualConstructive，真实虚拟构造）的仿真应用。

本书基于作者团队在雷达电子战建模仿真领域长期的研究积累，结合技术和应用发展，总结了相关研究的新成果。从建模仿真基本原理、体系架构、典型雷达及其面临的环境建模、模型校验、效能评估等全要素，系统地介绍所做的工作，并给出翔实的应用实例，以期领域内的读者能够快速建立仿真系统，开展仿真应用的研究工作。 

本书共10章，第1章介绍电子信息系统建模仿真的基本概念，包括仿真方法及模型校验等； 第2章介绍电子信息系统建模仿真体系架构，包括体系架构内涵、仿真体系架构设计、体系架构描述以及典型仿真体系架构分析； 第3章介绍雷达系统功能级建模与仿真方法，包括雷达天线方向图、接收机、回波特性与建模、目标检测与参数测量、抗干扰等，并给出仿真实例； 第4章介绍雷达系统信号级建模与仿真方法，包括雷达系统信号产生、接收处理、信号处理、数据处理、资源调度等全过程，并分别给出仿真实例； 第5章介绍雷达目标与环境特性建模方法，包括目标运动特性、宽窄带电磁散射特性、大气传输路径与衰减、地海杂波等； 第6章介绍雷达侦察与干扰系统建模方法，包括侦察系统基本原理及其功能级与信号级仿真方法，干扰系统基本原理及其功能级与信号级仿真方法； 第7章介绍组网雷达对抗建模与仿真方法，包括分布式组网、集中式组网、双/多基地组网等建模仿真，并给出仿真实例； 第8章介绍雷达对抗分布式仿真技术，包括分布式仿真的概念、特点及发展历史，高层体系架构，以及基于HLA的雷达对抗分布式仿真系统设计； 第9章介绍雷达电子战系统仿真模型校验方法，包括建模与仿真校核、验证及确认基本概念，并以相控阵雷达仿真为例，介绍各个环节和指标的校验过程； 第10章介绍雷达电子战效果效能评估模型，包括评估准则、评估指标体系等，并以相控阵雷达为例给出各个阶段的评估指标体系。 

本书由国防科技大学肖顺平主编和统筹，是团队长期理论研究和工程实践的经验总结。其中，第1章由肖顺平、冯德军编写，第2章由肖顺平、艾小锋编写，第3章由吴其华编写，第4章由刘晓斌编写，第5章由冯德军编写，第6章由顾赵宇编写，第7章由艾小锋编写，第8章由肖顺平、赵锋编写，第9章由潘小义编写，第10章由赵锋编写。 

本书的出版受到国家自然科学基金（No.62071475，No.61890540，No.61890541，No.61890542）资助，在此表示感谢。编写过程中，国防科技大学徐振海教授、李永祯研究员，航天科技集团一院十四所刘佳琪研究员，从篇章结构到具体技术内容提出了宝贵的意见和建议，徐志明、王俊杰等人也给予了帮助。在此一并表示衷心的感谢！向本书参考文献的有关作者致以崇高的敬意。 

本书可作为高等院校电子信息类专业的研究生教材，也可供雷达、电子对抗、仿真研究与设计等领域的科技工作者参考借鉴。由于雷达电子战系统相关技术快速发展，建模仿真新理论、新技术日新月异，加之作者技术水平有限，书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正。 

作者2023年8月

雷达电子战建模与仿真技术在相关武器装备论证、设计、研发、定型、试验、训练等阶段发挥着不可替 代的作用。雷达及其对抗装备技术的发展,以及大数据分析、数字孪生、智能建模、虚实一体等建模仿真新 途径的出现,给雷达电子战仿真应用注入了新的活力。本书阐述作者团队20多年从事雷达电子战系统仿 真与评估研究的成果、实例以及体会。全书共10章,第1章介绍建模仿真的基本概念,第2~10章分别对 建模仿真体系架构、雷达系统功能级建模、雷达系统信号级建模、雷达目标与环境特性建模、雷达侦察与干 扰系统建模、组网雷达对抗建模、雷达对抗分布式仿真、雷达电子战系统仿真模型校验、雷达电子战效果效 能评估等方面的理论与技术进行详细的介绍,并给出翔实的应用实例。 本书可作为高等院校电子工程类专业的研究生教材,也可供雷达、电子对抗、仿真研究与设计等领域 的科技工作者参考借鉴。

