实验目的

该实验通过观看导弹模型、导弹内部结构和组成，并查看各部件功能，熟悉导弹的构成和各部分功能。

实验步骤

（1）按住鼠标右键，拖动鼠标，观测导弹外观。

（2）点击导弹3D图，观察导弹内部结构。

（3）分别点击导弹各部件， 观看右侧知识框，了解该部件作用。

实验目的

该实验通过观看主动雷达导引头模型、导引头内部结构和组成，并查看各部件功能，熟悉导引头的组成和功能，并了解主动雷达导引头寻的跟踪制导原理。

实验步骤

（1）按住鼠标右键，拖动鼠标，观测导引头外观。

（2）点击导引头3D图，观察导引头组成结构。

（3）分别点击导引头各部件， 观看右侧知识框，了解该部件作用。

实验目的

该实验通过学习脉冲多普勒雷达主动导引头的信号处理框图，熟悉并理解导引头发射信号、接收回波并进行信号处理的全过程。

实验步骤

（1）观察脉冲多普勒雷达主动导引头信号处理框图，了解各部件之间关系。

（2）分别点击框图中的各模块，观看右侧知识了解该单元作用，熟悉其输入输出波形。

实验目的

该实验通过观看主动雷达导引头拦截飞机的动态过程演示，观察制导过程中的各种信号变化，理解导弹探测、制导和拦截目标的机理。

实验步骤

（1）点击选择迎头。

（2）点击动态演示。观看实时攻防对抗过程，观察右侧俯仰角、方位角误差曲线和速度误差曲线变化，了解导引头探测、跟踪、摧毁目标全过程。

（3）点击“返回”，选择追击。

（4）点击动态演示。观看实时攻防对抗过程，观察右侧俯仰角、方位角误差曲线和速度误差曲线变化，了解导引头探测、跟踪、摧毁目标全过程。

（5）点击右下角“测试”，完成10道认知自测题，并提交。

实验目的

该实验通过应用雷达方程，设计合适的天线增益，使得所设计的导引头达到足够的威力，能够探测、跟踪并摧毁目标。

实验步骤

（1）点击实验页眉，选择”导引头总体参数设计/导引头天线参数设计”，进入场景，点击“确定”，了解任务需求。

（2） 点击“确定”，进入参数设计环节。

（3）根据参数列表，依据雷达方程，计算攻击目标所需的增益数值G。

（4）对增益数值G求dB, 即G_dB=10*log10(G)。

（5）输入计算值，点击验证测试，观察拦截目标效果，以及测角测速误差曲线。

（6）点击 “返回”，降低G，再次进行验证测试。

（7）点击 “返回”，升高G，再次进行验证测试。

（8）点击“历史记录”，对三次试验得到的测角、测速误差曲线进行对比分析，确定合适的G增益值，并输入系统进行最后测试。

（9）点击实验报告，查看参数及成绩，选择 “提交”。

主要相关知识

（1）雷达方程

（2）dB与正常值之间的换算

（3）目标雷达反射截面积

（4）天线增益、有效面积与天线口径关系

评分标准

（1）满分10分

（2）将输入参数代入公式，并对计算结果取对数10*lg( )，计算得到G(dB)。

（3）设输入的值为G’, 判断

G’<G            0 分

G≤G’<G+0.5      9分

G+0.5≤G'≤G+1      10分  

G+1 <G'≤G+2     9分

    G'>2          0分

注：根据雷达方程计算的天线增益是理想传播环境下的理论值，工程实践中需要考虑给予一定的余量，因此满分比理论计算值高了0.5~1dB。

计算公式：

实验目的

该实验通过应用雷达方程，设计合适的发射功率，使得所设计的导引头达到足够的威力，能够探测、跟踪并摧毁目标。

实验步骤

（1）点击实验页眉，选择”导引头总体参数设计/收发系统参数设计”，进入场景，点击“确定”，了解任务需求。

（2） 点击“确定”，进入参数设计环节。

（3）根据参数列表，依据雷达方程，计算攻击目标所需的功率数值Pt。

（4）输入计算值，点击验证测试，观察拦截目标效果，以及测角测速误差曲线。

（5）点击 “返回”，降低Pt，再次进行验证测试。

（6）点击 “返回”，升高Pt，再次进行验证测试。

（7）点击“历史记录”，对三次试验得到的测角、测速误差曲线进行对比分析，确定合适的发射功率Pt，并输入系统进行最后测试。

（8）点击实验报告，查看参数及成绩，选择 “提交”。

主要相关知识

（1）雷达方程

（2）dB与正常值之间的换算

（3）目标雷达反射截面积

（4）导引头天线发射功率与导弹供电、散热关系

评分标准 

（1）满分10分

（2）将参数代入公式，计算得到Pt(W)，

（3）设输入的值为Pt’, 判断

　  Pt’<Pt            0 分

   Pt≤Pt’<1.1Pt      9分

 1.1Pt≤Pt'≤1.25Pt    10分

    1.25 Pt≤Pt'≤1.6Pt   9分

