CN106093874B - 一种基于一维距离像的射频仿真评价的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于一维距离像的射频仿真评价方法，将目标特性与雷达信号卷积，时频变换后得到一维距离像理论值，由标准接收装置接收射频仿真系统发射的雷达目标信号，处理生成一维距离像仿真值，再理论推导出定量评价射频仿真系统模拟雷达回波质量的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种射频仿真评价方法，更具体地，涉及一种利用一维距离像中各散射中心的相关函数来评价射频仿真模拟雷达目标回波相似度的方法。
背景技术
目前由射频仿真系统模拟高分辨雷达照射目标产生的回波质量缺乏考虑细节的定量评价方法。虽然，有些评价方法通过带宽、距离误差参数评价仿真质量，但其只是对模拟仿真结果的一种误差的量级定性评价，并没有考虑到回波信号的细节特征，评价结果也不够精细。
因此，需要提供一种基于一维距离像的射频仿真评价方法，以高分辨雷达信号处理输出结果，一维距离像作为评价依据，理论推导出定量评价射频仿真系统模拟雷达回波质量。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种基于一维距离像的射频仿真评价的方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种基于一维距离像的射频仿真评价的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：以一维距离像作为评价依据，确定雷达目标回波信号理论值T和仿真值T`；
S2：定义并确定射频仿真系统模拟雷达目标回波的相似度γ；
S3：根据所确定的相似度γ，评价射频仿真系统模拟雷达回波质量。
优选的，S1中，以一维距离像为评价依据，将目标特性与雷达信号卷积，时频变换后得到所述一维距离像雷达目标回波信号理论值T：
其中，i≥0且为自然数，Ai为第i个散射中心理论幅度，B为带宽，ri为第i个散射中心距离，c为光速，t为时间变量。
以一维距离像为评价依据，在射频仿真系统在仿真雷达目标回波信号时，由物理设备以所述雷达目标回波信号理论值T为目标产生雷达目标回波信号仿真值T`：
其中，k≥0且为自然数，A`k为第k个散射中心仿真幅度；B表示带宽；rk为第k个散射中心距离；Δrk为第k个散射中心距离差；c为光速；t为时间变量。
优选的，S2中相似度γ定义和确定过称为：
定义射频仿真系统对雷达目标回波信号模拟的相似度γ为：
其中，T`为射频仿真系统模拟的雷达目标回波信号仿真值，T为雷达目标回波信号理论值。
以一维距离像作为评价依据，已知：
其中，i≥0且为自然数，N为正整数，Ai为第i个散射中心理论幅度，B为带宽，ri为第i个散射中心距离，c为光速，t为时间变量，f为理论信号频率变量，j为虚数单位；
令其中E2为散射中心总能量且为固定值，则：
其中，k≥0且为自然数，N为正整数，A`k为第k个散射中心仿真幅度，B表示带宽，rk为第k个散射中心距离，Δrk为第k个散射中心距离差，c为光速，t为时间变量；
则相似度γ：
其中，，f`为仿真信号频率变量；
可证明：
则：
其中，Ai`为与Ai同一个散射中心仿真幅度，Al`为与Ai不同散射中心仿真幅度；
该式中，
表示散射中心的自相关函数；
表示散射中心的互相关函数；
按照实际经验理论，各散射中心彼此间的影响很小，可被忽略，因此互相关函数可近似为零；
则，设第i个散射中心的相关度为γi，上式中：
则，射频仿真系统模拟雷达目标回波的相似度γ最终可表述为：
其中，Ai`为与Ai同一个散射中心仿真幅度；γi为第第i个散射中心相似度。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种一维距离像射频仿真评价方法，以高分辨雷达信号处理输出结果，一维距离像作为评价依据，理论推导出射频仿真系统模拟雷达目标回波的相似度γ表达公式，并依此公式精细评价评价射频仿真系统模拟雷达回波质量。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出一种利用一维距离像评价高分辨雷达目标回波信号的方法的流程图。
图2示出示出一种利用一维距离像评价高分辨雷达目标回波信号的方法的具体实施图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
在射频仿真系统中，将目标特性调制、变换到雷达信号上模拟雷达目标回波信号，通过发射设备向外辐射射频信号，为雷达系统提供各种与适用情况相吻合的所有目标环境，雷达系统接收所模拟的目标回波信号以测试其性能。
若要评价雷达目标回波信号模拟的质量，首先需要确定依据准则，其次根据该准则确定目标回波的理论值和仿真值，然后将模拟仿真的雷达目标回波信号与理论值按进行对比，最后根据对比结果判断射频仿真系统模拟雷达回波的质量。
如图1所示，本发明所述方法包括下述三个步骤：
S1：以一维距离像作为评价依据，确定雷达目标回波信号理论值T和仿真值T`；
S2：定义并确定射频仿真系统模拟雷达目标回波的相似度γ；
S3：根据所确定的相似度γ，评价射频仿真系统模拟雷达回波质量。
如图2所示，射频仿真系统是将目标特性研究部门所研究形成的目标特性(雷达散射截面、后向散射特性等参数)，通过在硬件系统上与射频信号调制、采样、变频、滤波等一系列变换后，向雷达系统发射雷达目标回波信号。
在这一模拟过程中，目标特性作为输入，雷达目标回波作为输出，其间加入了许多射频仿真系统硬件实现方法以及器件产生的误差。
