CN103513232A - 一种引信体目标模拟方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种引信体目标模拟方法，具体包括：对雷达发射信号进行采样获取数字信号，并将数字信号分发到多个数字信号通道中；在每个数字通道中根据各数字信号通道的散射点速度及延迟量对数字信号通道的数字信号进行调制；并将调制后的数字信号进行数字/模拟转换获取数字信号通道的输出信号；统一所述多个数字通道的输出信号相位，并在中频矢量合成所述数字通道的输出信号获取合成信号，根据所述合成信号获取高频合成信号，并实施空间射频辐射。解决了点目标模拟器无法对引信目标进行真实模拟的问题。能够更真实的模拟引信体目标，并且能够在信号延迟时保持其相位连续性，达到了引信模拟的实际效果，提高了雷达仿真系统的仿真度及精度。
Description
技术领域
本发明涉及雷达射频仿真领域，应用于雷达仿真系统，特别涉及一种引信体目标模拟方法及系统。
背景技术
雷达信号模拟器是模拟技术与雷达技术相结合的产物。它通过模拟雷达回波信号来考核被试雷达的技战术指标,并辅助检验雷达的威力和精度。国外对该领域的研究已有了大量的报导:美国KOR Electronics公司研制了数字化雷达环境模拟器(Digital Radar Environment Simulator),HP公司生产了基于并行FASS(Frequency Agile Signal Simulator)的X波段雷达动目标信号模拟器。国内从20世纪90年代开始相继出现有关雷达信号模拟器的研究报告：北航和航天部601所于1994年研制了一种通用型PD雷达目标模拟器;中科大电子工程系于2000年研制了毫米波目标模拟器。在过去的10年里我国已经在雷达信号模拟的理论研究、设计实现等方面取得了一些令人瞩目的成果。但传统的目标模拟器一般只能模拟点目标，但由于引信工作的特点，当处于引信段时，目标不能简单的等效为点目标，需按照体目标对待，但传统的目标模拟器无法满足这一要求。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明解决了点目标模拟器无法对引信目标进行真实模拟的问题。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种引信体目标模拟方法，具体包括：
对雷达发射信号进行采样获取数字信号，并将所述数字信号分发到多个数字信号通道中；
在每个数字通道中根据各数字信号通道的散射点速度及延迟量对所述数字信号通道的数字信号进行调制；并将调制后的数字信号进行数字/模拟转换获取所述数字信号通道的输出信号；
统一所述多个数字通道的输出信号相位，并在中频矢量合成所述数字通道的输出信号获取合成信号，根据所述合成信号获取高频合成信号，并实施空间射频辐射。
同时，本发明提供了一种引信体目标模拟系统，包括：高速信号采集单元、基带信号处理单元、中频矢量合成单元、其中，
所述高速信号采集单元，用于对雷达发射信号进行采样获取数字信号；将所述数字信号分发到多个数字信号通道中；
基带信号处理单元，用于在每个数字通道中根据各数字信号通道的散射点速度及延迟量对所述数字信号通道的数字信号进行调制；并将调制后的数字信号进行数字/模拟转换获取所述数字信号通道的输出信号；
所述中频矢量合成单元，用于统一所述多个数字通道输出信号相位，并在中频矢量合成所述数字通道的输出信号获取合成信号，根据所述合成信号获取高频合成信号，并实施空间射频辐射。
与现有技术相比，本发明的上述实施方式具有以下优点：能够更真实的模拟引信体目标，并且能够在信号延迟时保持其相位连续性，达到了引信模拟的实际效果，提高了雷达仿真系统的仿真度及精度。
附图说明
下面结合附图对本发明的一些实施例进行说明。
图1是本发明一种引信体目标模拟方法的基本流程示意图；
图2是本发明一种引信体目标模拟方法的实现结构图；
图3是本发明一种引信体目标模拟系统的构成示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例进行描述。
本发明通过利用基带信号处理板模拟多点回波，在中频进行矢量合成的方法实现体目标的模拟方法。具体实施时可利用基带信号处理板（HQV6DRFM，HQV6DRFM基带信号处理板包括ADC、DAC、FPGA和板上存储器，处理信号频率范围为50MHz～550MHz，可以实现2通道AD和2通道DA，完成高速数据采集、存储、信号处理和数据回放等功能。）模拟多点回波，在中频进行矢量合成的方法实现体目标的模拟方法。当处于引信段时，引信天线的波束在目标上局部照射，其回波可以认为是这些局部照射区的各个散射点电磁散射的合成，目标回波可以用多个孤立的散射中心来完全表征。该特性模拟可以由基带信号处理板调制多个点源的相对幅度、延迟和多普勒频率，正交调制后D/A输出，在中频进行矢量合成、然后经多级上变频，通过射频阵列空间辐射。其实现框图如图2所示。
实施例一
图1是本发明一种引信体目标模拟方法的基本流程示意图。如图1所示，该方法主要包括以下步骤：
S101：获取多通道数字信号；
