CN105467369A - 一种目标回波仿真方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种目标回波仿真方法和装置，所述方法包括：根据航线数据确定至少一个轨迹点的经纬度坐标；根据所述至少一个轨迹点的经纬度坐标和每个轨迹点对应的预设速度构造雷达回波信号；根据所述雷达回波信号进行仿真，得到仿真飞行航线。本发明实施例提供的技术方案，利用了真实的航线信息构造雷达回波信号，目标回波仿真更为接近现实，提高了仿真系统的准确性和可靠性，为更准确的测试雷达设备提供依据。

Description

一种目标回波仿真方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及雷达技术领域，尤其涉及一种目标回波仿真方法和装置。

背景技术

随着电子技术的发展，雷达的性能在不断的提高，研制先进的雷达是各个国家国防中最重要的任务之一。在研制雷达的过程中，需要通过多次实验来检测雷达的性能。传统的方法是使用飞行器来做外场实验来提供雷达的测试数据，由于收发天线规模较大，使用外场合作目标方式检验雷达性能成本较高且重复性交叉，因此高频雷达性能检验需要仿真器。仿真器具有可重复性好、目标可任意添加等特点，这样有利于雷达的快速研制。雷达目标仿真器就是为了满足雷达在研制过程中的调试以及测试的需求而产生的

雷达目标仿真器是雷达技术与数字模拟技术相结合的产物，是检验雷达性能的重要雷达设备，它用来模拟仿真各种雷达目标信号及雷达环境。雷达目标仿真是通过向被测试雷达提供大量空间假想目标及所处环境的模拟回波信号，来模仿战争情况下雷达可能处于的各种各样的工作环境。

而在当前雷达目标仿真中，使用的目标主要是人为假设的符合特定运动规律的目标，缺乏真实性，仿真结果的准确性和可靠性较低。

发明内容

本发明实施例提供一种目标回波仿真方法和装置，以利用真实的飞行航线进行目标回波仿真，以提高仿真结果的准确性和可靠性。

一方面，本发明实施例提供了一种目标回波仿真方法，包括：

根据航线数据确定至少一个轨迹点的经纬度坐标；

根据所述至少一个轨迹点的经纬度坐标和每个轨迹点对应的预设速度构造雷达回波信号；

根据所述雷达回波信号进行仿真，得到仿真飞行航线。

另一方面，本发明实施例还提供了一种目标回波仿真装置，包括：

经纬度坐标确定单元，用于根据航线数据确定至少一个轨迹点的经纬度坐标；

雷达回波信号构造单元，用于根据所述至少一个轨迹点的经纬度坐标和每个轨迹点对应的预设速度构造雷达回波信号；

雷达回波信号仿真单元，用于根据所述雷达回波信号进行仿真，得到仿真飞行航线。

本发明实施例提供的技术方案，利用真实的航线信息，构造符合真实运动规律的雷达回波信号，对回波信号进行仿真处理，得到仿真飞行航线。由于利用了真实的航线信息进行目标回拨仿真，因此目标回波仿真更为接近现实，提高了仿真结果的准确性和可靠性，为更准确的测试雷达设备提供依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种目标回波仿真方法的流程示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种Google地球上航线及设定的雷达方位示意图；

图3是本发明实施例一提供的线性调频信号的时域和频域图；

图4是本发明实施例二提供的一种目标回波仿真方法的流程示意图；

图5是本发明实施例三提供的一种目标回波仿真方法的流程示意图；

图6是本发明实施例三提供的轨迹点的R-D图；

图7是本发明实施例三提供的轨迹点的距离-多普勒-幅度三维图；

图8是本发明实施例三提供的入射角与幅度的坐标图；

图9是本发明实施例三提供的真实飞行航线轨迹图；

图10是本发明实施例三提供的真实飞行航线与仿真飞行航线对比图；

图11是本发明实施例四提供的一种目标回波仿真装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种目标回波仿真方法的流程示意图。所述方法可适用于对雷达回波进行构造和仿真的过程中，可由目标回波仿真装置来执行，所述装置可由软件和/或硬件实现。参见图1，本实施例提供的目标回波仿真方法具体包括如下步骤：

