中科雷芯（南京）科技发展有限公司
ZHONGKE RAYTHEON (NANJING) TECHNOLOGY CO., LTD.
ZKLC-CS 系列
多体制杂波环境实时仿真模拟系统
海杂波 · 地杂波 · 箔条干扰杂波 · 气象杂波
以「物理机理建模 + 电磁散射计算 + 统计分布合成 + 宽带射频实时重构」四层架构为核心，在一个统一平台上完成四类主战杂波与 目标回波、有源/无源干扰、系统噪声、信道传播的同帧、相参、实时合成，为被测雷达提供在 幅度统计特性、多普勒谱特性、空时相关特性、极化特性四个维度上与真实战场高度一致的射频 / 中频 / 数字基带回波。
1产品概述与型号谱系
面向雷达研制、抗杂波算法验证、半实物闭环试验、靶场替代与训练模拟的全链条仿真平台
研制背景：外场杂波试验成本高、不可复现、极端场景"看天吃饭"、抗杂波算法缺少标定过的标准输入——
ZKLC-CS 系列正是为解决这四大痛点而设计，将"外场试验"搬进内场，实现可复现、可参数化、可极限扩展的杂波环境构建。
| 工程痛点 | 传统方式困境 | ZKLC-CS 解决路径 |
|---|---|---|
| 外场试验成本高 | 一次海情/雨衰试验动辄数十万元，机时、航次、舰期难以协调 | 内场一键复现 0~9 级海情、0~75 dBZ 降水、任意箔条战术 |
| 场景不可复现 | 自然杂波随机，两次试验数据无法严格比对 | 随机数种子可控、模型参数可存档，同一场景 100% 可重复回放 |
| 极端场景难获取 | 9 级海况、强对流、饱和箔条走廊等边界条件难以遇到 | 参数化解耦，可任意构造超常规、超边界的极限与对抗场景 |
| 算法缺验证手段 | MTI/MTD/STAP/CFAR/杂波图缺少标定过的标准输入 | 内置"真值—观测"双通道，提供可溯源杂波真值场与效能评估工具链 |
| 多通道阵列测试难 | 相控阵/DBF/STAP 需要通道间相参的杂波空时二维谱 | 最高 64 通道全相参合成，通道间相位一致性 ≤ 0.5° RMS |
型号谱系
| 型号 | 定位 | 典型形态 | 适用对象 |
|---|---|---|---|
| ZKLC-CS1000 | 入门 / 便携型 | 便携式加固机箱，4 通道 | 雷达模块调试、教学实训、单通道体制验证 |
| ZKLC-CS3000 | 标准型 | 标准 6U VPX / 机架式，16 通道 | 机载 / 舰载 / 弹载雷达半实物闭环、导引头内场试验 |
| ZKLC-CS5000 | 旗舰型 | 多机柜集群，64 通道全相参 | 相控阵 DBF/STAP、组网雷达、SAR/ISAR 成像级仿真 |
| ZKLC-CS7000 | 超大场景型 | 分布式集群 + 光纤反射内存网 | 战役级电磁态势、多平台对抗推演、靶场系统级集成 |
配套软件：ZKLC-ClutterStudio™ 杂波建模与实时仿真软件平台 · ZKLC-ClutterLib™ 杂波模型库 · ZKLC-SceneGIS™ 三维场景编辑引擎。
2总体技术架构
离线预计算 + 在线实时合成 + 宽带射频重构，兼顾物理保真度与实时性
图 1 ZKLC-CS 系列四层技术架构（自下而上：场景输入 → 电磁计算 → 统计合成 → 射频输出）
两种工作模式
| 模式 | 工作原理 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 转发式 （闭环 DRFM） |
实时采集被测雷达发射波形 → 数字域完成杂波调制 → 上变频回注。回波与雷达发射信号完全相参 | 脉冲压缩、脉冲多普勒、SAR/ISAR 等相参体制雷达的半实物闭环试验 |
| 自主式 （开环生成） |
