CN105044694A - 模拟雷达回波视频信号的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟雷达回波视频信号的方法。本方法对经混频和A/D转换后的雷达发射信号进行相位校准、距离延时校准和幅度控制，模拟在匀速、匀加速、匀减速及静止等情况下目标的雷达回波视频信号。本发明在室内或在其他条件下对雷达性能进行测试与检验。

Description

模拟雷达回波视频信号的方法

技术领域

本发明属于雷达检测技术领域，具体是一种模拟雷达回波视频信号的方法。

背景技术

在雷达系统的设计、研制和生产过程中，对雷达性能和指标进行检测是一个非常重要的环节。现代雷达系统的发展趋势是越来越复杂，所以对雷达整体以及各个分系统的调试和检测变得越来越困难，如果采用外场试飞的方式，要耗费大量人力物力，而且研发周期也会很长。同时外场试飞不可控因素多，增加了调试的难度。雷达信号模拟器是数字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，以便对雷达系统进行调试。因此雷达回波模拟系统在雷达设计与检测领域得到了广泛应用。

在产生雷达回波视频信号方面：比较典型的方法是2008年北京理工大学苗旺的硕士毕业论文“基于FPGA的雷达信号模拟器设计”中提到的：通过已知目标的运动方程的微分式得到关于速度的表达式，继而通过雷达的径向速度得到目标回波的多普勒频移。此方法运算比较复杂，计算量较多，不容易进行硬件实现而且没有幅度控制。

发明内容

本发明的目的在于实现一种模拟在匀速、匀加速、匀减速及静止等情况下雷达回波视频信号的方法。本方法对经过混频和A/D转换后的雷达发射信号进行相位校准、距离延时校准和幅度控制，模拟在匀速、匀加速、匀减速及静止等情况下目标的雷达回波视频信号。

实现本发明目的的技术方案为：一种模拟雷达回波视频信号的方法，输入经混频和A/D转换的雷达发射信号，步骤如下：

步骤一：首先进行初始化，由公式ΔR＝2C×Δτ得到距离门ΔR，由公式τ₀＝R₀/2C得到目标到雷达的初始延迟时间τ₀；其中Δτ为最小时间间隔，C为光速，R₀为已知的目标到雷达的初始距离；v₀为目标的初始径向速度，α为目标的加速度，其中α可以为0、为正值或者为负值；

步骤二：令距离门内时间参量t＝0；

步骤三：将v₀、α、t代入

步骤四：判断是否大于等于ΔR，若表明此时目标到雷达距离的变化值超过距离门ΔR，此时令v₀＝v₀+αt，返回步骤二，同时由公式得到多普勒频移fd，其中λ为波长，使用频率为fd的正弦信号对雷达发射信号进行相位校准，继续执行步骤五；否则，令t＝t+1，返回步骤三；

步骤五：判断步骤四中求得的v₀是否大于0，若v₀＞0，表明目标朝雷达而来，则延迟时间τ₀＝τ₀-Δτ，若v₀＜0，代表目标远离雷达而去，则延迟时间τ₀＝τ₀+Δτ；

步骤六：使用延迟时间τ₀对雷达信号进行距离延时校准，从而得到经过相位校准和距离延时校准后的信号；

步骤七：使用步骤五求得的延迟时间τ₀由公式得到目标到雷达的距离R，使用幅度Amp∝1/R⁴的关系对步骤六得到的信号进行幅度控制，得到模拟的雷达回波视频信号。

与现有技术相比，其显著优点为：本发明用递归的方法得到目标运动的径向速度v₀，继而进行相位校准、距离延时校准和幅度控制。相对于已知的典型方法，本发明模拟匀速、匀加速、匀减速及静止等情况下雷达回波视频信号的方法更加简单，计算量更小，更加便于进行硬件实现，而且本方法进行了幅度控制，使得模拟形成的雷达回波更符合实际情况；且本方法不是对解方程得出，简化了设计难度，降低了运算量，实现更加简单。

