“分身”新理论模型让“假目标”更逼真

2021-06-22 11:05:19

国防科技大学电子科学学院智能感知系教授刘振团队,进行了上百次参数调试,推演实验、优化信号……直到最后雷达显示屏上实时变化的信号顺利出现,模拟出的电子“假目标”逼真度更高,“欺骗性”也更强。

《西游记》中,孙悟空拔一把毫毛就能变出千万猴孙的“分身术”,是他能多次逢凶化吉的有力武器。如今,这种神奇的故事化作科研人员的灵感,为新质战斗力提升助上一臂之力。科技日报记者近日获悉,国防科技大学电子科学学院智能感知系教授刘振,正在努力让这神话般的情景照进现实。

新理论模型让“假目标”更逼真

说起这个灵感,还要回到几年前一次下部队的调研。

一次,到军队某研究所调研时,刘振所在的团队了解到,传统模拟电子“假目标”在雷达显示屏上就是一个点,而国外的雷达已经具有高分辨成像能力,同时还在不断升级换代。传统的“假目标”逐渐变得无法“以假乱真”,以往的战场“欺骗”技术正面临严峻挑战。

战场的需求,就是科研的方向。一个灵感被刘振团队瞬间捕捉——要是能做出多个跟目标特性更像的电子“假目标”,不就会让对方雷达“摸不着头脑”了吗?

想法变成现实并非易事。在全新领域,没有多少经验可循,刘振只能带领团队成员“摸着石头过河”,一场艰苦而无声的“战斗”在实验室打响。

白天,他们铆在实验室里做实验、模拟仿真、分析数据;晚上,他们沉浸在理论推导、思考分析中。走出实验室,常常已是夜深人静。

刘振发现,如果要实现目标的精确模拟,每收到一个对方雷达脉冲,就要更新一次“假目标”样本。传统做法是预先在芯片中存储全部姿态的离散样本,当干扰系统工作时,每次更新需要估算出目标的实时姿态,再从庞大的数据库中挑选出已有样本,但在处理大尺寸目标时,这种方法会暴露出耗费存储资源多、精确度低的缺点。

一天,刘振下班回家,经过小区时,看见两个小孩正在玩打陀螺的游戏,一鞭抽过去,光滑地面上的陀螺便不断飞旋。眼前这一幕让他灵感乍现:目标运动参数设定好后,随着时间变化,每个时刻目标的空间状态可以预先推算出来,在处理芯片进行实时计算时,能够根据目标初始状态自主得到空间样本,每当收到雷达脉冲时,直接取出实时计算样本,便可实现目标动态模拟,以此建立起“时空自主模拟”理论模型。

经过两个月的刻苦攻关,一个新理论模型在电脑屏幕上横空出世,利用这种模型产生的“假目标”逼真度更高、运算更简化、信号生成效率高,还能随机应变,为成功实现“欺骗”迈出了坚实一步。

以创新解决电子模拟目标技术瓶颈

有了好的思路,创新只是走了半途。为提高处理效率,刘振带领团队设计框架、读程序、写代码……

3个月后,他们成功在芯片中用软件“搭建”起新的信号处理框架,提高了电子“假目标”生成的灵活性和实时性。

勇于挑战自我才能实现突破。一次,团队成员发现,原来的信号处理只考虑形状,不考虑运动形态,会极大影响“欺骗”效果,而实际情况是飞机、导弹等目标具有多种形状和运动状态特征,比如直升机旋翼会飞行、螺旋桨转动或微动,导弹会进动等。如何在信号中体现出这些特征,在雷达显示器上使其动起来,又成为摆在刘振和团队面前的一道坎。

知难而上不言难,迎难而上不怕难。他们进行了上百次参数调试,推演实验、优化信号……终于,雷达显示屏上实时变化的信号顺利出现,模拟出的电子“假目标”逼真度更高,“欺骗性”也更强。

从理论实现到硬件实现,一项项进展,如同漫长山路上的一个个里程碑。凭着扎实的专业基础和矢志创新的劲头,他们把可模拟“假目标”的数量和尺寸提高了2倍以上,为在战场上演电子目标“分身术”解决了技术瓶颈。

达到理论实现和硬件实现后,刘振和团队又历经系统集成联调、软件测评、环境试验、电子对抗等多个阶段,终于在去年10月完成型号定型,产品陆续批量生产并交付。

项目评审时,刘振团队攻克的项目,被几位院士一致认为“综合技术水平达到国内领先、国际先进”“已应用于多型干扰系统,对提升武器装备战斗力有重大作用,军事效益显著”。

未来战场瞬息万变,刘振说:“科研一线就是我的战场,要像打仗一样试验,把试验当成打仗,修炼出更智能化的‘分身术’。”

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