按预置雷达参数自主生成发射波形与全流程回波，独立完成信号闭环 | 雷达前端尚未就绪、算法先期验证、纯数字仿真与教学演示 |
3四类主战杂波仿真能力
海杂波 · 地杂波 · 箔条干扰杂波 · 气象杂波 —— 全物理机理建模，全参数可配置
🌊 海杂波 Sea Clutter
- 7 种 σ⁰ 模型：GIT / TSC / Nathanson / 混合 / Ingara / SIT / NRL
- 7 种幅度分布：瑞利 / 对数正态 / 韦布尔 / K / KK / Pareto / 复合高斯
- 6 种谱型：高斯 / 柯西 / 立方 / 双峰布拉格 / Rosenberg / Walker
- Douglas 海情 0~9 级，风速 0~50 m/s
- 擦地角 0.1°~90°，含掠射区非瑞利特性
⛰ 地杂波 Land Clutter
- 7 种 σ⁰ 模型：恒定 γ / Morchin / Ulaby / Billingsley / ITU-R / Nathanson / Booth-Macdonald
- ≥ 20 类地物库：沙漠 / 森林 / 城市 / 雪 / 冰 / 水面…
- Billingsley 双分量谱（DC 静止 + AC 风动植被）
- DEM 导入（30 m / 12 m / 5 m / 1 m）+ 实时遮蔽阴影计算
- 镜面相干反射与多径干涉建模
🎯 箔条干扰杂波 Chaff
- 单偶极子 RCS 0.16λ²，含取向分布与互耦效率
- 弹道 → 扩散 → 成熟 → 沉降四阶段全生命周期演化
- 6 种战术样式：质心 / 冲淡 / 转移 / 压制 / 走廊 / 饱和
- 单批次假目标 1~256 个，独立可控航迹与 RCS
- 支持与角反射器、有源干扰的复合对抗场景
⛈ 气象杂波 Weather
- 雨 / 雪 / 冰雹 / 云 / 雾 / 湍流 / 风切变 / 下击暴流
- 反射率 0~75 dBZ，Marshall-Palmer 及自定义 Z-R 关系
- 融化层亮带（Bright Band）与 VPR 垂直剖面修正
- 三维风场 + 四分量谱宽合成
- 全双偏振参量：ZDR / KDP / ΦDP / ρHV / LDR
3.1 海杂波仿真（Sea Clutter）
建模机理：以海面后向散射系数 σ⁰ 为幅度基准，以复合高斯（Compound-Gaussian）过程为统计内核，叠加海尖峰（Sea Spike）、 布拉格散射双峰谱与破碎波非平稳分量，实现从"低分辨瑞利区"到"高分辨非瑞利区"的全域覆盖。
| 能力项 | 支持内容 |
|---|---|
| 后向散射系数模型 | GIT 模型、TSC 模型、Nathanson 反射率表、GIT/TSC 混合模型、Ingara 模型、SIT 模型、NRL 模型；支持用户自定义 σ⁰ 查表导入 |
| 幅度统计分布 | Rayleigh、Log-Normal、Weibull、K 分布、KK 分布、Pareto、复合高斯（Compound-Gaussian）、含海尖峰的混合分布 |
| 多普勒谱型 | 高斯谱、柯西（Lorentzian）谱、立方谱、双峰布拉格谱、Rosenberg 谱、Walker 谱；支持实测频谱模板导入 |
| 海况 / 环境参数 | Douglas 海情 0~9 级；风速 0~50 m/s（分辨率 0.1 m/s）；风向、涌浪方向、有效浪高、海流速度、海水温度盐度（介电常数修正） |
| 几何参数 | 擦地角 0.1°~90°；支持掠射区（<1°）非瑞利、非高斯特性建模；前视 / 侧视 / 斜视任意观测几何 |
| 极化 | HH / VV / HV / VH 全极化；极化比随海况、擦地角、风速自适应变化；极化隔离度 ≥ 35 dB |
| 时空相关 | 时间去相关时间 0.5 ms ~ 500 ms 可设（指数型 / 高斯型相关核）；距离向与方位向空间相关长度独立配置 |
