[發明專利]一種基于三維網格的雷達探測仿真方法

有效

• 申請號: 202110521967.4
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113267753B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 徐新海;張帥;劉兆鵬;楊偉龍;朱成璋;郭寧
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院戰爭研究院
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 祁恒

本發明提出一種基于三維網格的雷達探測仿真方法，包括空間離散、雷達探測預處理和探測目標三個步驟。本方法針對位置固定不發生變化的雷達，提前將雷達探測范圍轉化為三維網格集合，并賦予體現探測能力的RCS值，仿真過程中目標判斷所在的網格是否被雷達覆蓋，然后通過RCS值比較，判斷是否被雷達發現。由于雷達方程的計算通過提前計算將結果放入網格數據中，仿真過程中目標去網格查數據并判斷，將原來的雷達與目標的兩兩交互計算變為目標對網格數據的查詢與判斷，而且網格數據已經提前計算得到，仿真過程中的計算量由原來的m×n次雷達方程計算并概率判斷，轉變為目標的n次查詢與判斷，能夠降低仿真過程中的計算量，有利于提高仿真效率。

技術領域

本發明屬于雷達探測仿真技術領域，具體涉及一種基于三維網格的雷達探測仿真方法。

背景技術

雷達探測仿真是對雷達探測過程的抽象描述與虛擬實驗，在虛擬戰場、兵棋系統、自動駕駛、大氣檢測等領域具有廣泛應用。現有的雷達探測仿真普遍是基于雷達方程的雷達實體與目標實體之間的計算，雷達方程如下所示：

其中，P_t是雷達功率，G_t是雷達發射天線增益，λ是雷達波長，Δf是帶寬，F_n是噪聲系數，k是波爾茲曼常數，T₀是以絕對溫度表示的接收機噪聲溫度，(SNR)_min是最小可檢測信噪比，L是總損耗系數，σ是目標RCS(雷達散射截面)，R_max表示目標與雷達的最大探測距離。一般雷達部署后，其本身固有的參數是確定的。

實際雷達對目標的探測發現都具有一定概率，Swerling目標起伏模型建立了探測概率P_d與虛警概率P_f和信噪比SNR的關系，如下所示：

虛警概率P_f在雷達設計時就已確定，通常為定值。然后，當P_d為雷達最大探測距離處的可靠探測概率(P_d＝P_d0)時，SNR就是最小可檢測信噪比(SNR)_min。所以，雷達探測仿真的一般過程是將雷達實體與目標實體之間的距離R_max離和目標的RCS值σ代入雷達方程，計算得到當下對目標探測的信噪比，然后再根據Swerling模型計算得到此時的探測概率。一般確定雷達可靠發現目標的探測概率為0.9，然后判斷雷達是否發現目標采用如下規則:

若該探測點的雷達探測概率P_d0.9，則為可靠探測，即稱雷達發現目標；若0.5P_d0.9，則產生一個(0,1)的隨機數η，如果ηP_d，則認為發現目標，否則就沒有發現目標。若P_d0.5，探測不穩定，此時認為雷達沒有發現目標。

綜上，現有的雷達探測仿真是雷達實體與目標實體之間的兩兩交互計算，假設仿真場景中有m部雷達，n個目標，則需要計算m×n次雷達方程并概率判斷，隨著實體規模的上升計算量是o(m×n)，在有加速仿真和快速樣本訓練的條件下，此種雷達探測仿真方法將成為影響仿真計算的效率的瓶頸。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明提出一種基于三維網格的雷達探測仿真方法，以解決現有雷達仿真方法面對實體規模上升條件下，仿真計算量增長影響仿真計算效率的技術問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提出一種基于三維網格的雷達探測仿真方法，該雷達探測仿真方法包括如下步驟：

S1、空間離散