S110、根据航线数据确定至少一个轨迹点的经纬度坐标。

航线数据可以是从飞机真实飞行航线信息中提取的数据，一般包括飞机飞行时的经纬度信息、时间信息以及速度信息等。

航线的数据可以从航空相关的网站获取，也可以通过相关飞行的软件获取。参见图2，图上显示的是从哈尔滨到杭州的真实飞行航线，可以从Google地球中获取包含有该航线信息的kmz文件，并通过MATLAB编写出读写函数将kmz文件转化为地理经纬度坐标。经过转化，得到1002组经纬度坐标。飞机在该航线的飞行总时间为3小时10分钟，即190分钟，得到的每组经纬度坐标之间时间间隔是均匀的，为11.38秒。

S120、根据所述至少一个轨迹点的经纬度坐标和每个轨迹点对应的预设速度构造雷达回波信号。

雷达回波信号的构造与雷达的工作原理相关。

1、高频雷达的基本工作原理如下：

雷达以发射出去的电波经目标反射的回波的方式工作，回波信号的特性提供有关目标的信息。通过测量电波传播到目标并返回的时间可得到目标的距离。目标的方位通过方向性天线(具有窄波束的天线)测量回波信号的到达角来确定。如果目标是运动的，多普勒效应使接收的回波信号产生频移，使得雷达能推导出目标的轨迹或航迹，并能预测它将来的运动方向。当雷达具有足够高的分辨力时，在结合原有目标数据库的基础上，能识别出目标的尺寸和形状。

雷达基本方程：设雷达发射功率为P_t，在自由空间中用各向均匀辐射天线发射时，距雷达R远处任一点的功率密度等于发射功率P_t除以假想球的面积4πR²，即

$S_1^1=\frac{P_t}{4{\mathrm{\πR}}^2}---(1-1)$

雷达天线增益为G_t时，距离雷达R处目标被照射的功率密度S₁为

$S_1=\frac{P_t{G}_t}{4{\mathrm{\πR}}^2}---(1-2)$

雷达截面积σ表示目标截获雷达功率，假设目标均匀地辐射，则在雷达处辐射回的回波信号功率密度S₂为

$S_2=S_1\frac{\mathrm{\σ}}{4{\mathrm{\πR}}^2}---(1-3)$

设天线有效接收面积为A_r，则雷达接收到回波功率P_r为

P_r＝A_r×S₂(1-4)

当接收到的回波功率P_r＝S_min时，达到雷达最大作用距离R_max，即最大探测距离，超过这个距离后，雷达就不能有效地检测到目标了，其中，S_min为雷达自身所能接收最小信号功率。

$R_{max}={\[\frac{P_t{G}_t{A}_r\mathrm{\σ}}{{\left(4\mathrm{\π}\right)}^2{S}_{\min }}\]}^{\frac{1}{4}}---(1-5)$

雷达方程的基本形式：

$R_{max}={\[\frac{P_t{G}^2{\mathrm{\λ}}^2\mathrm{\σ}}{{\left(4\mathrm{\π}\right)}^3{S}_{\min }}\]}^{\frac{1}{4}}---(1-6)$

高频雷达用作目标探测的主要信号形式为线性调频信号。该信号频率随时间按线性变化，线性调频信号的实时频率为

f＝f₀+kt(1-7)

其中，f₀为载波频率，则发射信号为

$S\left(t\right)=a\left(t\right)e^{j2\mathrm{\π}(f_{0}t+\frac{1}{2}{\mathrm{kt}}^2)}---(1-8)$

回波信号为发射信号经过时延后所得，故回波信号为

$S_r\left(t\right)=a(t-\frac{2R}{c})e^{j2\mathrm{\π}\[f_0(t-\frac{2R}{c})+\frac{1}{2}k{(t-\frac{2R}{c})}^2\]}---(1-9)$

2、脉冲压缩过程

脉冲压缩能让雷达发射宽度相对较宽而峰值功率底的脉冲，以获得窄脉冲、高峰值功率系统的距离分辨力和探测性能。这是通过对射频波进行编码以发射波形的带宽，然后再对接收回波波形加以压缩后完成的。

