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航空电子系统仿真

作译者：张立民,徐涛,张兵强等

出版时间：2021-06 千字数：290 版次：01-01 页数：244

开本：16开装帧： I S B N ：9787121409653

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纸质书定价：￥65.0

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第1 章 绪论 ..................................................................................................................... 1
1.1 仿真技术 ............................................................................................................ 1
1.1.1 概述 ........................................................................................................ 1
1.1.2 仿真技术的应用 .................................................................................... 2
1.2 军用仿真技术 .................................................................................................... 4
1.2.1 概述 ........................................................................................................ 4
1.2.2 军用仿真技术的应用 ............................................................................ 5
1.3 航空电子系统 .................................................................................................... 9
1.3.1 概述 ........................................................................................................ 9
1.3.2 航空电子系统的发展历程 .................................................................. 10
1.3.3 军用航空电子系统组成 ...................................................................... 12
1.4 航空电子系统仿真 .......................................................................................... 18
1.4.1 概述 ...................................................................................................... 18
1.4.2 仿真内容与方法 .................................................................................. 18
参考文献 ................................................................................................................... 21
第2 章 机载雷达系统仿真 ........................................................................................... 22
2.1 发展与现状 ...................................................................................................... 22
2.2 基本仿真方法 .................................................................................................. 24
2.2.1 能量级仿真方法 .................................................................................. 25
2.2.2 信号级仿真方法 .................................................................................. 25
2.3 目标探测 .......................................................................................................... 26
2.3.1 相对位置关系计算模型 ...................................................................... 26
2.3.2 接收信号能量计算模型 ...................................................................... 28
2.3.3 干扰影响计算模型 .............................................................................. 29
2.3.4 目标探测判决计算模型 ...................................................................... 30
2.4 地形成像 ........................................................................................................... 31
2.4.1 地形成像仿真原理 ............................................................................... 31
2.4.2 雷达数字地形 ....................................................................................... 33
2.4.3 反射特性数据库 ................................................................................... 47
2.4.4 地形遮蔽计算 ....................................................................................... 49
2.4.5 扫描转换 ............................................................................................... 54
2.4.6 算法并行加速 ....................................................................................... 55
2.4.7 仿真实例 ............................................................................................... 60
参考文献 .................................................................................................................... 62
第3 章 机载光电系统仿真 ........................................................................................... 63
3.1 光电雷达仿真 ................................................................................................... 63
3.1.1 仿真原理 ............................................................................................... 64
3.1.2 工作模式管理 ....................................................................................... 66
3.1.3 目标检测 ............................................................................................... 67
3.1.4 目标跟踪 ............................................................................................... 69
3.2 头盔瞄准具仿真 ............................................................................................... 70
3.2.1 仿真原理 ............................................................................................... 70
3.2.2 头位角度测算 ....................................................................................... 71
3.2.3 头瞄瞄准标志绘制 ............................................................................... 79
3.3 轰炸瞄准具仿真 ............................................................................................... 82
3.3.1 轰炸瞄准具稳定器仿真 ....................................................................... 83
3.3.2 轰炸瞄准具图像仿真 ........................................................................... 85
参考文献 .................................................................................................................... 88
第4 章 机载电子对抗系统仿真 ................................................................................... 89
4.1 雷达侦察系统仿真 ........................................................................................... 90
4.1.1 雷达侦察信号环境建模 ....................................................................... 90
4.1.2 雷达天线建模 ....................................................................................... 94
4.1.3 雷达侦察接收机信号截获建模 ......................................................... 100
4.1.4 雷达侦察信号分选识别建模 ............................................................. 103
4.1.5 雷达侦察仿真软件设计 ..................................................................... 105
4.2 通信侦察系统仿真 ........................................................................................ 111
4.2.1 通信电磁环境建模 ............................................................................ 112
4.2.2 通信侦察系统功能仿真 .................................................................... 116
4.3 电子干扰系统仿真 ........................................................................................ 127
