组件化雷达建模与模拟软件构设与实现

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1、组件化雷达建模与模拟软件构设与实现第一章绪论1.1研究背景和意义从上世纪30年代以来，雷达已经成为信息战的重要信息，担负着远程警戒、无源侦察、跟踪、目标指示、火控、制导等任务。随着作战环境的不断变化，现代战争的电磁环境越来越复杂，各种干扰方式得到不断应用，雷达也面临着反辐射导弹、超低空突防、隐身目标、综合电子干扰以及多方向、多批次、大密度饱和攻击的威胁，电子战已发展为体系对抗，使得雷达探测系统在复杂电磁环境下的作战效能受到了很大的制约，为了提高雷达在复杂电磁作战环境下的探测能力，雷达正向多功能相控阵、低截获、数字化、一体化、分布式和网络化等方向发展[1]。基于以上的军事需求，雷达系统的复杂

2、程度与日俱增，对雷达的要求越来越高，对雷达的开发周期要求越来越短，这就要求在较短时间内完成系统的设计、定型和批量生产。然而由于外场实验条件有限，雷达设备在外场模拟真实战场复杂电磁环境下的性能测试变得尤为艰难。而且若外场测试结果不达标，必须重新修改设计，然后再进行外场测试，这就导致雷达系统的研发周期过长，成本过高，无法适应现代战争的需求，因此迫切需要利用计算机仿真技术来辅助雷达系统的开发。计算机仿真技术具有可控制性、可重复性、无破坏性、安全性、经济性等优点，是雷达与电子对抗领域研究中的一种重要手段[2]。雷达系统的设计仿真技术是数字仿真技术与雷达数据相结合的产物[3]。仿真技术在雷达系统指标

3、论证、方案选择、研制、试验、鉴定、改进提高以及部队维护保养和训练中的应用，已得到研制方和使用部队的承认和重视。它对提高新一代雷达系统综合性能，减少系统实物试验次数、缩短研制周期、节省研制经费、提高维护水平、延长寿命周期、强化部队训练等方面有重要意义。一般传统的雷达仿真软件设计是针对于特定功能的具体要求，对每个仿真系统都采用不同的实现结构和设计方法。这样就导致了大量重复的开发，不但开发周期长、经费浪费严重，而且使得系统的维护和升级变得非常困难，阻碍了雷达仿真技术的进一步发展。为了有效解决传统专用开发模式的缺陷，提高雷达仿真系统的开发效率，促进软件的可重用性和互操作，减少用于建模与仿真的国防经

4、费开支，必须借鉴某些软件工程设计的思想，如组件技术[4]、软件复用技术[5]、软件框架技术[6]等都是解决这一问题的好方法。本文欲将简单的雷达仿真系统开发提升到领域内软件框架设计层面上，探讨软件复用、软件框架、组件化的理论。提出以基于组件化软件框架为核心的雷达系统系统建模与仿真软件设计方案。在组件化软件框架之下设计核心组件（雷达仿真系统）和功能组件，实现雷达仿真系统的高效开发、雷达参数快速配置、直观高效的了解仿真过程。使用本文所设计的软件，能够依托已有雷达仿真系统，将重点集中于辨识和实现新的功能。最终缩短雷达仿真系统开发周期，提高雷达仿真系统的质量。1.2国内外研究状况从20世纪90年代开

5、始，随着计算机技术的迅猛发展，复杂系统仿真分析能够通过利用计算机进行。一方面要继续研究如何利用抽象的数学模型描述系统，还需要充分利用计算机技术研究新的建模仿真方法，计算机仿真逐渐成为了雷达系统建模与仿真的主要技术手段。各种计算机软件设计的思想也广泛应用于仿真系统的开发当中，使得复杂的建模仿真过程得到简化[8]。20世纪70年代至90年代初期的雷达仿真系统的实现基本采用模块化的程序设计方法。模块化设计方法源自面向过程的软件设计。基于模块化方法的仿真系统仅能通过库函数支持模型的描述，不能适应大规模复杂系统的仿真需求。基于模块化程序设计所体现的面向用户开发的可组合思想，如抽象、属性、实体、进程等

6、概念，催生了面向对象软件设计技术的发展。20世纪90年代发展起来的面向对象技术，促使雷达仿真系统的开发往面向对象的设计方向发展[9]。面向对象的仿真技术突破了传统观念的束缚，使建模过程接近于人的正常逻辑思维方式，所建立的模型具有内在的可扩充性和重用性，有利于图形化建模仿真环境的建立，从而为大型复杂系统的仿真分析提供了理论支持。然而，面向对象设计方法同样也存在缺陷，如雷达模型之间、雷达仿真系统和其仿真应用之间耦合程度较高、扩展性和重用性不强、缺乏仿真对象的语义信息、雷达仿真系统模型和雷达仿真系统对象不容易支持新的仿真应用开发，不利于多领域联合仿真系统的开发[10]。第二章雷达系统建模与仿真软

7、件设计方案2.1需求性分析当今雷达系统建模与仿真的重点主要集中在理论和算法的研究，在现有的雷达系统知识之上，各种先进的雷达仿真算法被不断的创新和改进，为雷达系统更深入的研究奠定了坚实的基础。但是，由于我们长期关注与雷达系统仿真的理论算法方面的研究，忽视了雷达系统仿真工程方面的创新与实现，从而使得在实际工程应用中，存在以下几种情况[18]：1．复用水平低当今雷达系统仿真，主要针对某一具体型号雷达，根据任务需要去开发雷达系统