基于FEKO 隐身飞机目标建模及探测仿真研究

针对商业电磁计算软件FEKO 具有多种数据导入接口的特点,首先利用Ansys 软件和Hypermesh 软件进行精细化建模,结合所建立的飞机模型选择合适的电磁计算方法仿真分析了典型隐身飞机目标F-22 的雷达散射截面(RCS)特性;然后,通过POSTFEKO 模块构建了目标的RCS 数据库;最后,从单基地雷达方程出发,分别从不同飞行高度、不同探测距离两个方面仿真计算了单基地雷达对隐身飞机目标F-22 的探测范围。该研究方法为建立军事目标特性数字化系统提供了理论分析和数据支撑。     

基于扑翼模型的鸟类目标动态RCS的仿真研究

提出了一种研究扑翼飞行鸟类的动态雷达散射截面(RCS)仿真方法。结合鸟类飞行中的3种典型扑翼姿态建立了对应的CAD模型,并基于FEKO计算了每种姿态的全空域静态RCS数据。建立了叠加位置扰动的鸟类飞行航迹模型,解算出雷达视线在目标坐标系中的视线角,计算鸟的扑翼频率,得到扑翼姿态随时间变化的序列。最后对全空域静态数据进行线性插值获得所需的RCS。仿真结果表明:鸟正侧方的动态RCS要大于前侧方和后侧方的RCS;考虑鸟扑翼的RCS比没有考虑扑翼的RCS振荡更加剧烈。该方法为研究雷达鸟类目标动态特性提供了参考。     

雷达目标角闪烁的建模与仿真

探讨雷达目标电磁散射的角闪烁理论计算问题,结合实例给出有价值的分析计算结果,提出角闪烁仿真方法。     

战术机动对隐身飞机检测概率的影响研究

针对隐身飞机机动战术的应用问题,讨论了战术机动飞行对动态RCS 以及动态目标检测的影响。首先对某典型隐身飞机的外形进行了电磁建模,计算其全空域静态RCS,接着分别从俯仰、偏航以及滚转三个方面研究了机动飞行与雷达视线角的关系,最后建立了目标检测概率数学计算模型,利用MATLAB 编程仿真了隐身飞机采取不同机动后对动态RCS 序列及检测概率的影响,仿真结果表明隐身飞机采用战术机动时能够显著改变检测概率。该研究为隐身飞机采取战术机动突防手段提供了仿真理论和实验依据。     

飞机动态RCS序列的仿真研究

针对飞机实际飞行中的各种随机抖动, 提出了一种飞机动态RCS序列仿真方法。首先采用飞机缩比模型的激光测量尺寸在FEKO中建立精确电磁计算模型, 得到了飞机全空域静态RCS数据。在运动建模中先设定飞行航迹, 推算出飞行过程中飞机的姿态角变化, 叠加实际飞行中随机抖动的影响, 使得运动建模更加贴近实际。仿真结果表明: 叠加随机抖动后的动态RCS与初始值相差3 dB的点数占总数的17.5%, 该方法对雷达目标动态特性的仿真研究具有重要的参考价值。     

典型隐身飞机动态RCS 仿真及统计分析

非合作目标的动态RCS 数据难以通过外场测量获取,电磁仿真计算成为了获取其电磁动态特性的有效途径。基于全空域静态RCS 数据库和空气动力学原理对典型隐身飞机的动态RCS 进行了仿真,并采用姿态抖动模型修正了姿态角,使动态数据更加贴近实际情况。其次,分别采用卡方分布、对数正态分布和威布尔分布对动态RCS 进行统计建模, 非参数检验结果表明对数正态分布在不同频率、不同极化均能获得最佳拟合效果,体现出其在描述动态RCS 起伏特性方面具有通用性。研究成果可为实现雷达回波的快速精确仿真提供依据。     

主动雷达与惯导设备安装夹角的标校

针对主动雷达与惯导设备安装夹角引起的测角误差问题,提出了一种高效、高精度的标校方法。采用差分全球定位系统(Global Positioning System,GPS)分别测量目标和雷达在大地坐标系中的位置信息,并转换到目标地理坐标系中;同时通过雷达和惯导测量的雷达坐标系下的目标角度、距离信息,建立目标地理坐标系和雷达坐标系的转换方程,计算出雷达和惯导在目标地理坐标系下的安装夹角。性能分析和仿真结果表明,在确保差分GPS坐标、惯导输出姿态角和雷达测量角精度的条件下,所提方法能有效和高精度的测量出安装夹角。该方法通过了外场试验标定和机载试验验证,可推广到车载或机载雷达与惯导设备的安装夹角标校中。     

动态雷达目标仿真中目标姿态角的计算

为了对动态雷达目标建立合适的数学模型,逼真地复现目标的运动特性和回波特性,从而实现动目标仿真,提出了利用野外真实试验中实际测得的目标RCS数据建立动目标仿真模型,实现动态雷达目标仿真的一种新方法.文章首先探讨了采用该方法对动态雷达目标RCS仿真的具体步骤,然后对实现仿真的一项关键技术--运动目标姿态角的求解进行了公式推导,并列举了应用实例,为进行良好的动态雷达目标仿真提出了一个新思路.要实现仿真还需要做许多工作,如对动态目标RCS起伏规律进行分析,计算统计参数,应用常见RCS起伏模型对目标动态RCS统计分布进行拟合等.     