4.3.1 干扰样式模拟 .................................................................................... 127
4.3.2 电子干扰仿真流程 ............................................................................ 128
4.3.3 雷达干扰信号及箔条干扰仿真 ........................................................ 130
4.3.4 通信干扰信号仿真 ............................................................................ 132
参考文献 ................................................................................................................. 133
第5 章 机载通信导航识别系统仿真 ......................................................................... 134
5.1 机载通信系统仿真 ........................................................................................ 134
5.1.1 机载超短波通信系统仿真 ................................................................ 135
5.1.2 基于电波衰减的通信有效性仿真 .................................................... 138
5.2 数据链仿真 .................................................................................................... 139
5.2.1 数据链仿真模型框架 ........................................................................ 139
5.2.2 数据链仿真逼真度层次 .................................................................... 141
5.3 无线电导航系统仿真 .................................................................................... 142
5.3.1 仿真系统设计 .................................................................................... 142
5.3.2 设备模拟方法 .................................................................................... 143
5.3.3 测向误差仿真 .................................................................................... 144
5.4 机载识别系统仿真 ........................................................................................ 150
5.4.1 IFF 系统模型 ...................................................................................... 150
5.4.2 询问信号传播模型 ............................................................................ 151
5.4.3 应答信号传播方法 ............................................................................ 152
参考文献 ................................................................................................................. 153
第6 章 航空电子系统可视化与人机交互仿真 ......................................................... 154
6.1 数据采集系统仿真 ........................................................................................ 154
6.1.1 硬件系统设计方法 ............................................................................ 155
6.1.2 软件设计方法 .................................................................................... 159
6.2 综合显示系统仿真 ........................................................................................ 163
6.2.1 平视显示器仿真 ................................................................................. 163
6.2.2 多功能显示器仿真 ............................................................................. 167
6.2.3 人机交互的设计实现 ......................................................................... 170
6.3 机载仪表仿真 ................................................................................................. 175
6.3.1 仿制仪表仿真 ..................................................................................... 176
6.3.2 虚拟仪表仿真 ..................................................................................... 181
6.4 航空音效仿真 ................................................................................................. 184
6.4.1 音源生成 ............................................................................................. 185
6.4.2 音效仿真方法 ..................................................................................... 186
6.4.3 摩尔斯电码模拟 ................................................................................. 187
6.4.4 音效输出 ............................................................................................. 189
参考文献 .................................................................................................................. 190
第7 章 航空电子系统仿真实例 ................................................................................. 191
7.1 飞机模拟器 ..................................................................................................... 191
7.1.1 民用飞机模拟器 ................................................................................. 191
7.1.2 军用飞机模拟器 ................................................................................. 193
7.1.3 民用和军用飞机模拟器的区别 ......................................................... 199
7.2 分队战术训练模拟器 ..................................................................................... 200
7.2.1 主要功能 ............................................................................................. 200
7.2.2 组成结构 ............................................................................................. 201
7.2.3 技术架构 ............................................................................................. 202
7.3 航空电子系统仿真需求分析 ........................................................................ 203
7.4 航空电子系统仿真设计实现 ........................................................................ 204
7.4.1 硬件设备模拟 ..................................................................................... 204
7.4.2 软件系统设计 ..................................................................................... 204
参考文献 .................................................................................................................. 215
第8 章 航空电子系统仿真技术展望 ......................................................................... 216
8.1 航空电子系统发展方向................................................................................. 216
8.2 嵌入式仿真技术的应用................................................................................. 218
8.2.1 嵌入式训练系统 ................................................................................. 218
8.2.2 嵌入式训练系统仿真 ........................................................................ 218
8.2.3 航空电子设备仿真的特点 ................................................................ 219
8.3 虚拟现实技术的应用 .................................................................................... 220
8.4 人工智能技术的应用 .................................................................................... 222
8.5 计算机软硬件新技术的应用 ........................................................................ 223
参考文献 ................................................................................................................. 224
附录A 缩略语 .............................................................................................................. 226

