基于ads的調(diào)頻無線電引信系統(tǒng)的建模與仿真

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1、清華大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1緒論1.1研究背景和意義無線電引信是通過探測(cè)目標(biāo)附近包含目標(biāo)信息的電磁場(chǎng)而作用的一種引信[1]。由于無線電引信突出的性能，人們把它和原子彈、雷達(dá)并列譽(yù)為二次大戰(zhàn)中軍事科學(xué)的三大發(fā)明[2]。無線電引信的研究歷來為各國(guó)所重視，成為引信技術(shù)發(fā)展的主流。軍事強(qiáng)國(guó)的無線電引信裝備比例歷來較高，并且一直在發(fā)展新的型號(hào)、研究無線電引信的小型化。較早一代的無線電引信大多數(shù)為多普勒引信，該引信是利用彈目間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的多普勒信號(hào)的幅度來測(cè)距[3]。該體制引信的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)射和接收不需要調(diào)制與解調(diào)，發(fā)射的頻譜很窄，從而使其選頻、濾波、信號(hào)處理及整個(gè)引信結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小

2、。這種體制引信的缺點(diǎn)是距離截止性差、炸點(diǎn)散布大;此外由于發(fā)射的是單頻等幅波，很容易受到干擾。因此隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)引信定距精度和抗干擾能力等方面的要求日益苛刻，這種體制的引信己經(jīng)不能滿足要求。隨著電子工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，各種新的引信體制不斷出現(xiàn)，如調(diào)頻測(cè)距、比相測(cè)角、脈沖回波測(cè)距和脈沖多普勒測(cè)距等都在引信中得到了應(yīng)用，因而出現(xiàn)了多種新體制的近炸引信[4]?？v觀無線電引信的發(fā)展，各種體制的無線電引信都是以不同的方式實(shí)現(xiàn)同樣的功能:探測(cè)目標(biāo)，測(cè)定彈與目標(biāo)的距離，引爆彈丸等。為了提高彈丸的殺傷效率，必須保證彈丸在最佳位置起爆，因此就要求引信能夠精確測(cè)距。調(diào)頻無線電引信是發(fā)射調(diào)頻等幅連續(xù)波信號(hào)的系統(tǒng)

3、。其發(fā)射信號(hào)的頻率按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化，利用回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)之間的頻率差可確定引信與目標(biāo)之間的距離。由于調(diào)頻無線電引信發(fā)射信號(hào)的頻率是時(shí)間的函數(shù)，在電磁波從引信到目標(biāo)間的往返傳播的時(shí)間內(nèi)，發(fā)射信號(hào)的頻率已經(jīng)發(fā)生了變換，于是導(dǎo)致回波信號(hào)頻率與發(fā)射信號(hào)的頻率不同。二者的差值與引信到目標(biāo)間的距離有關(guān)，測(cè)定其頻率差值，便可得到引信與目標(biāo)之間的距離[4]。由于調(diào)頻無線電引信是通過測(cè)量頻率差值來確定引信與目標(biāo)之間的距離，而不是靠回波信號(hào)幅度來定距的，炸點(diǎn)的散布與目標(biāo)特性無關(guān)，能夠比較準(zhǔn)確的確定彈目之間的距離。因此，與連續(xù)被多普勒體制相比，具有定距精度高、抗干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)，其測(cè)距誤差理論上不

4、受目標(biāo)發(fā)射特性等因素的影響，且具有一定的距離選第42頁，共44頁清華大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書擇能力。隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，系統(tǒng)建模與仿真已逐漸成為一種獨(dú)立于理論研究、試驗(yàn)研究的基本科學(xué)活動(dòng)。在軍事科學(xué)研究和工程實(shí)踐中，尤其是在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)、軍用電子系統(tǒng)和航天工程等的研制過程中，往往無法對(duì)所研制的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，而需要建立一個(gè)與所研制的對(duì)象相似的模型，通過模型間接地研究系統(tǒng)規(guī)律、性能狀態(tài)，來評(píng)價(jià)系統(tǒng)的品質(zhì)。這種間接的試驗(yàn)技術(shù)就是系統(tǒng)仿真在軍事上的應(yīng)用，尤其是在各型武器系統(tǒng)的研制過程，系統(tǒng)仿真試驗(yàn)貫穿整個(gè)研制過程，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和不斷完善提供支持，從而大大縮減了系統(tǒng)的研制周期，加速了