假设雷达发射的线性调频信号为

$s\left(t\right)=Arect\left(\frac{t}{T}\right)\cos (w_{0}t+\frac{{\mathrm{kt}}^2}{2})---(1-10)$

参见图3，图3是线性调频信号的时域和频域图。式1-10中，A代表幅度，k为调频斜率，w₀为初始频率，为矩形函数，T为信号长度。对s(t)进行傅里叶变换，得到相应的频谱S(w)为

$\begin{array}{c}S\left(w\right)=A\sqrt{\frac{\mathrm{\π}}{k}}{\{{\[C\left(x_1\right)+C\left(x_2\right)\]}^2+{\[C^{\′}\left(x_1\right)+C^{\′}\left(x_2\right)\]}^2\}}^{\frac{1}{2}}\\ \×\exp \{j\[{(\arctan \frac{C^{\′}\left(x_1\right)+C^{\′}\left(x_2\right)}{C\left(x_1\right)+C\left(x_2\right)}-\frac{w-w_0}{2k})}^2\]\}\end{array}---(1-11)$

其中， $\begin{array}{cc}{x}_1=\frac{\frac{kT}{2}+(w-w_0)}{\sqrt{k\mathrm{\π}}},& x_2=\frac{\frac{kT}{2}-(w-w_0)}{\sqrt{k\mathrm{\π}}}\end{array},$ 用到Fresnel积分。

$C\left(x\right)={\∫}_0^x\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{2}{y}^2\right)dy---(1-12)$

$C^{\′}\left(x\right)={\∫}_0^x\sin \left(\frac{\mathrm{\π}}{2}{y}^2\right)dy---(1-13)$

假设接收回波与发射信号的延时为t_r，则回波信号的时域可以表示为

$s_i\left(t\right)=Arect\left(\frac{t-t_r}{T}\right)cos\left(w_0\right(t-t_r)+\frac{k{(t-t_r)}^2}{2})---(1-14)$

根据匹配滤波原理，设计匹配滤波器的传输函数为

$H\left(w\right)=\exp \{j\[\frac{{(w_0-w)}^2}{2k}-\frac{\mathrm{\π}}{4}\]\},|w_0-w|\≤\frac{\mathrm{\Δ}w}{2}---(1-15)$

则脉冲压缩网络的输出为

$S_0\left(w\right)=A\sqrt{\frac{2\mathrm{\π}}{k}}{e}^{-{\mathrm{jwt}}_d},|w_0-w|\≤\frac{\mathrm{\Δ}w}{2}---(1-16)$

代入相关参数，其中B为信号带宽，w₀＝2πf₀，t_d为延迟常数脉冲压缩处理的时域输出为

$S_0\left(t\right)=A\sqrt{D}\frac{\sin \[\mathrm{\π}B(t-t_d)\]}{\mathrm{\π}B(t-t_d)}{e}^{j2{\mathrm{\πf}}_0(t-t_d)}---(1-17)$

式中，D为时宽-带宽积，D＝BT，可以看到时宽-带宽积是一个与发射信号的脉冲宽度和信号带宽有关的量。

3、多普勒测速原理

由地面向飞行器或由飞行器向地面发射固定频率的等幅电磁波，因飞行器与测控站存在相对运动，接收信号的频率与发射信号的频率互不相同。其频率之差就是多普勒频移。多普勒频移正比于测控站－航天器方向上的速度分量，所以测出多普勒频移的大小，就可获得目标对测控站的相对径向速度。

雷达利用多普勒频率来提取目标的径向速度(即距离变化率)，从而可以区分运动目标和固定目标及杂波。多普勒效应描述了由于目标相对于辐射源的运动而引起发射信号的中心频率发生多普勒频移，目标运动方向的不同决定了多普勒频移的正负。发射信号的波形具有以波长为间隔的等相位波前。朝向雷达运动的目标所反射的回波，其波形具有更加紧凑的等相位波前(其间隔小于波长λ)；相反，背离雷达运动的目标，反射回波的等相波前间距扩大(其间隔大于波长λ)。

雷达发射信号的脉冲宽度为τ，假设存在一个以速度v朝向雷达运动的目标，在时间间隔Δt内目标移动的距离为d，则定义该距离为

d＝vΔt(1-18)