前  言
航空电子系统仿真是仿真技术在飞行模拟训练领域的应用，是多个学科的交叉点。仿真技术自诞生以来，以其经济性、高效性等特点在各行各业得到了广泛的应用，并随着计算机、信息和虚拟现实等技术的飞速提升，得到了空前的发展，受到了前所未有的关注。目前，仿真技术已深入国防军事、教育训练和工业制造等各个领域，成为助推国家经济和军事能力增长的重要途径。飞机模拟器作为仿真技术在航空领域的典型应用，能够构造近似真实的训练环境，是培养飞机机组人员战术能力的重要工具，被广泛应用于民用航空和军事训练。航空电子系统是现代战机的核心功能模块，因此航空电子系统仿真是现代战机仿真的重要组成部分，其功能是对与飞行任务相关的航空电子设备及工作环境进行建模，模拟其工作原理和逻辑关系，实现设备工作过程的复现。与以实验验证和装备试验为目的的仿真技术相比，飞行模拟训练系统中的航空电子系统仿真在设计原则、数学建模、工程技术等方面均有独特要求。
航空电子系统功能结构复杂、装备类型多样，不同领域所需的仿真方法、实现手段也各不相同。本书主要以海军航空大学军用仿真技术团队多年来在航空模拟训练体系论证和模拟训练装备建设等方面的研究成果为基础，以现役战机航空电子系统为主体，兼顾部分特种机航空电子设备，在对航空电子系统仿真设计原则、基本方法等进行阐述的基础上，对模拟训练中雷达、光电、电子对抗、通信导航识别等航空电子设备的仿真方法进行了探讨。同时，从工程化的角度探讨了航空电子系统仿真在实际项目中的具体应用，并对人工智能、虚拟现实等新兴技术在航空电子系统仿真中的应用进行了探索。
为便于读者理解，本书在组织结构上分为绪论、机载雷达系统仿真、机载光电系统仿真、机载电子对抗系统仿真、机载通信导航识别系统仿真、航空电子系统可视化与人机交互仿真、航空电子系统仿真实例和航空电子系统仿真技术展望等8 章。第1 章在对仿真技术、军用仿真技术的基本概念和应用介绍的基础上，重点对航空电子系统及其仿真方法进行论述。第2 章简要回顾机载雷达系统的发展历程、仿真内容和仿真方法，重点讲授机载雷达系统仿真中目标探测、地物回波成像的实现方法。第3 章对机载光电系统仿真实现方法进行论述，包括光电雷达、头盔瞄准具、轰炸瞄准具等。第4 章介绍机载电子对抗系统中雷达侦察、通信侦察和电子干扰等相关内容，并从工程级仿真的角度探讨其仿真实现方法。第5 章介绍机载通信导航识别系统的仿真方法。第6 章介绍航空电子系统可视化与人机交互仿真的实现方法，包括人机交互设备硬件设计、数据采集与处理方法，综合显示系统、机载仪表和航空音效的仿真方法等。第7 章介绍军用飞机模拟器的组成与分类，以某型飞机分队战术训练模拟器中的航空电子系统仿真为例，从工程化的角度给出了实现过程。第 8 章简要描述航空电子系统的发展趋势，并对嵌入式仿真技术、计算机软硬件技术、虚拟现实技术、人工智能技术等在航空电子系统仿真中的应用进行介绍。
本书以模拟训练中航空电子系统仿真方法为重点展开论述，体系完整，内容实用，覆盖面广，可作为军用仿真领域科研和工程技术人员的参考书，也可作为高校相关专业研究生、本科生的教学用书。
感谢海军新军事变革丛书编委会对本书的大力支持和帮助，感谢海军工程大学张晓锋教授、贲可荣教授的宝贵意见和建议，感谢电子工业出版社为本书出版做出的大量细致的工作。
由于编著者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请读者给予批评指正并提出宝贵的意见。

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