        Pt'>1.6Pt         0分

注：根据雷达方程计算的天线功率是理想传播环境下的理论值，工程实践中需要考虑给予一定的余量，因此满分比理论计算值高了10%-25%。

计算公式：



实验目的

该实验针对高重频PD导引头，通过应用雷达方程和测速不模糊条件设计合适的发射脉冲宽度和重复周期，使得所设计的导引头达到足够的威力，并满足测速不模糊要求。

实验步骤

（1）点击实验页眉，选择”导引头总体参数设计/发射波形设计”，进入场景，点击“确定”，了解任务需求。

（2） 点击“确定”，进入参数设计环节。

（3）根据参数表和雷达威力方程，确定t。

（4）观看实验说明，了解脉冲重复周期Tr参数满足的约束关系及相关公式。

（5）根据最大不模糊速度，确定Tr的范围。同时根据占空比0.1-0.5的范围，综合确定Tr值。

（6）输入Tr, 启动系统运行，观看动态演示效果及误差曲线。

（7）点击 “返回”，改变t和Tr，再次进行验证测试。

（8）点击”历史记录”，对比误差曲线，确定脉冲宽度和脉冲重复周期的值，并输入系统进行最后测试。

（9）点击实验报告，查看参数及成绩，选择 “提交”。

主要相关知识

（1）高重频PD导引头信号的测速限制

导引头探测目标，除了满足威力要求能够发现目标外，还需能够准确获得目标的速度信息，目标速度的高低不同，导引头追击拦截产生的推进动力是不一样的，当导引头测得的目标速度与实际速度相差较大时，容易产生误判。（注：高重频PD发射波形如图1所示。 ）

其中 (tao)为脉冲宽度，Tr为脉冲重复周期，1/Tr为脉冲重复频率。对于高重频PD导引头，其目标回波信号的频谱为sinc包络, 且内部呈梳齿状调制，间隔为1/Tr, 为了区分n*1/Tr和目标多普勒频率fd谱线，通常要求fd<1/Tr。若fd>1/Tr，就会出现测速模糊，即系统难以辨别目标多普勒是fd还是fd±n*1/Tr。

（2）Tr选取方法

如雷达方程所示，脉宽tao影响了导引头威力。本实验首先根据威力要求确定tao，接着研究Tr的选取。

导引头测速是测得是弹目径向运动速度，最大径向速度v_max由目标最大速度vt_max和导弹最大速度vm_max确定，通常按照最大范围进行计算。相关公式及规则如下：

v_max=vt_max+vm_max，

fd_max=2v_max/ramda,

1/Tr>fd_max

占空比=tao/Tr，通常0.1-0.5

取ramda=0.033m(波长）

计算过程：

a.设工作波长l=0.033m，vm、vt 为最大导弹和飞机速度，最大弹目径向速度取3600m/s，由径向速度引起的最大多普勒频率fd_max=2v_max/l=218.2kHz，由要求1/Tr>fd_max，得到Tr<1/fd_max=4.583us。

b.根据雷达方程，确定脉宽tao。

c. 根据占空比10%-50%的常规，确定合适的Tr范围。

d. 综合a,c，并给予一定余量，确定Tr。

评分标准 

（1）脱靶 0分；击中，根据以下标准：

（2）满分10分=标准1+标准2

（3） 根据以下公式，计算tao，计算公式如图3

（4）标准1： 判断输入tao': tao≤tao'≤1us    5分

其余值  0 分

（5）标准2： Tr'≤4.2，且 0.1≤tao'/Tr'≤0.5 5分

                              其余值        0 分

实验目的

导引头获得了目标回波信号后，需要通过合适的处理，来获得目标的速度和角度信息，并且保持一定的测速和测角精度。本实验研究对基带回波进行动目标检测的FFT滤波器数目，分析FFT点数与目标测速分辨率关系。

实验步骤

（1）点击实验页眉，选择”信号处理系统参数设计/动目标检测参数设计”，进入场景，点击“确定”，了解任务需求。

（2） 点击“确定”，进入参数设计环节。

（3）了解测速精度与FFT点数关系，根据给定参数，计算FFT点数范围。

（4）输入满足2ⁿ方且在范围内的FFT点数 

（5）点击验证测试，观测动态过程及测速曲线。

（6）点击“返回” ，重新输入FFT点数，观察动态过程及测速曲线。

（7）点击“历史记录”，对比各次运行的速度误差曲线，分析FFT点数对目标跟踪影响。

（8）输入最终确认的FFT点数，进行系统测试。

（9）点击实验报告，查看参数及成绩，选择 “提交”。

主要相关知识

（1）FFT运算点数与目标测速精度关系

由于导引头回波信号的多样性和不确定性，因此很难在时域获得目标的参数，通常采用fft滤波器组将信号转化到频域进行分析和处理，其中fft点数是一个重要的相干积累参数。