式中，Δt等于从脉冲前沿碰到目标到脉冲后沿碰到目标之间的时间。由于雷达发射的脉冲以光速传播，所以后沿运动的位移为cτ-d，所以有

$\mathrm{\Δ}t=\frac{c\mathrm{\τ}-d}{c}---(1-19)$

由以上式子可得目标背离雷达时的时间延迟，即

${\mathrm{\τ}}^{\′}=\frac{c+v}{c-v}\mathrm{\τ}---(1-20)$

以脉冲重复频率f_r发射的脉冲串，其脉冲重复周期为相邻脉冲间的间隔为T_r-τ，这是指时间上的间隔。距离上的间隔为(T_r-τ)c。由于脉冲都是以光速传播的，所以脉冲间的间隔也是以和脉冲同样的速度传播的，这样看来，多个脉冲和单个脉冲的讨论其实是一样的，可直接利用单个脉冲讨论的结果，在目标靠近雷达时，可得

$T_r^{\′}=\frac{c-v}{c+v}{T}_r---(1-21)$

$f_r^{\′}=\frac{c+v}{c-\mathrm{\ν}}{f}_r---(1-22)$

式中，T_r′是接收脉冲的重复周期。

由于周期数不变，接收信号频率将变大，具有提升因子。将新频率表示为f₀′，即

$f_d=\frac{2v}{c-v}{f}_0---(1-23)$

但是由于v＜＜c，且c＝λf₀，所以

$f_d=\frac{2v}{\mathrm{\λ}}---(1-24)$

距离-多普勒算法：

距离-多普勒算法把成像处理分解成两个一维的处理过程，在距离上采用传统的匹配滤波处理，进行距离维的脉冲压缩；由于雷达与目标的相对运动，使得方位回波也可以近似为线性调频信号，从而可以采用匹配滤波器进行方位压缩处理。

4、其他相关原理

脉冲法测距原理：脉冲法测距是较为常用的一种雷达测距方法。雷达通过发射脉冲信号，测定回波延时时间来测量雷达与目标之间的距离。

脉冲雷达的距离分辨率指的是可区分的处于同一方向上的两个大小相等的点目标之间的最小距离，即信号带宽的倒数。

调频法测距：通过对载频进行频率调制以作为定时标志的一种雷达技术。调频法测距通常是对连续波雷达的载频进行一定波形的调制，但有时也可以应用在脉冲雷达中。调频法测距具有无近距离“盲区”、输出功率低、可同时完成测速的特点，但复杂的硬件系统以及对于调制波形线性度和收发隔离的高要求是其最大的弊端。

通过以上基本的原理可知，雷达回波信号的基本形式如下：

$S_r\left(t\right)=a(t-\frac{2R}{c})e^{j2\mathrm{\π}\[f_0(t-\frac{2R}{c})+\frac{1}{2}k{(t-\frac{2R}{c})}^2\]}$

其中，R为雷达到目标点的距离，f₀为频率。通过上述公式可知，要构造出雷达回波信号，需要知道雷达与目标点，即航线轨迹点的距离信息，以及轨迹点的速度信息，进而根据速度信息求得频率。

雷达与航线轨迹点距离信息可以通过雷达与轨迹点的经纬度坐标来求取。

轨迹点的速度信息可以从真实航线信息中提取，也可以通过以下方式求取轨迹点的速度信息。

将所述航线数据对应的飞行轨迹进行划分，得到至少一个预设轨迹，每个预设轨迹含有一个轨迹点；根据所述航线数据确定经过每个预设轨迹使用的时间；根据每个轨迹点所在预设轨迹的长度以及经过所述预设轨迹的时间，计算所述每个轨迹点对应的预设速度。

具体可以对飞行轨迹进行划分，通过获取飞行轨迹上一小段距离，得到一个预设轨迹，飞机在该预设轨迹上的飞行时间可以通过航线数据获取，然后使用预设飞行轨迹的长度除以预设飞行轨迹的飞行时间作为该段预设飞行轨迹中心点的速度值，即可作为该预设轨迹上轨迹点的速度，该速度是投影到雷达方向上的速度。因为回波中的速度都是径向速度，但随目标轨迹点速度向量与目标雷达联机夹角的变化而变化，可以认为一个脉冲内多普勒速度不变，脉冲间是变化的。