空空目标动态RCS仿真方法

预警机具有全空域的远距离探测能力,是现代空战不可缺少的战略装备。首先,推导测量雷达坐标系和目标坐标系在姿态角变换下的转换公式;其次,以苏27 战斗机为例,构建目标全空域的静态RCS数据库,采用准静态法对目标进行动态RCS仿真,大大增加了目标RCS仿真效率,并叠加随机抖动模型修正了姿态角,使数据更加贴近实际,提高了仿真精度。该方法对雷达目标动态特性的研究具有重要的参考价值。     

基于FEKO的雷达目标电磁散射特性研究

为了验证电磁计算软件FEKO仿真计算雷达目标的电磁散射特性的可靠性,分别采用理论计算与仿真结果对比,紧缩场测量与仿真结果对比,FEKO仿真结果与HFSS仿真结果对比3种方式进行验证。发现理论计算、紧缩场测量以及HFSS仿真得到的单站RCS数据和FEKO仿真结果相吻合,由此验证了FEKO仿真结果的可靠性,可用于非合作目标电磁散射特性的仿真计算。     

目标机动对导引头中末制导交班影响研究

中末制导交班是武器导引头工作过程中的重要组成部分。针对地空导弹采用复合制导的特点,首先,推导了导弹角度截获概率与距离截获概率的表达式,着重研究了目标机动对交班成功概率的影响;然后,建立了包含目标落入有效视场概率以及目标检测概率的交接班成功概率模型, 可仿真生成任意时刻的交接班成功概率;最后,对水平转弯、蛇形规避两种典型战术机动进行了分析。仿真结果表明隐身飞机采用战术机动对中末制导交班成功概率影响显著。该研究为导引头对抗隐身目标战术机动提供了仿真理论和实验依据。     

隐身飞机随机抖振对雷达检测性能的影响

针对实战中隐身飞机随机抖振会影响雷达检测性能的问题,提出了一种基于正态分布的随机抖振模型。采用侧站盘旋模型和坐标系转换关系解算了视线姿态角,利用姿态角抖振方差和抖振强度的线性关系,设定了三类不同的抖振强度以修正视线姿态角。结合雷达距离方程和检测概率公式,分别得到了不同抖振强度下雷达探测距离和检测概率在时间序列上变化的仿真结果,并对雷达累积检测概率进行了分析。结果表明:隐身飞机随机抖振能够对雷达的检测性能产生影响,且抖振幅度越强,雷达检测、识别目标的难度会更大。     

航空集群收发分置协同探测编队构型研究

隐身飞机雷达波具有前向、侧向散射大,后向散射小的特点,从隐身飞机雷达散射截面的空间差异分布入手,针对航空集群收发分置协同探测编队构型问题,建立集群收发分置协同探测数学模型;基于空间分割法,对影响集群雷达探测能力的两个重要因素,接收机方位角和收-发雷达之间的基线距离进行仿真分析。仿真结果表明:收发分置模式下,集群中任一节点都能形成一定的探测能力;将接收机部署在0°附近,基线距离约为5 倍单机迎头探测距离时,收发分置协同探测面积取得最大化,达到雷达单独作用下的5.5 倍,此时最远探测边界距收-发基线的距离和探测区最大宽度都取得较大值。     

基于仿真计算的飞行器雷达隐身性能评估

从飞行器雷达散射截面的计算机仿真出发,对运动飞行器的RCS动态特性和复杂电磁环境下的隐身性能进行研究.基于运动目标姿态参数的转换原理,得到运动目标的动态RCS特性,通过相对计算方法计算雷达的瞬时探测概率,并给出有源和无源干扰条件下探测概率的计算方法;以单部雷达的目标检测准则为基础,给出了雷达组网模式下的综合检测准则;考...     

基于多天线和RCS加权雷达角闪烁抑制方法

角闪烁是雷达目标特征的重要方面,它能严重降低近距离反导雷达的测角精度。文中利用了雷达散射截面和角闪烁之间的相关性抑制角闪烁的加权方法,为实现这一方法,采用了空间分集技术来获取目标回波信号的2个或多个独立样本。仿真结果表明,即使2个天线的处理,角闪烁线偏差的均方根从3 m降低至1 m。     

组网雷达对隐身飞机的探测概率研究

设计了隐身飞机采取S 机动通过分层部署式、环形雷达网的作战场景,得到了飞机相对每部雷达的动态雷达散射截面积;然后,采用swerlingI 型雷达检测模型,计算了单部雷达的检测概率;最后,采用秩K 判断准则,得到不同秩下,组网雷达的联合探测概率和虚警概率。当秩K =2 时的六雷达组网系统,具有较高的检测概率,较低的雷达虚警概率。该文对于雷达组网对隐身飞机的探测、隐身飞机突防具有一定的指导意义。     

情报雷达对隐身目标侦察的数据特点分析

隐身目标具有雷达截面（RCS）随雷达照射姿态异常分布的特征,其雷达散射截面积小,电磁隐蔽性强,使得对空情报雷达的探测距离大大减小,难以可靠、连续地检测目标。结合某隐身飞机模型的散射特性,对情报雷达侦察隐身目标的数据特点进行了分析,并通过仿真得出：雷达站只能在部分姿态下测得隐身目标的断续点迹,不能对其进行连续有效的跟踪。     

米波频段飞机目标全极化散射仿真与特性分析

该文基于全极化雷达对空探测和目标识别的应用需求,研究了飞机目标全极化散射特性,特别是交叉极化散射的产生原理和可利用性。在米波频段对隐身和非隐身飞机目标开展了数值建模和仿真计算;分析对比了不同飞机目标的极化散射空域分布特性,分析了不同的外形结构产生强交叉极化的条件。结果表明:非隐身飞机具有较丰富的极化散射特性,有利于雷达目标的极化识别。