| 特殊效应 | 海尖峰（Sea Spike）、白浪（Whitecap）、破碎波、海陆交界过渡带、岛礁与岸线杂波、海面多径与镜面闪烁 |
3.2 地杂波仿真（Land Clutter）
建模机理：基于数字高程模型（DEM/DTM）与地物分类图进行网格化小面单元剖分，逐单元实时计算擦地角、视线遮蔽与地物 σ⁰， 再按统计分布与谱型合成时域序列；支持电磁模型离线精确计算与统计模型实时近似两种工作路径。
| 能力项 | 支持内容 |
|---|---|
| 后向散射系数模型 | 恒定 γ（Constant-γ）模型、Morchin 模型、Ulaby 模型、Billingsley（Lincoln Lab）模型、ITU-R 模型、Nathanson 模型、Booth-Macdonald 模型 |
| 地物类型库 | ≥ 20 类：沙漠、戈壁、裸土、农田、耕地、草地、灌木丛、落叶林、针叶林、混交林、丘陵、山地、岩石、城市建成区、城郊、道路、机场跑道、内陆水面、湿地、积雪、覆冰、水泥/沥青 |
| 幅度统计分布 | Rayleigh（低分辨）、Log-Normal、Weibull、K 分布；形状参数可按地物类型与分辨率自动推荐 |
| 多普勒谱型 | Billingsley 双分量模型（直流 DC 静止分量 + 交流 AC 风动植被分量）、指数型谱、1/f³ 型谱；谱宽与风速、植被高度、频率、极化自动关联 |
| 地形处理 | 支持 SRTM / ASTER / GeoTIFF 等 DEM 导入（分辨率可选 30 m / 12 m / 5 m / 1 m）；实时视线遮蔽、地形阴影、遮挡计算；坡度坡向修正 |
| 相干分量 | 镜面相干反射分量与多径（直射 + 反射）干涉效应建模，含地面介电常数与粗糙度修正 |
| 动态场景 | 任意载机 / 载舰六自由度航迹驱动；波束足迹实时解算；地物季节变化、植被生长枯萎、积雪/融雪状态切换 |
3.3 箔条干扰杂波仿真（Chaff Clutter）
建模机理：从"单偶极子电磁特性 → 云团扩散动力学 → 群 RCS 统计合成 → 战术样式编排"四个尺度递进建模， 完整复现箔条从投放、扩散、成熟、沉降到消散的全生命周期回波演化。
| 能力项 | 支持内容 |
|---|---|
| 单偶极子建模 | 谐振偶极子平均 RCS 0.16λ²（半波长）；支持长度失配修正、取向概率分布（均匀 / 水平 / 垂直择优）、偶极子间互耦效率因子、下降速度与姿态进动 |
| 云团动力学 | 弹道段 → 扩散段 → 成熟段 → 沉降段 四阶段演化模型；扩散速率、沉降速度、风致漂移、湍流扰动可调；支持导入实测扩散曲线 |
| 云团 RCS | 总 RCS = N · σdipole · η（N = 10⁴ ~ 10⁹ 可设）；RCS 随时间的建立—峰值—衰减全过程曲线可自定义 |
| 干扰战术样式 | 质心式、冲淡式、转移式、压制式、走廊式、饱和式；支持多批次、多平台、多弹型协同投放时序编排 |
| 假目标能力 | 单批次假目标数 1 ~ 256 个，全部独立可控（距离、方位、俯仰、RCS、速度、加速度、航迹） |
| RCS 起伏 | Swerling 0 / 1 / 2 / 3 / 4 型、χ² 分布、对数正态、自定义起伏谱；起伏去相关时间可设 |
| 多普勒特性 | 风速驱动谱（谱宽 0.3 ~ 5 m/s）、沉降多普勒分量、平台速度分量；支持箔条与真目标的不可分辨 / 临界分辨场景构造 |
| 协同无源干扰 | 角反射器（二面角 / 三面角 / 龙伯透镜）、无源诱饵、箔条与有源干扰（噪声压制 / 欺骗）的复合对抗场景 |
3.4 气象杂波仿真（Weather Clutter）