肖顺平，国防科技大学教授、博士生导师。曾任学院副总工程师、综合电子信息系统研究所所长、CEMEE国家重点实验室首任主任、国家863专家组专家，现为湖南先进技术研究院总工程师、XX仿真技术专业组专家、XX人工智能装备应用专业组专家。长期从事雷达信号处理与目标识别、电子对抗等领域的教学与科研工作。主持和承担国家自然科学基金（面上、重点、重大）、军口973、军口863、试验装备、型号装备等项目50余项，在雷达极化信息处理、雷达电子战系统仿真等方向取得一系列创新成果。获国家科技进步奖二等奖2项，国家级教学成果二等奖（研究生类）1项，军队科技进步奖一等奖6项、二等奖5项，湖南省技术发明一等奖1项，军队级教学成果一等奖1项，湖南省首届优秀研究生导师奖，军队育才银奖，享受政府特殊津贴。发表学术论文百余篇，合作出版学术专著、教材10多部。

赵锋，国防科技大学教授、博士生导师。长期从事电子对抗仿真与评估等领域的教学和科研工作，讲授“雷达原理”“军事电子装备仿真试验与评估”“电子系统建模、仿真与评估”等课程。近5年发表SCI源刊论文20余篇。主持国家自然科学基金重大项目、国防973项目、武器装备预研项目等项目20余项。获国家级教学成果二等奖（研究生类）1项、军队级教学成果一等奖1项、湖南省技术发明一等奖1项、军队科技进步奖二等奖2项。

艾小锋，国防科技大学副研究员、硕士生导师。长期从事雷达电子战仿真与评估等方面的教学和科研工作，讲授“电子信息装备试验与评估”“电子系统建模、仿真与评估”等课程。近5年发表SCI源刊论文10余篇，主持国家自然科学基金、H863等项目5项。获国家级教学成果二等奖1项，省部级教学成果一等奖、科技进步奖一等奖、技术发明一等奖各1项。出版专著3部、教材1部。

