CN106154237A - 一种成像雷达回波模拟器 - Google Patents

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CN106154237A CN201510117729.1A CN201510117729A CN106154237A CN 106154237 A CN106154237 A CN 106154237A CN 201510117729 A CN201510117729 A CN 201510117729A CN 106154237 A CN106154237 A CN 106154237A
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姜祝
冯伟利
王春喜
吴永红
徐超
马琛
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Beijing Aerospace Institute for Metrology and Measurement Technology
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China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Aerospace Institute for Metrology and Measurement Technology
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Abstract

本发明公开了一种成像雷达回波模拟器，包括：目标单元，用于配置成像雷达成像区域目标场景的后向散射系数；配置单元，用于配置目标场景的飞行参数；高速处理单元，与目标单元和配置单元相连，用于存取和计算成像雷达成像区域目标场景的后向散射系数和目标场景的飞行参数等成像雷达工作参数，生成回波模拟数据；以及输出单元，与高速处理单元相连，用于将回波模拟数据转换成需要的回波模拟信号，并输出。本发明克服了传统回波模拟器计算能力不足和动态产生回波受到限制的缺陷，能够高速计算并能够实时动态模拟生成成像雷达回波。

Description

一种成像雷达回波模拟器
技术领域
本发明属于数字通讯技术领域，具体应用于合成孔径雷达回波模拟器。
背景技术
成像雷达是对地遥感的重要手段，不仅能够获取高分辨率成像雷达图像，还具有全天时、全天候工作能力，因此在军事和民用领域获得了广泛的应用。
成像雷达的成像过程需要成像雷达与目标存在一定形式的相对运动，在进行系统测试和系统验证时，一般需要进行飞行试验以获取目标场景的试验数据，这将增加试验经济成本、时间成本和人力成本。因此，在开展系统测试和系统验证时，通过模拟回波信号来获得所需的回波数据。
现有技术中，成像雷达回波数据的模拟，通常采用预先计算回波数据，然后使用高速数字/模拟信号转换器将回波数据转换为回波信号的方案来实现。但是，成像雷达的成像过程涉及地面目标场景、飞行器飞行状态等因素，回波模拟的计算量大，处理复杂，不能实时回放回波数据，对很多需要动态模拟生成成像雷达回波的应用产生了限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种成像雷达回波模拟器，利用高速计算满足动态模拟生成成像雷达回波的要求，以克服传统回波模拟器计算能力不足及不能实时回放回波数据的缺陷。
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种成像雷达回波模拟器，包括：目标单元，用于配置成像雷达成像区域目标场景的后向散射系数；配置单元，用于配置目标场景的飞行参数；高速处理单元，与目标单元和配置单元相连，用于存取和计算成像雷达成像区域目标场景的后向散射系数和目标场景的飞行参数等成像雷达工作参数，生成回波模拟数据；以及输出单元，与高速处理单元相连，用于将回波模拟数据转换成需要的回波模拟信号，并输出。
进一步的，所述配置单元采用一个基于嵌入式系统的控制电路，包括嵌入式控制计算机、高性能FPGA以及控制软件。
所述配置单元采用内存或非易失固态存储器存储目标场景的飞行参数。
所述高速处理单元采用配置PCIe总线设备端控制器的高速处理系统，主要包括DSP、FPGA、PCIe总线设备端控制器、DDR2RAM控制器、数据传输控制模块、触发控制器。
所述高速处理单元采用信号处理器计算处理目标场景的后向散射系数和飞行参数，生成回波模拟数据。
所述输出单元，主要包括高速数模转换器、与高速数模转换器相连的正交调制器、与正交调制器相连的上变频器和与正交调制器和上变频器相连的频率基准产生器。
所述输出单元的回波模拟信号包括基带信号、中频信号和射频信号。
所述目标单元，采用非易失固态存储器存储成像雷达成像区域目标场景的后向散射系数。
优选的，所述非易失固态存储器包括硬盘、磁盘阵列。
与传统回波模拟器相比，本回波模拟器具有海量存储和高速计算能力，同时具有高精度延时和定时控制能力，实现同步适中和脉冲触发信号的精确同步，此外，本回波模拟器能够实现回波信号的实时输出，具有动态模拟成像雷达回波信号的能力。
附图说明
图1是本发明的成像雷达回波模拟器的结构示意图；
图2是本发明的输出单元的组成示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域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，都属于本发明要求保护的范围。
图1示出了本发明提供的一种成像雷达回波模拟器的结构，本发明提供的一种成像雷达回波模拟器包括：目标单元，用于配置成像雷达成像区域目标场景的后向散射系数；配置单元，用于配置目标场景的飞行参数；高速处理单元，用于存取和计算成像雷达成像区域目标场景的后向散射系数和目标场景的飞行参数等成像雷达工作参数，生成回波模拟数据；以及输出单元，用于将回波模拟数据转换成回波模拟信号，并输出。
目标单元，用于配置成像雷达成像区域目标场景的后向散射系数。采用硬盘、磁盘阵列等非易失固态存储器存储所获取的后向散射系数。目标单元可以采用配置磁盘阵列服务器作为工作平台，其优点是：成本较低、可以使用的开发软件十分丰富，并且操作方便。
配置单元，用于配置目标场景的飞行参数。采用内存或硬盘、磁盘阵列的非易失固态存储器存储所获取的飞行参数。配置单元可以采用一个基于嵌入式系统的控制电路，由嵌入式控制计算机、高性能FPGA(Field Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)以及控制软件等部分组成，主要实现高精度延时和定时控制，并完成与高速处理器之间的数据通信。
高速处理单元，用于存取成像雷达成像区域目标场景的后向散射系数和目标场景的飞行参数等成像雷达工作参数，采用信号处理器进行计算处理，生成回波模拟数据。高速处理单元可以采用配置PCIe总线设备端控制器的高速处理系统，其主要由DSP、FPGA、PCIe总线设备端控制器、DDR2RAM控制器、数据传输控制模块、触发控制器等功能模块组成。
输出单元，用于将回波模拟数据转换成回波模拟信号，并输出。图2示出了本发明的输出单元的组成，所述输出单元包括高速数模转换器、与高速数模转换器相连的正交调制器、与正交调制器相连的上变频器和与正交调制器和上变频器相连的频率基准产生器。
高速数模转换器主要由高速DAC转换芯片和高速FPGA组成，将数字信号转换为基带信号，并输出I、Q两路正交信号。
正交调制器主要是通过频率基准单元输出的中频点频信号，将基带信号产生的I、Q两路信号进行正交调制，并通过SMA接口输出中频信号。
中频信号经过放大、滤波后进入上变频器，上变频器通过频率基准单元输出的射频点频信号，对中频信号进行调制，中频信号经过二次变频后产生射频信号，并通过SMA接口输出。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专利技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (9)