在以上步骤中：对雷达发射信号进行采样获取数字信号，并将所述数字信号分发到多个数字信号通道中；并具体包括：通过接收天线接收雷达信号；根据所述雷达信号进行下变频处理，获取低中频雷达信号；对所述低中频雷达信号进行采样获取数字信号，具体雷达信号可经过接收天线送到下变频链路单元,由下变频链路单元可进一步完成射频信号的放大。并在上述步骤中，可根据多个预模拟散射点数量确定数字信号通道数量，之后可将所述数字信号分发到所述数字信号通道中。并在上述步骤后还可包括：为了便于频率搬移等操作，在ADC采样之后可根据所述数字信号通道的数字信号进行正交下混频获取复信号，得到复信号。其中模拟/数字转换装置可采用AD（国家半导体公司的ADC08D1500，采样率1.5GSPS）。
S102：对数字信号进行调制；
在此步骤中：在每个数字通道中根据各数字信号通道的散射点速度及延迟量对所述数字信号通道的数字信号进行调制，具体可根据所述数字信号通道的散射点速度获取所述数字信号通道多普勒频率；根据波门信号及所述数字信号通道的延迟量获取各通道散射点回波信号的所述位置信息；根据所述数字信号通道的多普勒频率及各通道散射点回波信号的所述位置信息对通道数字信号进行调制；首先，为更逼真的描述目标的特性，所选散射点位置一般根据目标的几何结构确定，可根据待模拟引信体目标的几何形状提取获得多个几何形状特征点，并使用该几何形状特征点（既散射点）对所述引信体目标进行模拟；如在本实施例中，可将其模拟引信体通过8个几何形状特征点（即散射点）给予描述，之后，通过8个数字信号通道模拟8个散射点（每个数字通道模拟1个散射点）在每个数字通道中根据散射点的速度信息和散射点的延迟量信息生成散射点回波信号，以上散射点的速度信息和散射点的延迟量信息是由模型软件单元在仿真前计算生成的，模型软件单元是引信回波模拟器的上位机软件，散射点的速度信息和延迟量信息是根据使用者提供相应的散射点的初始坐标、散射点的后向散射系数（RCS）、初始速度矢量，根据相关数学模型在模型软件单元计算得到的，也可通过Matlab计算生成，保存为模型软件可以识别的格式即可；之后可将以上参数下载到FPGA（Field－Programmable Gate Array现场可编程门阵列，可采用Xilinx公司的XC6VLX240T）中，在仿真时由此FPGA按照10us的刷新速度分发给其他节点FPGA。各节点中FPGA根据给出的速度信息利用多普勒频率计算公式fd=2×V/λ（fd为多普勒频率，V为散射点速度，λ为雷达发射信号频率）计算得到每个散射点的多普勒频率，然后根据输入的波门信号和目标的延迟量得到散射点回波信号的位置信息。由于在延迟前已经将信号变换到零中频，因此在对信号进行延迟时不会有任何的相位变化，从而保证了相位的连续性。如：在步骤S101中，通过雷达发射信号的采集在数字域生成多点回波，当对引信进行模拟时，在目标单元中每个通道产生一个散射点的回波。同时，可以设置的基本参数为：1)散射点数：1/通道；2)每个散射点多普勒可设；3)每个散射点幅度可设；4)每个散射点延迟量可设。所述根据所述数字信号通道的散射点速度及延迟量对所述数字信号通道的数字信号进行调制步骤后还包括：对所述数字信号通道调制后的数字信号进行幅相校准及I/Q调制。
S103：获取通道输出信号；
在以上步骤中：将调制后的数字信号进行数字/模拟转换获取所述数字信号通道输出信号；
S104：获取合成信号；
统一所述数字通道输出信号相位，并在中频矢量合成所述数字通道输出信号获取合成信号，根据所述合成信号获取高频合成信号，并实施空间射频辐射，其中，中频矢量合成可通过功率合成器进行矢量合成，并在各通道中输出信号获取合成所需信号；在以上步骤中：在中频矢量合成：在数字域完成多点回波信号的生成后，需要在中频对信号进行矢量合成。在中频进行矢量合成时关键是要保证DAC输出的信号的相位同步。利用鉴相器对DAC输出信号进行鉴相，根据鉴相值对DAC输入数据的相位自动调整，即在FPGA中实现一个反馈电路，自动调整DAC（AD公司的AD9736）的输入数据相位，使DAC输出信号相位一致，从而保证矢量合成的正确性。根据所述合成信号获取高频合成信号，并实施空间射频辐射。
实施例二
图3是本发明一种引信体目标模拟系统的构成示意图。如图3所示，包括：高速信号采集单元301、基带信号处理单元302、中频矢量合成单元303、其中，
所述高速信号采集单元301，用于对雷达发射信号进行采样获取数字信号；将所述数字信号分发到多个数字信号通道中；
基带信号处理单元302，用于在每个数字通道中根据各数字信号通道的散射点速度及延迟量对所述数字信号通道的数字信号进行调制；并将调制后的数字信号进行数字/模拟转换获取所述数字信号通道的输出信号；
所述中频矢量合成单元303，用于统一所述多个数字通道的输出信号相位，并在中频矢量合成所述数字通道的输出信号获取合成信号，根据所述合成信号获取高频合成信号，并实施空间射频辐射。
其中以上装置还可包括：下变频单元304、上变频单元305，其中；所述下变频单元304，用于将微波信号下变频至低中频；所述上变频单元305，用于根据所述合成信号获取高频合成信号，并实施空间射频辐射。