S130、根据所述雷达回波信号进行仿真，得到仿真飞行航线。

本实施例提供的技术方案，利用真实的航线信息，构造产生符合真实运动规律的雷达回波信号，对回波信号进行仿真处理，得到仿真飞行航线。由于是利用了真实的航线信息，目标回波仿真更为接近现实，提高了仿真结果的准确性和可靠性，为更准确的测试雷达设备提供依据。

实施例二

图3是本发明实施例二提供的一种目标回波仿真方法的流程示意图。本实例是对上述实施例进行了优化操作。参见图3，本实施例提供的目标回波仿真方法具体包括：

S210、根据航线数据确定至少一个轨迹点的经纬度坐标。

S220、根据所述每个轨迹点的经纬度坐标确定所述每个轨迹点与所述每个轨迹点对应的预设雷达之间的目标距离。

进一步的，根据所述每个轨迹点的经纬度坐标确定所述每个轨迹点对应的预设雷达。

由于雷达探测范围有限，与每个轨迹点对应的预设雷达为在预设雷达的探测范围内可以探测到轨迹点的雷达。可以设定雷达的探测范围为300km。根据每个轨迹点的经纬度坐标可以设定4个雷达，这4个雷达的探测范围可以包含全部航迹线范围。参见图2，示例性的，预设的四个雷达为201、202、203和204，预设雷达的坐标分别为[43°55′26″N，124°1′52″E]；[40°59′22″N，121°26′55″E]；[37°42′29″N，119°9′11″E]；[32°39′55″N，120°14′29″E]。

确定了预设雷达的位置之后，需计算所述每个轨迹点与所述每个轨迹点对应的预设雷达之间的目标距离。

可以通过MATLAB中的distance函数计算计算轨迹点与轨迹点对应的预设雷达之间的目标距离，得出航线上的每个点到预设雷达的距离和方位信息。distance函数的具体计算形式如下：[ARCLEN，AZ]＝distance(LAT1，LON1，LAT2，LON2)，ARCLEN为两坐标点所对应的大圆弧线的弧度，有了两个坐标点的弧度，地球半径又是已知的，可以根据半径和两坐标点的弧度计算出两坐标点的距离；AZ表示方位角，是以正北为起点的角度，单位为度，在本实施例中方位角是以雷达正北方向顺时针偏向角指向航迹点的角度。另外，LAT1，LON1，可表示任一轨迹点的经度和纬度，LAT2，LON2可表示与轨迹点对应的雷达的纬度和经度，它们可以是单个标量或数组，以度表示。

S230、根据所述每个轨迹点对应的所述目标距离确定所述每个轨迹点对应的目标时延。

目标时延是从雷达发射探测波，探测波到达目标之后经目标反射，到雷达接收到返回的反射波这一段时间。确定了目标距离之后，目标时延可通过以下公式求取：

目标时延c为光速。

S240、根据所述至少一个轨迹点中每个轨迹点的所述目标时延和预设速度构造雷达回波信号。

根据上述的多普勒测速原理，有了预设速度v，可以根据预设速度构造多普勒频率，多普勒频率

则根据目标时延和多普勒频率构造出的雷达回波函数可以为下述形式：

$u\left(t\right)=Arect\left(\frac{t}{\mathrm{\τ}}\right)\exp \[j2\mathrm{\π}(f_{0}t+\frac{1}{2}{\mathrm{\μt}}^2)\]e^{j2{\mathrm{\πf}}_{d}t},$ 其中t＝t-τ。

各类参数为：带宽B＝40×10³Hz；脉宽tpw＝20×10^-3s；调频系数采样点数N＝1002；载频f₀＝5.2×10⁶Hz；光速C＝3×10⁸m/s；采样频率f_s＝400×10³Hz；波长距离分辨力阵元数(通道数量)nCh＝8；一个积累周期的周期数nAccp＝128；波束的个数nBeam＝8；信噪比snr＝30db。上述参数可以在仿真装置中设置，可以通过上述参数的设置，模拟8个阵元的雷达回波信号。