5、武器系統(tǒng)的裝備速度。因此系統(tǒng)仿真具有經(jīng)濟(jì)、安全可靠、試驗(yàn)周期短等特點(diǎn)。無線電引信系統(tǒng)仿真就是在計(jì)算機(jī)上重現(xiàn)整個(gè)引信系統(tǒng)及其動(dòng)態(tài)工作過程，通過調(diào)整引信系統(tǒng)的參數(shù)，使其反復(fù)運(yùn)行，從而得到系統(tǒng)的最優(yōu)性能，以實(shí)現(xiàn)加快引信研發(fā)周期和降低研發(fā)成本的目的。經(jīng)過系統(tǒng)級(jí)仿真，能夠保證產(chǎn)品在最高層次上設(shè)計(jì)的正確性。利用系統(tǒng)仿真這一手段，可以找出各參數(shù)的最佳值，來保證所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品獲得最佳的性能。不僅如此，還可以利用仿真對(duì)引信系統(tǒng)的各項(xiàng)性能進(jìn)行評(píng)估。由于外場(chǎng)模擬真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境是非常困難的，同時(shí)也耗資巨大，外場(chǎng)試驗(yàn)的次數(shù)有限，因此難以全面反映引信系統(tǒng)在各種復(fù)雜環(huán)境下的性能。而且若外場(chǎng)測(cè)試結(jié)果不能達(dá)到實(shí)

6、驗(yàn)的要求，必須修改設(shè)計(jì)，但是反復(fù)進(jìn)行外場(chǎng)測(cè)試和設(shè)計(jì)修改，必將使得試驗(yàn)周期大大延長(zhǎng)，并造成成本上的巨大浪費(fèi)。所以利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的可控制性、可重復(fù)性、無破壞性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，對(duì)引信系統(tǒng)、電子對(duì)抗裝備及其技術(shù)與戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用等進(jìn)行仿真與效能評(píng)估，是當(dāng)前和未來無線電引信與電子對(duì)抗領(lǐng)域研究中的一種重要手段。進(jìn)行無線電引信系統(tǒng)仿真，首先必須建立無線電引信系統(tǒng)建模、仿真和設(shè)計(jì)一體化的開發(fā)環(huán)境，這一集成環(huán)境主要包括兩大組成部分：無線電引信系統(tǒng)仿真軟件平臺(tái)和無線電引信系統(tǒng)模型庫。本文就是選擇合適的軟件平臺(tái)，在該軟件平臺(tái)下建立完整的無線電引信系統(tǒng)模型庫，并有針對(duì)性的對(duì)無線電引信子系統(tǒng)以及整

7、個(gè)無線電引信系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和分析。無線電引信子系統(tǒng)仿真是向下、微觀的仿真，是對(duì)無線電引信系統(tǒng)中某一部分進(jìn)行詳細(xì)的分析。子系統(tǒng)仿真可以根據(jù)該子系統(tǒng)的性能指標(biāo)來設(shè)計(jì)、優(yōu)化其中每個(gè)元件的參數(shù)。第42頁，共44頁清華大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1.2國(guó)內(nèi)外無線電引信的發(fā)展與應(yīng)用無線電引信是指利用無線電波獲取目標(biāo)信息而作用的近感引信。由于無線電引信的原理大多如同雷達(dá)，因此又稱為雷達(dá)引信。根據(jù)引信的作用原理可分為多普勒式、調(diào)頻式、脈沖調(diào)制式和編碼式等。無線電引信相對(duì)觸發(fā)引信成倍甚