1.一种成像雷达回波模拟器，其特征在于，包括：目标单元，用于配置成像雷达成像区域目标场景的后向散射系数；配置单元，用于配置目标场景的飞行参数；高速处理单元，与目标单元和配置单元相连，用于存取和计算成像雷达成像区域目标场景的后向散射系数和目标场景的飞行参数等成像雷达工作参数，生成回波模拟数据；以及输出单元，与高速处理单元相连，用于将回波模拟数据转换成回波模拟信号，并输出。
2.根据权利要求1所述的成像雷达回波模拟器，其特征在于，所述配置单元采用一个基于嵌入式系统的控制电路，包括嵌入式控制计算机、高性能FPGA以及控制软件。
3.根据权利要求2所述的成像雷达回波模拟器，其特征在于，所述配置单元采用内存或非易失固态存储器存储目标场景的飞行参数。
4.根据权利要求1所述的成像雷达回波模拟器，其特征在于，所述高速处理单元采用配置PCIe总线设备端控制器的高速处理系统，主要包括DSP、FPGA、PCIe总线设备端控制器、DDR2RAM控制器、数据传输控制模块、触发控制器。
5.根据权利要求4所述的成像雷达回波模拟器，其特征在于，所述高速处理单元采用信号处理器计算处理目标场景的后向散射系数和飞行参数，生成回波模拟数据。
6.根据权利要求1所述的成像雷达回波模拟器，其特征在于，所述输出单元包括高速数模转换器、与高速数模转换器相连的正交调制器、与正交调制器相连的上变频器和与正交调制器和上变频器相连的频率基准产生器。
7.根据权利要求1或2或4或6所述的成像雷达回波模拟器，其特征在于，所述回波模拟信号包括基带信号、中频信号和射频信号。
8.根据权利要求1所述的成像雷达回波模拟器，其特征在于，所述目标单元采用非易失固态存储器存储目标场景的后向散射系数。
9.根据权利要求3或8所述的成像雷达回波模拟器，其特征在于，所述非易失固态存储器包括硬盘和磁盘阵列。
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