基带回波信号在fft 处理的后频率分辨率为：采样频率/fft点数。即在相同采样频率下，fft点数越高，得到的频率分辨率越高，目标测速精度就越高。但fft点数过高会产生计算冗余，并增加系统计算负担，因此一般要求： fft点数>=N采样频率fs/频率分辨率  即可。

假设要求目标测速精度<=20m/s, 根据公式Dfd=2Dv/ramda，ramda=0.033m，则得到频率分辨率Df<=1212Hz。取采样频率fs=2.5MHz，即N>2500000/1202=2062。 N一般要求是2的整数幂，因此我们取N=2048最接近。

N取多了，测速精度更高，但浪费资源，增加计算时间；N取少了，降低频率分辨率，达不到要求。

评分标准

（1）满分10

（2）输入 2048       10 分

            4096        9 分

            其余值      0分

实验目的

本实验研究恒虚警门限对导引头目标检测、跟踪和制导影响。 

实验步骤

（1）点击实验页眉，选择”信号处理系统参数设计/恒虚警参数设计”，进入场景，点击“确定”，了解任务需求。

（2） 点击“确定”，进入参数设计环节。

（3）在Pfa栏输入恒虚警概率Pfa=0.001，利用恒虚警门限计算公式，计算并输入恒虚警检测门限值。

（4）点击“结果验证”，观看计算门限/理论门限的倍数。

（5）点击“验证测试”，系统根据计算门限/理论门限的倍数关系，调节恒虚警门限值，观看测试结果。

（6）点击“返回”，改变输入门限，并进行“结果验证”和“ 验证测试”。

（7）重新输入新的虚警概率，再计算门限，进行测试验证。

（8）分析Pfa对目标跟踪制导影响。输入最终恒虚警概率和门限值，进行测试验证。

（9）点击实验报告，查看参数及成绩，选择 “提交”。

主要相关知识

在实际应用中，导引头探测发现目标是一个概率事件，为了保障一定的战术性能，通常要规定所设计的导引头在满足一定虚警概率下的目标发现概率达到期望要求。导引头接收的信号往往伴随着噪声、杂波和干扰，随机性强，采用固定的门限检测难以获得恒定的虚警概率，单元平均恒虚警检测是一种常用的恒虚警门限检测方法，它通过计算周围参考单元的平均功率作为检测单元的干扰估值。恒虚警门限公式如图1所示。

其中S_sum为所有参考单元的数值和，N为参考单元总数，P_fa为要求满足的虚警概率。当选定检测单元后，在其左右各取一个保护单元，保护单元以外就是参考单元。通常左右取等数目的参考单元，一侧的参考单元数目通常在4-16之间。

当检测单元的幅值>T_hsd，则认为该检测单元信号大于检测门限。

随着P_fa降低，门限逐渐升高。当信噪比较高时，降低虚警率也可以得到很好的目标检测概率；当信噪比较低时，保持恒定的虚警率，目标检测概率降低；当信噪比较低时，降低虚警率，目标检测概率会有所升高，但虚假目标也会增加。