在实际中，雷达回波函数还包括了噪声信号以及其他信号的干扰，作为优选，可以依据幅度值、相位信息、波程差矩阵，并加上噪声信号和干扰信号，构造出雷达回波信号。噪声信号和干扰信号的构造为现有技术，可参考相关技术。

S250、根据所述雷达回波信号进行仿真，得到仿真飞行航线。

本实施例提供的技术方案，通过分析真实的飞行航线，将Google航线数据转化为雷达极坐标，并构造符合真实运动规律的目标的回波，产生了数字化的多信道信号，扩展目标模拟信号源的能力。由于是利用了真实的航线信息，目标回波仿真更为接近现实；在此基础上，可以模拟出各种目标状态变化，而这些变化是现有模拟方法很难通过建模做到，提高了系统的准确性和可靠性，为更准确的测试雷达设备提供依据。

实施例三

图5是本发明实施例三提供的一种目标回波仿真方法的流程示意图。参见图5，本实施例是对上述示例中进行了优化。本实施提供的目标回波仿真方法具体包括：

S310、根据航线数据确定至少一个轨迹点的经纬度坐标。

S320、根据所述每个轨迹点的经纬度坐标确定所述每个轨迹点与所述每个轨迹点对应的预设雷达之间的目标距离。

S330、根据所述每个轨迹点对应的所述目标距离确定所述每个轨迹点对应的目标时延。

S340、根据所述至少一个轨迹点中每个轨迹点的所述目标时延和预设速度构造雷达回波信号。

S350、根据所述雷达回波信号进行仿真，得到仿真飞行航线。

进一步的，对所述至少一个轨迹点中的每个轨迹点进行仿真，得到每个轨迹点对应的距离参数、速度参数和方位参数；

(1)距离信息的处理过程

假设雷达发射的模拟信号为线性调频的连续波信号，发射的信号遇到目标后经过一段时延返回到雷达，此时将返回的信号，即构造的雷达回波信号与参考信号的共轭进行卷积得到峰值，而峰值所对应的横坐标即为距离信息，其中参考信号可以为 $S_{\mathrm{Re}f}=e^{\left(j2\mathrm{\π}\right(f_{0}t+0.5{\mathrm{\μt}}^2\left)\right)}.$

(2)速度信息的处理过程

假设一个积累周期的周期数为128，将所反射回来的雷达回波信号进行列向FFT，将会得到关于D-R的坐标系，也就是多普勒-距离的坐标系，其中从所显示的点中得出多普勒频率信息，再通过从而就得出速度信息。

(3)方位信息的处理过程

依据上述的距离信息和速度信息得出的R-D三维图，可以获取点目标的信息。再将雷达回波信号经过数字波束合成(DBF，DigitalBeamForming)处理，点目标在n个波束的峰值中的最大值即为该点对应的方位值。

进一步的，根据所述每个轨迹点对应的距离参数、速度参数和方位参数进行绘制，得到仿真飞行航线。

有了轨迹点的距离参数、速度参数和方位参数可进行仿真处理，通过距离参数和方位参数，可以确定轨迹点的仿真位置，当所有的轨迹点的仿真位置确定之后，就可以根据所述的轨迹点仿真位置得到方正飞行航线。

S360、根据所述航线数据绘制真实飞行航线。

可以根据从航线数据中提取的轨迹点的经纬度坐标绘制飞行航线，绘制的真实飞行航线如图9所示。

S370、输出所述真实飞行航线和所述仿真飞行航线。

确定了所有轨迹点的经纬度坐标和仿真后的位置之后，可以在仿真系统中使用图形输出函数绘制真实飞行航线和仿真飞行航线。绘制的真实飞行航线和仿真飞行航线如图10所示。

最后还需要验证仿真的效果，即验证整个目标航迹曲线2D平面上的吻合度。先取其中的一个轨迹点进行对比验证。取一个轨迹点，该轨迹点的速度为300km/h，方位角为20度，距离为80km。

对该点对应的雷达回波信号进行仿真处理，得到多普勒-距离的坐标系，如图6所示，图中两条线的交界处最为密集，其中交点则为处理后的点，从改点横坐标和纵坐标得知其距离信息和多普勒信息。多普勒-距离-幅度的三维图如图7所示，尖峰处的峰值为所处理后的点，其中z轴为幅度值。