第1章绪论

1．1概述

1．2基本概念

1．2．1系统

1．2．2模型

1．2．3仿真

1．2．4评估

1．3电子信息系统仿真方法

1．3．1概述

1．3．2数学仿真

1．3．3半实物仿真

1．3．4功能级仿真

1．3．5信号级仿真

1．4电子信息系统仿真模型及其校验

1．4．1仿真模型的建立

1．4．2模型的校验

思考题

第2章电子信息系统建模仿真体系架构

2．1体系架构的基本概念

2．2体系架构的内涵

2．3电子信息系统仿真体系架构设计

2．3．1设计目标

2．3．2设计步骤

2．4基于UML的电子信息系统仿真体系架构描述方法

2．4．1统一建模语言

2．4．2应用UML描述电子信息系统仿真体系架构

2．5典型仿真体系架构分析

2．5．1分布交互仿真

2．5．2高层体系架构

2．5．3试验与训练使能体系架构

2．5．4公共训练仪器体系架构

2．5．5LVC体系架构

2．5．6仿真体系架构比较

思考题

第3章雷达系统功能级建模与仿真

3．1回波特性建模与仿真

3．1．1雷达回波信号功率模型

3．1．2干扰信号回波功率模型

3．1．3雷达系统综合损耗模型

3．1．4大气传输损耗模型

3．2天线方向图特性建模与仿真

3．2．1两坐标扇状波形方向图

3．2．2三坐标针状波束方向图

3．2．3相控阵天线方向图模型

3．3接收机特性建模与仿真

3．4目标检测特性与仿真

3．5参数测量特性建模与仿真

3．6抗干扰特性建模与仿真

3．6．1旁瓣对消模型

3．6．2脉冲压缩模型

3．6．3频率捷变模型

3．6．4脉冲累积模型

3．6．5低副瓣天线模型

3．6．6动目标显示模型

3．6．7动目标检测模型

3．6．8旁瓣匿影模型

3．6．9前沿跟踪模型

3．6．10无源跟踪模型

3．7雷达功能级仿真系统实例

思考题

第4章雷达系统信号级建模与仿真

4．1天线建模与仿真

4．1．1线阵天线的基本特性

4．1．2平面相控阵天线的基本特性

4．1．3平面相控阵天线的建模仿真

4．2信号产生建模与仿真

4．3接收机处理建模与仿真

4．3．1接收机噪声模型

4．3．2灵敏度时间控制模型

4．3．3自动增益控制模型

4．4信号处理建模与仿真

4．4．1匹配滤波与脉冲压缩处理

4．4．2动目标显示

4．4．3动目标检测

4．4．4非相干累积

4．4．5CFAR处理

4．4．6测距处理

4．4．7目标角度的自动测量

4．4．8雷达信号处理实例

4．5数据处理建模与仿真

4．5．1相控阵数据处理主要工作模式及处理流程

4．5．2相控阵雷达航迹管理

4．5．3相控阵雷达航迹关联算法

4．5．4相控阵雷达目标跟踪算法

4．5．5相控阵雷达数据处理仿真实例

4．6资源调度建模与仿真

4．6．1相控阵雷达调度的分类

4．6．2影响调度策略的主要因素

4．6．3多模板和部分模板调度模型

4．6．4基于尝试求解法的静态自适应调度模型

思考题

第5章雷达目标与环境特性建模

5．1概述

5．2自由空间目标运动特性建模

5．2．1自由空间目标运动基本方程

5．2．2自由空间目标运动参数解算

5．2．3自由空间目标运动特性实例

5．3雷达目标特性模型

5．3．1目标RCS模型

5．3．2极化特性模型

5．3．3目标角闪烁模型

5．3．4目标高分辨模型

5．3．5雷达目标特性仿真实例

5．4多径传输特性建模

5．4．1多径效应

5．4．2多径效应对测角的影响

5．4．3多径几何关系求解

5．4．4多径效应的回波模型

5．4．5多径效应仿真实例

5．5大气衰减特性建模

5．5．1对流层折射模型

5．5．2对流层吸收模型

5．5．3云

5．5．4雨、雪

5．5．5雾

5．6地海杂波特性建模

5．6．1概述

5．6．2海杂波

5．6．3地杂波

5．6．4地海杂波仿真实例

思考题

第6章雷达侦察与干扰系统建模

6．1雷达侦察系统简介

6．2雷达侦察系统建模与仿真

6．2．1雷达侦察系统功能级建模与仿真

6．2．2雷达侦察系统信号级建模与仿真

6．3雷达干扰系统简介

6．4雷达干扰系统建模与仿真

6．4．1有源遮盖性干扰功能级仿真数学模型

6．4．2有源遮盖性干扰信号级仿真数学模型

6．4．3有源欺骗性干扰信号级仿真数学模型

思考题

第7章组网雷达对抗建模与仿真

7．1概述

7．2组网雷达系统基本概念

7．2．1基本概念

7．2．2雷达组网的几种模式

7．2．3雷达组网的典型实例

7．3分布式组网雷达建模与仿真

7．3．1分布式组网雷达的基本原理

7．3．2分布式组网雷达的关键模型

7．3．3分布式组网雷达仿真实例

7．4集中式组网雷达建模与仿真

7．4．1集中式组网雷达的基本原理