当计算门限/理论计算门限接近1时，验证测试结果反映了正常检测目标情况。

当计算门限/理论计算门限>1时，测试结果反映了门限提高的结果。

当计算门限/理论计算门限<1时，测试结果反映了门限降低的结果。

评分标准

（1）满分10分

（2）根据输入的虚警率Pfa, N=8,  S_sum为所有参考单元的数值和, 根据公式计算门限Thsd,

（3）输入记为Thsd', 计算Thsd'/Thsd 比值, 给出提示。

（4）所计算的比值x：0.95≤x≤1.05  10分，

其余值     0分

实验目的

本实验主要观察振幅和差式单脉冲测角法中，测角误差对导引头跟踪、制导目标的影响。

实验步骤

（1）点击实验页眉，选择”信号处理系统参数设计/单脉冲测角性能分析”，进入场景，点击“确定”，了解任务需求。

（2） 点击“确定”，进入参数设计环节。

（3）根据天线和差波束输出结果，参考单脉冲测角计算公式，计算并输入方位角偏差和俯仰角偏差。

（4）点击“结果验证”，观看计算角偏差/理论角偏差的倍数。

（5）点击“验证测试”，系统根据计算角偏差/理论角偏差的倍数关系调节测角误差，观看测试结果。

（6）点击“返回”，改变方位角和俯仰角偏差值，并进行“结果验证”和“ 验证测试”。

（7）点击“历史记录”，分析角偏差对目标跟踪制导影响。输入最终方位角和俯仰角偏差值，进行测试验证。

（8）点击实验报告，查看参数及成绩，选择 “提交”。

主要相关知识

（1）振幅和差式单脉冲测角

对目标精确测角是主动雷达导引头的重要功能，振幅和差式单脉冲测角是一种常用的测角方法。该方法的机理如下：假设用两个波束去探测目标，如果目标正对着天线轴向，即目标刚好处于两个波束正中的位置，那么两波束接收到回波信号的幅度就是相同的；如果目标偏离天线轴向，即目标与等信号轴之间存在一个夹角，那么两波束接收到回波信号的幅度就是不同的，并且夹角越大，两回波的幅度差别就越大，而其符号（相位）则由偏离的方向决定。因此利用回波的幅度信息我们就可以得到目标的角度信息，这就是振幅和差式单脉冲测角的原理。如图所示，天线采用ABCD四个天线同时接收目标回波，并对回波信号进行和差处理，分别得到和波束信号S=A+B+C+D，俯仰差信号D_θ=B+D-（A+C），方位差信号D_j=A+B-（C+D）。详细公式参考图2。

评分标准

（1）满分10分 

（2）根据随机产生的俯仰维、方位维差波束的虚部和实部值，以及和波束值、单脉冲比斜率值，计算理论角偏差值： 俯仰角偏差， 方位角偏差。

（3）根据输入的俯仰角偏差 和方位角偏差值 ，计算倍数：x1=输入俯仰角偏差/理论俯仰角偏差_，x2=输入方位角偏差/理论方位角偏差， x=max(abs(x1),abs(x2) )

（4）击中情况5分： 击中5分， 脱靶0分

计算情况5分： 0.95<=x<=1.05倍 5分， 其他值 0分

实验目的

本实验的目的是通过选择不同的比例系数，观察比例导引法的导弹飞行轨迹，以及对导弹跟踪制导目标的影响。

实验步骤

（1）点击实验页眉，选择”信号处理系统参数设计/制导律性能分析”，进入场景，点击“确定”，了解任务需求。

（2） 点击“确定”，进入参数设计环节。

（3）输入满足范围的比例系数k。

（4）点击“验证测试”，观察导引头跟踪目标轨迹的影响。

（5）点击“返回”，选择不同的k进行测试。

（6）点击“历史记录”，对不同k的弹目轨迹及测角测速误差进行分析，确定合适的k。

 （7）点击实验报告，查看参数及成绩，选择 “提交”。

主要相关知识

比例导引法

导弹在空中飞行的弹道不是任意的，而是受一定的条件限制，按一定的规律运动，这个规律就是导引规律或导引方法。比例导引法是主动雷达导引头常用的一种制导方法，该方法要求导弹在飞行过程中，保持速度矢量的转动角速度θ`与目标视线的转动角速度φ`成给定的比例关系：

导引方程：θ`=kφ`

两边积分得：θ=k(φ-φ₀₎₊θ0

 其中k为导引系数，φ₀为导航开始时目标视线与基准线夹角，θ₀为导引开始时导弹速度矢量与基准线的夹角。

评分标准

（1） 满分10分

（2）输入一次K，点击验证测试。 5分

（3）运行过2个不同K及以上， 10分。

实验目的   

本模块实验是一个开放实验，固定导引头的部分参数，其余参数放开，根据任务要求，对导引头参数进行设计，然后进行验证测试，看是否能够摧毁目标。通过该实验，提高学生在导弹末制导系统总体设计方面解决复杂问题的能力。 

实验步骤

（1）点击实验页眉，选择”系统综合设计与测试”，进入场景，点击“确定”，了解任务需求，进入参数设计环节。

（2）选择飞机类型和运动方向。

（3）根据前面实验掌握的知识和已知的参数，分别对天线增益、发射功率、发射脉冲宽度、制导律比例系数和恒虚警概率进行设计并输入。

（4）点击“测试验证”，观看效果。

（5）观看打击结果及过程中的速度误差、角度误差曲线，若不满意，点击“返回”，重新调节参数，或者选择其它飞机，重新验算并测试。

 （6）点击实验报告，查看参数及成绩，选择 “提交”。

评分标准 

（1）满分20

（2）输入负值，提示出错

（3）判断输入参数是否在范围内。

（4）验证测试结果

脱靶  0分

击中：

看是否参数范围：天线增益G(dB)(5-40)

Pt (W)(50-800) 

tao(us) (0.1-1)

恒虚警概率P_fa（0-0.1）

制导率比例系数k (1-8)

都满足             20分

有3个满足       10分

其余 0分