如图8所示，进一步对雷达回波信号作DBF处理，轨迹点在8个波束的峰值中的最大值即为对应的速度值，8个波束中的最大值对应的横坐标为所求角度，即方位。由于所取波束数量比较少，所以所呈现的波峰不太平滑，正常来讲，波束主瓣越窄越精确。

选取上述轨迹点的信号处理后的数据对比如下表：

从上表的对比结果可以看出来，真实数据和仿真数据基本吻合。

将1002个轨迹点仿真出来后，绘制真实飞行航线和仿真飞行航线，参见图9，301为绘制的仿真飞行航线轨迹，302为绘制的真实飞行航线轨迹。将这两条航线对比后发现存在误差。经分析，该误差主要来源于距离分辨力和测角精度。距离分辨力是信号带宽的倒数；测角精度受雷达接收孔径大小以及信噪比决定，雷达接收孔径大，角度分辨力高，信噪比大，角度分辨力高，对应的测角精度也就越高。

本实施例提供的技术方案，对符合真实运动规律的回波信号进行处理，得出对比图，以验证真实飞行航线的正确性。进行了误差分析，误差在允许可控范围内，误差主要来源于距离分辨力和测角精度。本实施例提供的目标回波仿真方法相比传统模拟飞行轨迹，具有较大优势。

实施例四

图11是本发明实施例四提供的一种目标回波仿真装置的结构示意图。参见图11，该装置包括：

经纬度坐标确定单元410，用于根据航线数据确定至少一个轨迹点的经纬度坐标；

雷达回波信号构造单元420，用于根据所述至少一个轨迹点的经纬度坐标和每个轨迹点对应的预设速度构造雷达回波信号；

雷达回波信号仿真单元430，用于根据所述雷达回波信号进行仿真，得到仿真飞行航线。

进一步的，该装置包括：

预设轨迹确定单元440，用于在根据所述至少一个轨迹点的经纬度坐标和每个轨迹点对应的预设速度构造雷达回波信号之前，将所述航线数据对应的飞行轨迹进行划分，得到至少一个预设轨迹，每个预设轨迹含有一个轨迹点；

预设轨迹飞行时间确定单元450，用于根据所述航线数据确定经过每个预设轨迹使用的时间；

预设速度计算单元460，根据每个轨迹点所在预设轨迹的长度以及经过所述预设轨迹的时间，计算所述每个轨迹点对应的预设速度。

进一步的，所述雷达回波信号构造单元420，包括：

目标距离确定子单元421，用于根据所述每个轨迹点的经纬度坐标确定所述每个轨迹点与所述每个轨迹点对应的预设雷达之间的目标距离；

目标时延确定子单元422，用于根据所述每个轨迹点对应的所述目标距离确定所述每个轨迹点对应的目标时延；

雷达回波信号构造子单元423，用于根据所述至少一个轨迹点中每个轨迹点的所述目标时延和预设速度构造雷达回波信号。

其中，所述目标距离缺点子单元421具体用于：

根据所述每个轨迹点的经纬度坐标确定所述每个轨迹点对应的预设雷达；

计算所述每个轨迹点与所述每个轨迹点对应的预设雷达之间的目标距离。

进一步的，所述雷达回波信号仿真单元430包括：

参数获取子单元431，用于对所述至少一个轨迹点中的每个轨迹点进行仿真，得到每个轨迹点对应的距离参数、速度参数和方位参数；

仿真飞行航线绘制子单元432，用于根据所述每个轨迹点对应的距离参数、速度参数和方位参数进行绘制，得到仿真飞行航线。

进一步的，所述装置还包括：

真实飞行航线绘制单元470，用于根据所述航线数据绘制真实飞行航线；

航线输出单元480，用于输出所述真实飞行航线和所述仿真飞行航线。

上述装置可执行本发明任意实施例所提供的目标回波仿真方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种目标回波仿真方法，其特征在于，包括：