7．4．2集中式组网雷达关键模型

7．4．3集中式组网雷达仿真实例

7．5双/多基地雷达的基本原理

7．5．1双/多基地雷达的基本原理

7．5．2双/多基地雷达关键模型

7．5．3双/多基地雷达仿真实例

思考题

第8章雷达对抗分布式仿真技术

8．1分布交互仿真的概念及特点

8．2分布交互仿真的发展历史

8．3高层体系架构

8．3．1HLA术语

8．3．2HLA的基本思想和基本架构

8．3．3HLA组成

8．3．4运行支撑环境

8．4基于HLA的雷达对抗分布式仿真系统设计

8．4．1仿真场景

8．4．2雷达对抗分布式仿真系统框架设计

8．4．3仿真系统数据交互设计

8．4．4仿真系统时间管理设计

8．4．5仿真系统的同步设计

思考题

第9章雷达电子战系统仿真模型校验

9．1VV&A技术基本概念及方法

9．1．1基本概念

9．1．2一般方法

9．2仿真系统VV&A过程

9．2．1发展历程

9．2．2仿真系统的VV&A过程模型与优化

9．2．3仿真系统校核与验证方法和VV&A的自动化

9．3相控阵雷达系统的模型校验

9．3．1相控阵雷达系统校模概述

9．3．2相控阵雷达系统模型校验的主要方法

9．3．3相控阵雷达仿真系统内部模型的校验

9．3．4相控阵雷达系统的威力校模

9．3．5相控阵雷达仿真系统的精度校模

9．3．6电子干扰条件下相控阵雷达仿真系统的模型校验

思考题

第10章雷达电子战效果效能评估模型

10．1概述

10．2雷达电子战效果评估模型

10．2．1雷达干扰/抗干扰效果基本评估准则

10．2．2遮盖性干扰效果评估指标模型

10．2．3欺骗性干扰效果评估指标模型

10．3雷达电子战效能评估模型

10．3．1系统效能的概念

10．3．2系统效能的架构

10．3．3系统效能的量度准则

10．3．4系统效能的数学模型

10．3．5雷达干扰对地空导弹武器系统作战效能模型

10．3．6雷达干扰综合效能

10．4相控阵雷达电子战效果评估指标体系

10．4．1搜索阶段评估指标

10．4．2截获阶段评估指标

10．4．3跟踪阶段评估指标

10．4．4失踪与再截获评估指标

10.4.5多假目标干扰评估指标

思考题

参考文献

雷达电子战建模与仿真技术在相关武器装备论证、设计、研发、定型、试验、训练等阶段发挥着不可替 代的作用。雷达及其对抗装备技术的发展,以及大数据分析、数字孪生、智能建模、虚实一体等建模仿真新 途径的出现,给雷达电子战仿真应用注入了新的活力。本书阐述作者团队20多年从事雷达电子战系统仿 真与评估研究的成果、实例以及体会。全书共10章,第1章介绍建模仿真的基本概念,第2~10章分别对 建模仿真体系架构、雷达系统功能级建模、雷达系统信号级建模、雷达目标与环境特性建模、雷达侦察与干 扰系统建模、组网雷达对抗建模、雷达对抗分布式仿真、雷达电子战系统仿真模型校验、雷达电子战效果效 能评估等方面的理论与技术进行详细的介绍,并给出翔实的应用实例。 本书可作为高等院校电子工程类专业的研究生教材,也可供雷达、电子对抗、仿真研究与设计等领域 的科技工作者参考借鉴。

肖顺平，国防科技大学教授、博士生导师。曾任学院副总工程师、综合电子信息系统研究所所长、CEMEE国家重点实验室首任主任、国家863专家组专家，现为湖南先进技术研究院总工程师、XX仿真技术专业组专家、XX人工智能装备应用专业组专家。长期从事雷达信号处理与目标识别、电子对抗等领域的教学与科研工作。主持和承担国家自然科学基金（面上、重点、重大）、军口973、军口863、试验装备、型号装备等项目50余项，在雷达极化信息处理、雷达电子战系统仿真等方向取得一系列创新成果。获国家科技进步奖二等奖2项，国家级教学成果二等奖（研究生类）1项，军队科技进步奖一等奖6项、二等奖5项，湖南省技术发明一等奖1项，军队级教学成果一等奖1项，湖南省首届优秀研究生导师奖，军队育才银奖，享受政府特殊津贴。发表学术论文百余篇，合作出版学术专著、教材10多部。

赵锋，国防科技大学教授、博士生导师。长期从事电子对抗仿真与评估等领域的教学和科研工作，讲授“雷达原理”“军事电子装备仿真试验与评估”“电子系统建模、仿真与评估”等课程。近5年发表SCI源刊论文20余篇。主持国家自然科学基金重大项目、国防973项目、武器装备预研项目等项目20余项。获国家级教学成果二等奖（研究生类）1项、军队级教学成果一等奖1项、湖南省技术发明一等奖1项、军队科技进步奖二等奖2项。

艾小锋，国防科技大学副研究员、硕士生导师。长期从事雷达电子战仿真与评估等方面的教学和科研工作，讲授“电子信息装备试验与评估”“电子系统建模、仿真与评估”等课程。近5年发表SCI源刊论文10余篇，主持国家自然科学基金、H863等项目5项。获国家级教学成果二等奖1项，省部级教学成果一等奖、科技进步奖一等奖、技术发明一等奖各1项。出版专著3部、教材1部。