建模机理：以雷达气象方程为物理基础（η = π⁵|K|²Z / λ⁴），构建三维反射率因子场（dBZ）与三维风场， 逐分辨单元解算回波功率、多普勒速度与谱宽，并支持融化层亮带、雨衰、双偏振参量等精细效应。
| 能力项 | 支持内容 |
|---|---|
| 气象目标类型 | 层状云降水、对流性降水、雷暴单体、超级单体、飑线、台风雨带、毛毛雨、雨、雪、雨夹雪、冰雹、霰、云、雾、晴空湍流（CAT）、低空风切变、下击暴流 / 微下击暴流、阵风锋 |
| 反射率因子 | Z = 0 ~ 75 dBZ，分辨率 0.1 dBZ；支持 Marshall-Palmer（Z = 200R1.6）及其他 Z-R 关系（a、b 系数可自定义，区分层状 / 对流 / 雪 / 雹） |
| 垂直结构 | 融化层亮带（Bright Band）建模（0 ℃ 层高度、厚度、增强量 3~8 dB 可调）；垂直反射率剖面 VPR 修正；零度层随季节与纬度自适应 |
| 三维风场 | 水平风（0~90 m/s，风向 0~360°）、垂直气流（± 30 m/s）、湍流耗散率、风切变梯度；支持下击暴流辐散风场结构建模 |
| 谱宽分量 | 湍流展宽 + 风切变展宽 + 波束展宽 + 天线转速展宽，四分量独立建模与合成（谱宽 0 ~ 15 m/s） |
| 双偏振参量 | Zh、Zv、ZDR、KDP、ΦDP、ρHV、LDR 全参量合成，支持粒子相态分类与水凝物识别算法测试 |
| 传播效应 | 雨衰、云衰、大气气体吸收（ITU-R 模型）、衰减订正、去极化效应 |
| 体扫与数据 | PPI / RHI / CAPPI / VOL / 扇扫等体扫模式；支持 WRF、NCEP、ERA5 数值预报场导入；实测雷达基数据回放与外推 |
| 典型应用 | 气象雷达标定与算法测试、机载气象雷达前视风切变告警验证、风电场杂波对防空雷达影响评估、晴空湍流探测 |
4主要技术指标
业内领先的带宽、通道规模与信号保真度
2 GHz瞬时带宽（可扩 4 GHz）
64全相参通道数
≤0.5°通道相位一致性 RMS
0.1 ns延迟分辨率
≥95 dB回波动态范围
≥65 dBc杂散抑制 SFDR
0.5 ms场景刷新节拍
4 G杂波散射单元规模
4.1 射频与通道指标
| 指标项 | ZKLC-CS1000 | ZKLC-CS3000 | ZKLC-CS5000 |
|---|---|---|---|
| 工作频段 | 0.5 ~ 18 GHz （可选 40 GHz） | 0.5 ~ 18 GHz / Ka （可选 40 GHz） | 0.1 ~ 40 GHz 全频段 P/L/S/C/X/Ku/K/Ka/W 可选 |
| 瞬时带宽 | 500 MHz | 1 GHz | 2 GHz（可扩 4 GHz） |
| 通道数量 | 4 通道 | 16 通道 | 64 通道全相参（可级联） |
| 通道间幅度一致性 | ≤ 0.5 dB RMS | ≤ 0.3 dB RMS | ≤ 0.15 dB RMS |
| 通道间相位一致性 | ≤ 2° RMS | ≤ 1° RMS | ≤ 0.5° RMS |
| ADC / DAC 分辨率 | 12 bit / 14 bit | 12 bit / 14 bit | 12 bit / 16 bit |
| 杂散抑制（SFDR） | ≥ 55 dBc | ≥ 60 dBc | ≥ 65 dBc |
| 相位噪声（X 波段） | ≤ −105 dBc/Hz @10 kHz | ≤ −110 dBc/Hz @10 kHz | ≤ −115 dBc/Hz @10 kHz |
| 输出功率范围 | −110 ~ +10 dBm | −120 ~ +10 dBm | −120 ~ +15 dBm |
