SystemVue系列 - 雷达库模型详解1
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前一篇：Keysight的 SystemVue 介绍及与 ADS 区别对比
0.前言
关于SystemVue，在之前的文章已有介绍，本文主要讲解它的雷达库模型。对于雷达仿真，通常用的Matlab、Simulink等，而Keysight的这个SystemVue工具其实更加强大。
1.提供从雷达/电子战设计到验证和测试
W1905雷达模型库是设计和测试雷达的仿真参考库电子战(电子战)系统。它可以作为SystemVue系统级建模的一个选项软件。
现代雷达和电子战系统非常复杂。他们采用具有-的复杂结构来自多个工程领域的技术，并安装在各种各样的平台上如飞机、卫星和船舶跟踪、探测和识别各种潜在目标。此外,它们必须在包括干扰、干扰/欺骗在内的多种操作环境中工作杂波和不同目标雷达截面。
为了节省开发时间和降低成本，SystemVue雷达库提供了110个高参数仿真模块和90个更高级别的参考设计工作区来创建工作雷达/电子战系统场景。这些场景可以包括雷达和电子战信号的产生和处理，以及环境效应，如杂波、干扰、干扰、目标、仿真平台和目标硬件的具体参数。模拟能力不仅是雷达/电子战系统的概念，而且是完整的部署环境支持前所未有的开发速度并提供快速原型任何雷达/电子战系统开发的能力。
而W1905雷达模型库主要用于直接建模和仿真概念雷达/电子战系统及其操作环境，也可用于设计、验证和使用测试开发硬件。W1905块集及其示例工作区用作算法和验证雷达/电子战在不同信号条件下的性能的建筑参考设计环境场景。
通过考虑不同的环境影响，同时保持开放建模环境(MATLAB, c++， VHDL，测试设备)，可以探索雷达系统的设计具有高可靠性、快速测试和原型开发硬件的雷达/电子战架构在多个概念操作中模拟操作结果，而不需要昂贵的户外范围测试或硬件模拟器。
2.新的仿真方法
“场景框架”仿真技术可以为任何系统建模，从固定的单基地地面系统到更复杂的多基地和相控阵系统，包括多输入多输出(MIMO)雷达。
（1）该建模框架支持雷达发射和接收平台以及多目标在以地为中心的惯性(ECI)框架中的运动
（2）该框架可针对不同系统设置多个天线阵列
（3）支持复杂的雷达/电子战场景，以及复杂的目标建模使用场景框架的模拟示例如图1所示。
上图的说明如下：
（1）轨迹层(浅绿色阴影部分)-在三维位置、速度和加速度空间内定位所有发射器、接收器和目标。
（2）天线层(阴影黄色)-跟踪天线和相控阵的旋转姿态(俯仰，偏航，滚转)和波束形成方向。相控阵是真阵。
（3）信号层(绿色阴影部分)——传统基带信号处理路径，可以包括MATLAB、c++、HDL和RF模型，以及W1905块和仪器链接。
3支持应用程序
W1905雷达模型库包括超过90个例子，可作为设计模板和参考设计。用户可以修改这些块级系统来反映算法、环境和度量，而不是从头开始
3.1 W1905雷达库应用
（1）快速创建建议并评估可行性
（2）精确的雷达系统架构和场景分析
（3）基带DSP硬件设计的算法参考和测试矢量生成
（4）精确降级的基带/射频信号产生的接收机测试
（5）雷达/电子战测试信号的产生、处理和分析
（6）包括真实的RF效果，杂波，RCS，和直接测量目标返回波形
（7）利用现有的数学、HDL和c++算法
（8）继续使用相同的SystemVue环境和IP进行硬件测试
（9）在设计的早期阶段减少对昂贵的腔室、硬件仿真器、推杆和现场测试的需求
（10）使用模拟场景的回归套件减少NRE和脚本
（11）在FPGA/ASIC实现之前，通过验证算法来节省时间
（12）使用易于重新配置的Keysight仿真工具和测试设备将项目成本降到最低
W1905雷达库收录了超过110个模型。表1列出了关键模型。此外，W1905还包括了系统Vue W1720相控阵波束形成工具包，为相控阵和AESA架构的建模和设计提供了更深入的平台支持。
W1905雷达模型库提供了丰富的模型、处理模块和测量来描述常见的雷达结构。
雷达和电子战系统的设计使用了W1905参考模型(表1)，以及用户自己的 (IP)。浮点c++、MATLAB和VHDL/Verilog格式中的现有模型也可以使用用户友好的SystemVue GUI与图形信号处理块和块级RF子网络相结合。这允许在系统级集成和测试由不同人创建的组件，从而在整个开发过程中不断地验证性能。
4.源模型
（1）基本波形包括连续波脉冲，LFM, NLFM, FMCW，二进制相位编码(Barker)，多相位编码(ZCCode, Frank)，多时间，FSK，和任意PRN
（2）为电子战或雷达生成带有运行参数的动态脉冲
（3）支持先进的系统，为超宽带，SAR, SFR，相控阵，和MIMO
（4）为测试目的支持电子攻击(EA)、电子战支持(ES)和电子保护(EP)
5.目标模型
（1）包括关键参数
（2）目标位置(LLA)，初始距离，速度和加速度
（3）SCR，适用于单点和多点散射
（4）辐射模式，指定为均匀、余弦、抛物线、三角形、圆形、余弦矩形、基座或泰勒，或从EMPro或其他电磁软件的预模拟结果导入的用户定义模式。
6.天线模型（Tx、Rx）
模式：
（1）搜索和跟踪
（2）支持移动目标场景
天线模式：
（1）预定义:均匀，余弦，抛物线，三角形，圆形，余弦四边形，和泰勒。
（2）用户定义:AntennaPatternArray参数用于从EMPro等三维电磁软件导入
扫描模式：
（1）圆形，双向扇形扫描，单向扇形扫描，双向光栅，单向光栅。
7.相控阵模型，Tx和Rx
模式：
（1）线性阵列
（2）2D平面阵列
阵列天线的模式：
（1）用户定义的模式:AntennaPatternArray参数允许用户使用UserDefinedPattern中的AntennaPatternArray来指定天线单元的任意几何形状。
（2）计算模式支持均匀，余弦，抛物线，三角形，圆形，余弦四边形，和泰勒。
W1905还包括系统W1720相控阵波束形成工具包，使设计和使用相控阵的平台支持更加深入。
8.自适应数字波束赋形
（1）在该模型中，数字波束形成体系结构允许使用以下列出的许多阵列信号处理技术来提高雷达性能
（2）接收波束的数字重定向，提高了搜索占用率
（3）自适应取消干扰机和电磁干扰(EMI)缓解
（4）目标和干扰机的高分辨率角度估计，以提高度量精度
9.杂波建模
（1）模型相干或非相干相关杂波
（2）支持瑞利、对数正态、威布尔和K概率分布函数;海杂波通常用于海面
（3）高斯函数，柯西函数和所有极点PSD函数
10.雷达测量
（1）基本测量:波形、频谱和信噪比
（2）先进的测量检测概率，误报警概率
（3）距离、速度和加速度的参数估计
（4）天线方向图测量
（5）距离-多普勒平面的三维图
11.总结
本文主要介绍SystemVue雷达库中的一些模型，如源模型、目标模型、天线模型、相控阵模型、自适应波束赋形等。通过了解这些模型，后续的雷达建模仿真将很容易理解。
白浪介绍：
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