弹载毫米波辐射计信号半实物仿真
引言 利用毫米波辐射计探测地物背景中装甲目标是末端敏感弹药系统中最常见的体制之一． 为确定弹载毫米波辐射计探测能力和效果，一般要对真实的金属目标进行野外实际测量．本文 提出一种有效的半实物仿真方法，即利用实际的弹载毫米波辐射计和模拟的目标信号仿真系 统．从而获取实际的目标信号．这对于简化测试过程、减轻劳动强度、提高工效(尤其对于批量 生产的常规弹药系统)具有重大意义，并为目标识别研究提供了重要基础和手段．
1 目标信号和数学模型 根据文献[1]可将辐射计天线与地物背景中金属目标的交会状态用图1表示，由此可得 辐射计天线温度变化量为 式(1)中， 为目标与背景辐射温度对比 度，Go为天线波束中心增益，b为天线方向图 系数，日为天线离地面高度，(肌一 )为目标 宽度，( 一z )为目标长度，0 为天线波束中 心与地面法线夹角． 式(1)即为弹载毫米波辐射计对地金属目 标探测信号的数学模型，它较为精确地表示了 目标信号．如果天线在 方向对目标进行扫描， 可设 一 ，代入式(1)，相应积分限作变换，即 可得到目标信号(即天线温度变化量)的时域表 达式．其中 表示天线扫描线速度．对于旋转扫 描情况， 一2~nHtg ．其中 为转速．
2 目标信号的仿真 以式(1)为目标信号的数学模型，代入辐射计、目标、背景以及交会条件等各项参数，由 计算可得没有考虑噪声时的目标信号．设弹载辐射计噪声服从正态分布，其噪声均值为零， 方差△7 =FTo／ 所(忽略增益起伏影响)嘲，其l中F为系统噪声系数， 。为工作温度，B 为系统带宽，r为检波器后的积分时问．代入各参数，与式(1)迭加后可得辐射计考虑噪声后 的目标信号理论计算值． 图2为考虑噪声后一组典型参数[G。一 ，6—400(相当于天线3dB波束宽度4．8。)， (y2一 )=3m，(x2-．271)一6m， =4r／s， 一30。， ～=2K]的计算波形． 图2 考虑噪声后目标信号计算波形 (a)探测高度H一30m (b)探测高度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 目标信号半实物仿真系统 在上述目标信号仿真的基础上，将被测的弹载毫米波辐射计以及其它有关测试仪器组 成目标信号半实物仿真系统(见图3)．该系统可方便地根据辐射计参数指标，设置目标、背 景以及交会条件等参数；将由计算机计算的目标信号仿真结果通过接口电路输出，接至调制 器，对毫米波噪声源进行温度调制，使被测的弹载辐射计获得模拟野外探测效果的目标信 号．调整可变精密衰减器的衰减量n或测试距离工，可校准与对金属目标实际测量的等效关 囹3 目标信号半实物仿真系统框图 系· 和L的取值由实验来确定，一般工满足远场条件即可，再通过改变 进行校验．在无回 波暗室中，利用该目标信号仿真系统对一定批量的弹载辐射计进行了测试，获得了良好的效 果·图4为一组典型参数(与图2相同)的测试结果，它与理论计算结果(见图2)较为吻合． 0 5 10 15 20 25 30 一一{一一i、：一 i』一一；一一』一一 ～ i j 二己 图4 仿真系统测试结果 (a)探测高度H=30m (b)探攮f高度／-／=90m
4 与实际测试比较 经大量的野外试验结果验证，图3所示的目标信号仿真系统可以与野外试验等效．仿真 测试结果如图4所示．图5为弹载辐射计对金属目标的一组实际测量值(设置参数与图4相 同)，它与图4仿真测试结果很吻合，因此，本文提出的半实物仿真方法不仅提高了自动化测 试程度，而且为目标识别研究提供了重要基础和手段， ；# 【5 20 f，IT 图5 实际测试结果 (a)探攮f高度／-／=30m (b)探测高度／-／=90m
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