根据航线数据确定至少一个轨迹点的经纬度坐标；

根据所述至少一个轨迹点的经纬度坐标和每个轨迹点对应的预设速度构造雷达回波信号；

根据所述雷达回波信号进行仿真，得到仿真飞行航线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述至少一个轨迹点的经纬度坐标和每个轨迹点对应的预设速度构造雷达回波信号之前，包括：

将所述航线数据对应的飞行轨迹进行划分，得到至少一个预设轨迹，每个预设轨迹含有一个轨迹点；

根据所述航线数据确定经过每个预设轨迹使用的时间；

根据每个轨迹点所在预设轨迹的长度以及经过所述预设轨迹的时间，计算所述每个轨迹点对应的预设速度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述至少一个轨迹点的经纬度坐标和每个轨迹点对应的预设速度构造雷达回波信号，包括：

根据所述每个轨迹点的经纬度坐标确定所述每个轨迹点与所述每个轨迹点对应的预设雷达之间的目标距离；

根据所述每个轨迹点对应的所述目标距离确定所述每个轨迹点对应的目标时延；

根据所述至少一个轨迹点中每个轨迹点的所述目标时延和预设速度构造雷达回波信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述每个轨迹点的经纬度坐标确定所述每个轨迹点与所述每个轨迹点对应的预设雷达之间的目标距离，包括：

根据所述每个轨迹点的经纬度坐标确定所述每个轨迹点对应的预设雷达；

计算所述每个轨迹点与所述每个轨迹点对应的预设雷达之间的目标距离。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述雷达回波信号进行仿真，得到仿真飞行航线，包括：

对所述至少一个轨迹点中的每个轨迹点进行仿真，得到每个轨迹点对应的距离参数、速度参数和方位参数；

根据所述每个轨迹点对应的距离参数、速度参数和方位参数进行绘制，得到仿真飞行航线。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述航线数据绘制真实飞行航线；

输出所述真实飞行航线和所述仿真飞行航线。

7.一种目标回波仿真装置，其特征在于，包括：

经纬度坐标确定单元，用于根据航线数据确定至少一个轨迹点的经纬度坐标；

雷达回波信号构造单元，用于根据所述至少一个轨迹点的经纬度坐标和每个轨迹点对应的预设速度构造雷达回波信号；

雷达回波信号仿真单元，用于根据所述雷达回波信号进行仿真，得到仿真飞行航线。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，包括：

预设轨迹确定单元，用于在根据所述至少一个轨迹点的经纬度坐标和每个轨迹点对应的预设速度构造雷达回波信号之前，将所述航线数据对应的飞行轨迹进行划分，得到至少一个预设轨迹，每个预设轨迹含有一个轨迹点；

预设轨迹飞行时间确定单元，用于根据所述航线数据确定经过每个预设轨迹使用的时间；

预设速度计算单元，根据每个轨迹点所在预设轨迹的长度以及经过所述预设轨迹的时间，计算所述每个轨迹点对应的预设速度。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述雷达回波信号构造单元，包括：

目标距离确定子单元，用于根据所述每个轨迹点的经纬度坐标确定所述每个轨迹点与所述每个轨迹点对应的预设雷达之间的目标距离；

目标时延确定子单元，用于根据所述每个轨迹点对应的所述目标距离确定所述每个轨迹点对应的目标时延；

雷达回波信号构造子单元，用于根据所述至少一个轨迹点中每个轨迹点的所述目标时延和预设速度构造雷达回波信号。

其中，所述目标距离缺点子单元具体用于：

根据所述每个轨迹点的经纬度坐标确定所述每个轨迹点对应的预设雷达；

计算所述每个轨迹点与所述每个轨迹点对应的预设雷达之间的目标距离。

所述雷达回波信号仿真单元包括：

参数获取子单元，用于对所述至少一个轨迹点中的每个轨迹点进行仿真，得到每个轨迹点对应的距离参数、速度参数和方位参数；

仿真飞行航线绘制子单元，用于根据所述每个轨迹点对应的距离参数、速度参数和方位参数进行绘制，得到仿真飞行航线。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

真实飞行航线绘制单元，用于根据所述航线数据绘制真实飞行航线；

航线输出单元，用于输出所述真实飞行航线和所述仿真飞行航线。