作为高分辨雷达，目标回波被雷达接收后，变频至中频，经过信号处理模型生成一维距离像，从一维距离像的每个散射中心(峰值处)可提取目标的各种特性。
具体的，利用性能准确可靠的标准的接收装置接收射频仿真系统发射的雷达目标回波信号，处理生成一维距离像。
信号处理模型生成一维距离像的理论实质是将一个宽带频域信号经过时频变换生成时域信号的过程。
将目标特性在计算机上通过精确无近似的数学仿真运算，即将雷达信号与目标特性作卷积处理，并进行时频变换等得到的数据，可作为评价射频仿真系统模拟雷达目标回波的理论值。
具体的，以一维距离像为评价依据，设射频仿真系统模拟的雷达目标回波信号理论值T为：
式中，i≥0且为自然数；Ai为第i个散射中心理论幅度；B为带宽；ri为第i个散射中心距离；c为光速；t为时间变量。
以一维距离像为评价依据，在射频仿真系统在仿真雷达目标回波信号时，由物理设备以所述雷达目标回波信号理论值T为目标产生雷达目标回波信号仿真值T`：
式中，k≥0且为自然数；Ak`为第k个散射中心仿真幅度；B表示带宽；rk为第k个散射中心距离；Δrk为第k个散射中心距离差；c为光速；t为时间变量。
将模拟仿真的雷达目标回波信号与理论值按评价依据准则进行对比可评价雷达目标回波信号模拟的质量，具体的，定义射频仿真系统对雷达目标回波信号模拟的相似度γ为：
式中，T`为射频仿真系统模拟的雷达目标回波信号仿真值，T为雷达目标回波信号理论值。
进一步讲，模拟的雷达回波信号与理论值得相似度γ越接近1，则射频仿真系统越逼真的模拟了雷达目标回波。
若以一维距离像作为评价依据，已知：
其中，i≥0且为自然数,N为正整数,Ai为第i个散射中心理论幅度,B为带宽,ri为第i个散射中心距离,c为光速,t为时间变量,f为理论信号频率变量，j为虚数单位；
令其中E2为散射中心总能量且为固定值，则：
其中，k≥0且为自然数，N为正整数，Ak`为第k个散射中心仿真幅度，B表示带宽，rk为第k个散射中心距离，Δrk为第k个散射中心距离差，c为光速，t为时间变量；
则相似度计算：
其中，f`为仿真信号频率变量；
可证明：
则：
其中，Ai`为与Ai同一个散射中心仿真幅度，Al`为与Ai不同散射中心仿真幅度；
该式中，
表示散射中心的自相关函数；
表示散射中心的互相关函数。
按照实际经验理论，各散射中心彼此间的影响很小，可被忽略，因此互相关函数可近似为零。
设第i个散射中心的相关度为γi，上式中：
则，射频仿真系统模拟雷达目标回波的相似度γ为：
其中，E2为散射中心总能量且为固定值；B为带宽；Ai为第i个散射中心理论幅度；Ai`为与Ai同一个散射中心仿真幅度；γi为第第i个散射中心相似度。
由上述公式可知，评价射频仿真系统模拟雷达回波信号一维距离像的相似度可由各自散射中心模拟的相似度得到。
具体的，将一维距离像分段，计算各散射中心的相似度，再与各散射中心理论幅度与仿真幅度加权求和，再除以带宽B与能量E2的乘积，即可定量求得到射频仿真系统模拟雷达目标回波的相似度γ，进而通过所述相似度γ来评价高分辨雷达目标回波信号，即模拟的雷达回波信号与理论值得相似度γ越接近1，则射频仿真系统越逼真的模拟了雷达目标回波。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (1)
1.一种基于一维距离像的射频仿真评价的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：以一维距离像为评价依据准则，分别确定雷达目标回波信号理论值T和仿真值T`；
S2：根据所述雷达目标回波信号理论值T和仿真值T`定义并确定射频仿真系统模拟雷达目标回波的相似度γ；
S3：根据所述相似度γ，评价射频仿真系统模拟雷达回波质量；
步骤S1进一步包括：
以一维距离像为评价依据，将目标特性与雷达信号卷积并时频变换后得到所述雷达目标回波信号理论值T：
其中，i≥0且为自然数，Ai为第i个散射中心理论幅度，B为带宽，ri为第i个散射中心距离，c为光速，t为时间变量；
以一维距离像为评价依据，在射频仿真系统在仿真雷达目标回波信号时，由物理设备以所述雷达目标回波信号理论值T为目标产生雷达目标回波信号仿真值T`：
其中，k≥0且为自然数，Ak`为第k个散射中心仿真幅度，B表示带宽，rk为第k个散射中心距离，Δrk为第k个散射中心距离差，c为光速，t为时间变量；
步骤S2中相似度γ定义及确定过程为：
定义射频仿真系统对雷达目标回波信号模拟的相似度γ为：
其中，T`为射频仿真系统模拟的雷达目标回波信号仿真值，T为雷达目标回波信号理论值；
以一维距离像作为评价依据，已知：
其中，i≥0且为自然数,N为正整数,Ai为第i个散射中心理论幅度,B为带宽,ri为第i个散射中心距离,c为光速,t为时间变量,f为理论信号频率变量，j为虚数单位；
令其中E2为散射中心总能量且为固定值，则：
其中，k≥0且为自然数，N为正整数，Ak`为第k个散射中心仿真幅度，B表示带宽，rk为第k个散射中心距离，Δrk为第k个散射中心距离差，c为光速，t为时间变量；
则相似度γ：
其中，f`为仿真信号频率变量；
可证明：
则：
其中，Ai`为与Ai同一个散射中心仿真幅度，Al`为与Ai不同散射中心仿真幅度；
该式中，
表示散射中心的自相关函数；
表示散射中心的互相关函数；
按照实际经验理论，各散射中心彼此间的影响很小，可被忽略，因此互相关函数可近似为零；
设第i个散射中心的相关度为γi，则：
射频仿真系统模拟雷达目标回波的相似度γ为：
其中，Ai`为与Ai同一个散射中心仿真幅度；γi为第i个散射中心相似度。
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