其中以上装置中基带信号处理单元302还包括：正交变频单元3021、幅相校准单元3022、延迟单元3023、多普勒调制单元3024、IQ调制单元3025，其中，
所述正交变频单元3021，用于根据所述数字信号通道的数字信号进行正交下混频获取复信号；
所述幅相校准单元3022，用于对各通道调制后数字信号进行幅相校准；
所述延迟单元3023，用于根据波门信号及所述数字信号通道的延迟量获取各通道散射点回波信号的所述位置信息，并按照相应的位置信息进行相应的延迟；
所述多普勒调制单元3024，用于在每个数字通道中根据各数字信号通道的散射点速度获取所述数字信号通道多普勒频率，并根据获得的多普勒频率对信号进行多普勒调制；
所述IQ调制单元3025，用于对所述数字信号通道调制后的数字信号进行I/Q调制。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种引信体目标模拟方法，其特征在于，包括：
对雷达发射信号进行采样获取数字信号，并将所述数字信号分发到多个数字信号通道中；
在每个数字通道中根据各数字信号通道的散射点速度及延迟量对所述数字信号通道的数字信号进行调制；并将调制后的数字信号进行数字/模拟转换获取所述数字信号通道的输出信号；
统一所述多个数字通道的输出信号相位，并在中频矢量合成所述数字通道的输出信号获取合成信号，根据所述合成信号获取高频合成信号，并实施空间射频辐射。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对雷达发射信号进行采样获取数字信号步骤还包括：
通过接收天线接收雷达信号；
根据所述雷达信号进行下变频处理，获取低中频雷达信号；
对所述低中频雷达信号进行采样获取数字信号。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述低中频雷达信号进行采样获取数字信号步骤后还包括：
根据所述数字信号通道的数字信号进行正交下混频获取复信号。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在每个数字通道中根据各数字信号通道的散射点速度及延迟量对所述数字信号通道的数字信号进行调制步骤还包括：
在每个数字通道中根据各数字信号通道的散射点速度获取所述数字信号通道多普勒频率；
根据波门信号及所述数字信号通道的延迟量获取各通道散射点回波信号的位置信息；
根据所述数字信号通道的多普勒频率及各通道散射点回波信号的位置信息对通道数字信号进行调制。
5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述在每个数字通道中根据各数字信号通道的散射点速度及延迟量对所述数字信号通道的数字信号进行调制步骤后还包括：
对所述数字信号通道调制后的数字信号进行幅相校准及I/Q调制。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述数字信号分发到多个数字信号通道中步骤还包括：
根据多个预模拟散射点数量确定数字信号通道数量；
将所述数字信号分发到所述数字信号通道中。
7.一种引信体目标模拟系统，其特征在于，包括：高速信号采集单元、基带信号处理单元、中频矢量合成单元、其中，
所述高速信号采集单元，用于对雷达发射信号进行采样获取数字信号；将所述数字信号分发到多个数字信号通道中；
基带信号处理单元，用于在每个数字通道中根据各数字信号通道的散射点速度及延迟量对所述数字信号通道的数字信号进行调制；并将调制后的数字信号进行数字/模拟转换获取所述数字信号通道的输出信号；
所述中频矢量合成单元，用于统一所述多个数字通道输出信号相位，并在中频矢量合成所述数字通道的输出信号获取合成信号，根据所述合成信号获取高频合成信号，并实施空间射频辐射。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：下变频单元、上变频单元，其中；
所述下变频单元，用于将微波信号下变频至低中频；
所述上变频单元，用于根据所述合成信号获取高频合成信号，并实施空间射频辐射。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高速信号采集和基带信号处理单元还包括：正交变频单元、幅相校准单元、延迟单元、多普勒调制单元、IQ调制单元，其中，
所述正交变频单元，用于根据所述数字信号通道的数字信号进行正交下混频获取复信号；
所述幅相校准单元，用于对各通道调制后数字信号进行幅相校准；
所述延迟单元，用于根据波门信号及所述数字信号通道的延迟量获取各通道散射点回波信号的所述位置信息；
所述多普勒调制单元，用于在每个数字通道中根据各数字信号通道的散射点速度获取所述数字信号通道多普勒频率；
所述IQ调制单元，用于对所述数字信号通道调制后的数字信号进行I/Q调制。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140115 |