| 回波动态范围 | 70 dB | 85 dB | ≥ 95 dB |
| 幅度控制精度 | ± 0.5 dB | ± 0.3 dB | ± 0.15 dB（步进 0.01 dB） |
4.2 距离、速度与实时性指标
| 指标项 | 指标值 |
|---|---|
| 距离模拟范围 | 50 m ~ 8000 km（覆盖近距、战术、远程预警与星载轨道高度） |
| 距离分辨率 | ≤ 0.15 m（延迟分辨率 0.1 ns） |
| 距离模拟精度 | 优于 ± 0.3 m（RMS） |
| 最小转发延迟 | ≤ 60 ns（CS5000）／ ≤ 100 ns（CS1000） |
| 径向速度（多普勒）范围 | ± 2 MHz；分辨率 0.01 Hz；精度优于 0.1% |
| 加速度模拟 | 支持径向加速度、加加速度（Jerk）动态调制 |
| 杂波散射单元处理规模 | 2²² ~ 2³² 个（4 M ~ 4 G 散射点）；支持灰度图 / DEM 实时映射 |
| 场景更新率（仿真节拍） | 0.5 ms ~ 10 ms 可设（CS5000 最高 2000 Hz 刷新） |
| 存储深度 | 2 GB / 8 GB / 32 GB 每通道；满带宽连续回放 ≥ 30 min |
| 同步与时统 | GPS / 北斗双模授时，IRIG-B（DC/AC）、1PPS、10 MHz 参考；同步精度 ≤ 20 ns |
| 系统端到端时延 | 转发式 ≤ 200 ns；工作模式切换 ≤ 1 ms |
4.3 雷达体制与波形适配
| 类别 | 支持范围 |
|---|---|
| 雷达体制 | 简单脉冲、脉冲多普勒（PD）、MTI/MTD、脉冲压缩、相控阵（DBF / ADBF / STAP）、MIMO / 稀疏阵列、SAR / ISAR 成像、连续波（CW/FMCW）、频率捷变、重频参差/抖动、三坐标、双/多基地、星载、组网协同 |
| 波形类型 | 简单脉冲、线性调频（LFM）、非线性调频（NLFM）、相位编码（Barker、Frank、P1–P4、m 序列）、频率步进（SFW）、Costas 编码、OFDM / 频率分集、噪声调频、随机捷变、正交 MIMO 波形、自定义波形文件导入 |
| 重频（PRF） | 10 Hz ~ 500 kHz；支持重频参差、组变、捷变与 PRI 预测 |
| 脉冲宽度 | 20 ns ~ 5 ms |
| 极化 | 线极化（H/V）、圆极化、全极化（HH/HV/VH/VV）；极化隔离度 ≥ 35 dB |
| 天线模型 | 任意方向图导入（远场 / 近场数据文件）、和/差/保护通道、主副瓣电平与副瓣分布、数字波束形成加权、扫描与驻留调制 |
4.4 接口与系统集成
| 接口类型 | 规格 |
|---|---|
| 射频接口 | SMA / SMP / 2.92 mm / 2.4 mm；射频直连或空间辐射（可选喇叭 / 阵列馈电） |
| 中频接口 | 中频中心频率 0.1 ~ 1.5 GHz 可配，直接中频注入 |
| 数字基带 | 10 GbE / 40 GbE / 100 GbE、Aurora、光纤反射内存网（RFM）、SRIO、JESD204B/C |
| 总线形态 | VPX（VITA 46/65/67）、PXIe、CPCI、PCIe；标准工控机箱与便携加固机箱可选 |
| 控制接口 | 千兆以太网、USB 3.0、RS422；支持远程 Web 控制与脚本化自动测试 |
| 二次开发 | C/C++ SDK、Python API、MATLAB/Simulink 联合仿真接口；支持 HLA / DIS / TENA 分布式仿真互联 |
| 数据记录 | 全通道 I/Q 原始数据实时录制，支持 TB 级回放与事后分析 |
