[發明專利]基于matlab的引信靶場干擾試驗仿真方法

有效

• 申請號: 201710784270.X
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107577869B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 趙惠昌;侯平;王旭
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 吳茂杰

1.一種基于matlab的引信靶場干擾試驗仿真方法，包括如下步驟：

(10)全彈道仿真：根據炮彈在空中飛行特性微分方程組，利用四階龍格-庫塔迭代法求解炮彈全彈道數據；

(20)信號處理仿真：根據生成的引信發射信號和從炮彈全彈道數據中提取引信彈目距離，仿真接收回波信號、混頻、多普勒選通濾波和提取特征參量；

(30)特征參量判決：根據確定型號引信的特征參量門限，將提取的特征參量與門限范圍進行比較，輸出啟動信號；

(40)干擾實施仿真：根據干擾機發射信號，計算干擾距離，獲取接收干擾信號；所述(10)全彈道仿真步驟具體為：

利用四階龍格-庫塔迭代法求解下述引信在彈道上任意一點的速度、加速度微分方程組：

得到不同射擊條件下，不同型號引信在空中運動過程中的實時運動狀態炮彈全彈道數據，包括落角、落速、水平距離、垂直距離，其中垂直距離是仿真接收信號幅度的計算依據，落速、落角是設計多普勒帶通濾波器的依據；

上式中，x為引信水平距離，y為引信垂直距離，v_x為引信的水平速度，v_y為引信的垂直速度，c為彈道系數，g為重力加速度，H(y)為空氣密度函數，G(v)為空氣阻力函數；

所述(20)信號處理仿真步驟包括：

(21)引信發射信號：根據連續波多普勒引信載頻f₀生成引信發射信號；

(22)提取引信彈目距離：從炮彈全彈道數據中提取引信距地面垂直距離；

(23)接收回波信號：將引信發射信號進行幅度衰減、相位延時生成回波信號；

(24)混頻：將引信接收機接收到的信號和引信本振信號混頻，濾除高頻部分，得到多普勒信號；

(25)多普勒選通濾波：根據多普勒頻率范圍得到帶通濾波器的通帶范圍，對多普勒信號進行帶通濾波，濾除部分高頻信號及潛在的干擾信號；

(26)提取特征參量：對多普勒信號進行提取頻率、提取多普勒信號包絡和多普勒包絡增幅速率；

所述(23)接收回波信號步驟包括：

(231)幅度衰減：按下式進行引信發射信號幅度衰減，

式中，N為地面反射系數；λ＝c/f₀是引信的工作波長；P_t是引信的輻射功率；D_t是引信發射天線增益；是引信發射天線方向性函數；是彈目連線和彈軸的夾角；D_r是引信接收天線增益；是引信接收天線方向性函數；R_∑是引信天線輻射電阻；

(232)相位延時：按下式進行引信發射信號相位延時，

τ＝2H/c，

式中，H為引信距地面垂直距離，c為光速；

所述(25)多普勒選通濾波步驟中，所述多普勒頻率范圍由下式計算獲得：

f_d＝2f₀·[v_min,v_max]/c，

式中，f₀為引信發射信號載頻，[v_min,v_max]為炮彈末端垂直落速范圍，c為光速；

所述(26)提取特征參量包括：

(261)頻率提取：對濾波后的多普勒信號采用滑窗式處理，即每做一次FFT，數據的起始點往后移一個，得到一段時間內連續的多普勒頻率；

(262)包絡提取：先將多普勒信號取絕對值，然后再通過一個80Hz的低通濾波器，并乘以系數0.5π補償濾波后的幅度損失，得到用整流濾波提取的多普勒信號包絡；

(263)包絡增幅速率提取：提取采樣點相鄰5點的變化率平均值，作為該采樣點處的多普勒增幅速率；

所述(30)特征參量判決步驟包括：

(31)引信型號同一性判斷：判斷引信是否為同一型號，如是，則轉至步驟(33)；

(32)特征參量門限確定：提取炮彈在臨界射擊條件下引信的特征參量，包括頻率、幅度、增幅速率，并根據提取的特征參量范圍設定啟動門限；

(33)門限判決：將提取的引信特征參量與啟動門限進行比較，當頻率、幅度、增幅速率三個特征參量均在門限范圍內時，輸出啟動信號；

其特征在于，所述(40)干擾實施仿真步驟包括：

(41)干擾機發射信號：干擾機發射如下式所示的調幅連續波信號：

u_j(t)＝U_jcos(Ωt)cos(ω_jt)，

式中：U_j為干擾信號幅度，Ω為調幅頻率，ω_j為干擾信號載波頻率；

(42)干擾信號增幅調制：增幅調制信號如下式：

其中，

C₀為引信回波信號的幅度常數，C_j為引信接收到的干擾信號幅度常數，R_j0為初始干擾距離，v₀為干擾信號模擬的末端引信垂直速度，T_z＝(50-2)/v₀為增幅調制周期，K為調制周期數，v_j0為干擾速度，λ_j為干擾信號波長；P_j為干擾機的輻射功率；D_j為干擾機發射天線增益；為干擾機發射天線方向性函數；

干擾信號模擬逼近的引信末端速度為v₀；

在每個增幅調制周期內，對干擾信號按照模擬的目標增幅曲線進行調制，使得干擾信號的增幅曲線逼近真實目標回波信號；

(43)干擾距離計算：

根據下式，計算在干擾過程中干擾機到引信彈道任意一點P的距離：

式中，X₀為干擾機距離炮彈落點距離，R_m為炮彈射程，R₁為引信水平距離，H₁為引信垂直距離，R_m、R₁、H₁可由步驟(10)仿真的全彈道數據獲得；

(44)干擾信號接收：

引信接收到的干擾信號的相位延時由下式得到：

τ_j＝R_j/c，

式中，R_j為干擾距離由步驟(43)獲得，c為光速；

引信接收到的干擾信號經衰減后的幅度如下式：