附图说明

图1是雷达回波系统框图。

图2是雷达回波视频信号模拟器实现方法示意图。

图3是雷达回波视频信号模拟器实现方法流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明用距离延时τ₀表示目标与雷达的距离，t表示每个距离门内的时间参量，已知初始距离，通过公式计算得知雷达的距离门，目标每过一个距离门即目标到雷达变化的距离值大于等于距离门时，距离延时相应的加减Δτ分别来表示目标靠近或者远离雷达，得到此时的距离延时τ₀进行距离延时控制。用每经过一个距离门时的时间参量t可以求得此时的速度，再通过公式得到多普勒频率进行相位校准。当目标变化的距离小于距离门时，距离延时不变且速度仍为上一次目标变化的距离大于距离门时求得的速度。由距离与幅度的关系得到目标回波的幅度进行幅度控制。

图2回波视频信号模拟器实现方法示意图：

本方法对经混频和A/D转换后的雷达发射信号进行相位校准、距离延时校准和幅度控制，模拟在匀速、匀加速、匀减速及静止等情况下目标的雷达回波视频信号。

结合附图3，一种模拟匀速、匀加速、匀减速及静止等情况下雷达回波视频信号的具体实现方法步骤如下：

输入经混频和A/D转换后的雷达发射信号后:

步骤一：首先进行初始化，由公式ΔR＝2C×Δτ得到距离门ΔR，由公式τ₀-R₀/2C得到初始延迟时间τ₀。其中Δτ为最小时间间隔、C为光速3×10⁸m/s，R₀为已知的目标到雷达的初始距离；v₀为目标的初始径向速度，α为目标的加速度，其中α可以为0、为正值或者为负值；

步骤二：令距离门内时间参量t＝0；

步骤三：将v₀、α、t代入

步骤四：判断是否大于等于ΔR，若表明此时目标到雷达距离的变化值超过距离门ΔR，此时令v₀＝v₀+αt，在直到再次满足条件之前，v₀值都保持不变，返回步骤二，同时由公式得到多普勒频移fd，其中λ为波长，使用频率为fd的正弦信号对雷达发射信号进行相位校准，继续执行步骤五；否则，令t＝t+1，返回步骤三；

步骤五：判断步骤四中求得的v₀是否大于0，若v₀＞0，表明目标朝雷达而来，则延迟时间τ₀＝τ₀-Δτ。若v₀＜0，代表目标远离雷达而去，则延迟时间τ₀＝τ₀+Δτ；

步骤六：使用步骤五求得的延迟时间τ₀进行距离延时校准，从而得到经过相位校准和距离延时校准后的信号；

步骤七：使用步骤五求得的延迟时间τ₀由公式得到目标到雷达的距离R，使用幅度Amp∝1/R⁴的关系进行幅度控制，得到模拟的雷达回波视频信号。

Claims (1)

1.一种模拟雷达回波视频信号的方法，输入经混频和A/D转换的雷达发射信号，其特征在于步骤如下：

步骤一：首先进行初始化，由公式ΔR＝2C×Δτ得到距离门ΔR，由公式τ₀＝R₀/2C得到目标到雷达的初始延迟时间τ₀；其中Δτ为最小时间间隔，C为光速，R₀为已知的目标到雷达的初始距离；v₀为目标的初始径向速度，α为目标的加速度，其中α可以为0、为正值或者为负值；

步骤二：令距离门内时间参量t＝0；

步骤三：将v₀、α、t代入

步骤四：判断是否大于等于ΔR，若表明此时目标到雷达距离的变化值超过距离门ΔR，此时令v₀＝v₀+at，返回步骤二，同时由公式得到多普勒频移fd，其中λ为波长，使用频率为fd的正弦信号对雷达发射信号进行相位校准，继续执行步骤五；否则，令t＝t+1，返回步骤三；

步骤五：判断步骤四中求得的v₀是否大于0，若v₀＞0，表明目标朝雷达而来，则延迟时间τ₀＝τ₀-Δτ，若v₀＜0，代表目标远离雷达而去，则延迟时间τ₀＝τ₀+Δτ；

步骤六：使用延迟时间τ₀对雷达信号进行距离延时校准，从而得到经过相位校准和距离延时校准后的信号；

步骤七：使用步骤五求得的延迟时间τ₀由公式得到目标到雷达的距离R，使用幅度Amp∝1/R⁴的关系对步骤六得到的信号进行幅度控制，得到模拟的雷达回波视频信号。