5软件平台功能 · ZKLC-ClutterStudio™
从场景想定、参数配置、实时显示到效能评估的一体化软件工具链
| 功能模块 | 核心能力 |
|---|---|
| 场景想定编辑 | 三维 GIS 场景构建；导入 DEM/DTM、海图、地物分类图、气象场；可视化布设目标、箔条、干扰源与平台航迹 |
| 雷达参数库 | 内置常用雷达型号模板（机载火控、舰载搜索、预警、导引头、气象雷达）；支持自定义雷达参数与天线方向图导入 |
| 杂波参数化配置 | 四类杂波全参数图形化配置；模型选择、分布形状参数、谱型、相关系数实时预览（PDF 曲线、功率谱曲线联动显示） |
| 实时态势显示 | PPI / A 显 / B 显 / 距离-多普勒二维图 / 瀑布图 / 杂波功率三维图 / 空时二维谱实时刷新 |
| 真值与效能评估 | 杂波真值场与观测量对照通道；自动计算检测概率 Pd、虚警率 Pfa、改善因子 I、杂波可见度 SCV、信杂比 SCR、CFAR 损失、STAP 信杂噪比损失 |
| 自动化测试 | 参数扫描、蒙特卡洛批量试验、脚本化测试用例编排、自动生成试验报告 |
| 数据与回放 | 场景文件、参数配置、录制数据全链路存档，支持试验 100% 可复现回放 |
| 分布式协同 | 与电子战推演系统、指挥信息系统及其他半实物设备通过 HLA/DIS 时钟同步协同 |
6典型应用场景
覆盖机载、舰载、弹载、地面、星载全平台雷达与气象雷达的研制、试验与训练
| 应用领域 | 具体用途 |
|---|---|
| 机载雷达 | 下视强地/海杂波背景下 MTI/MTD/STAP 算法验证、空地目标检测、海面慢速小目标检测 |
| 舰载雷达 | 低擦地角海杂波与多径效应、掠海反舰导弹检测、箔条质心/冲淡干扰对抗、海杂波抑制与恒虚警 |
| 弹载导引头 | 内场闭环半实物仿真、末段抗箔条 / 抗海杂波性能考核、SAR/ISAR 成像导引头回波注入 |
| 地面防空雷达 | 复杂地形遮蔽与地杂波、气象杂波下的低空目标检测、抗无源干扰 |
| 相控阵与阵列雷达 | 多通道相参杂波空时二维谱合成、DBF/ADBF/STAP 处理链路验证、通道误差建模与校正 |
| 气象雷达 | 双偏振参量标定、亮带识别、风场反演、衰减订正、微下击暴流与风切变告警算法测试 |
| 星载 SAR | 轨道几何、地物 σ⁰ 分布、成像级杂波与辐射定标仿真 |
| 靶场与训练 | 外场试验替代、雷达操作手训练、装备验收与定型测试 |
7核心优势
为什么选择中科雷芯 ZKLC-CS 系列
- 四类杂波一体化合成。同一平台、同一时钟、同一次合成完成海/地/箔条/气象杂波 + 目标 + 干扰 + 噪声，彻底避免多设备拼接带来的相参性与同步损失。
- 物理保真 + 统计可控双引擎。既可走电磁建模的物理保真路径，也可走统计模型的高速实时路径，两者可按分辨单元混合使用，兼顾逼真度与实时性。
- 业内领先的带宽与通道规模。瞬时带宽达 2 GHz（可扩 4 GHz）、64 通道全相参、相位一致性 ≤ 0.5° RMS，满足相控阵 STAP 与宽带成像级仿真需求。
- 场景 100% 可复现。随机种子与全部参数存档，支持任意时刻断点续算与精确回放，满足定型试验的可追溯性要求。
- 全链路开放可扩展。从模型层（自定义 σ⁰ 表 / 谱型 / 分布）、信号层（自定义波形）到接口层（SDK / API / HLA）全线开放，支持用户二次开发与自有模型注入。
- 国产化自主可控。核心算法与模型库自主研发，硬件平台支持国产化器件方案，可提供源码级技术支撑与定制化开发。
说明：本材料所列指标为中科雷芯 ZKLC-CS 系列产品的典型设计指标，部分条目为可选配置项，最终交付指标以具体型号的技术协议与测试大纲为准。