CN108872950A - 一种信号模拟器生成自编号脉冲回波的方法 - Google Patents

一种信号模拟器生成自编号脉冲回波的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种信号模拟器生成自编号脉冲回波的方法，通过建立SAR成像雷达测试系统，用信号模拟器（1）生成自编号脉冲回波，雷达信号处理模块（2）接收回波和成像指令，同时接收雷达指令模块（4）向信号模拟器（1）和雷达信号处理模块（2）发送成像指令，雷达运动参数生成模块（3）向雷达信号处理模块（2）发送雷达运动参数信息。雷达信号处理模块（2）在完成距离向脉压后，得到脉冲回波包含的目标幅度起伏信息，据此找到对应的雷达运动信息，完成逐条脉冲的运动补偿，最终得到SAR的二维成像结果。本发明方法解决了现有信号模拟器无法利用自身生成的目标回波信息对脉冲进行编号的问题。

Description

一种信号模拟器生成自编号脉冲回波的方法
技术领域
本发明涉及一种脉冲回波的方法，特别是一种信号模拟器生成自编号脉冲回波的方法。
背景技术
采用后向投影算法，即BP算法的SAR成像雷达为得到目标的二维SAR图像，需要逐脉冲对回波进行精确运动补偿。在SAR成像测试系统中，运动补偿所需的运动参数往往通过运动参数生成模块提供，雷达信号处理模块将接收到的每一条回波脉冲和运动参数进行精确配对。但是，雷达信号处理模块收到的脉冲和运动参数可能在时间上不同步，造成运动补偿错误。如何在不增加系统复杂性的条件下，对脉冲回波进行逐一编号，使得雷达信号处理模块可以准确知道信号模拟器发送的脉冲编号和其对应的雷达运动参数，是对SAR雷达成像系统的运动补偿的精确性进行评估的一项重要测试方法。SAR成像雷达在测试环节需要准确知道脉冲回波的序号及其对应的雷达运动参数，以便对逐条脉冲进行精确运动补偿。现有信号模拟器在生成脉冲回波时，一般不具备对脉冲进行编号的功能。如果由雷达指令生成模块单独发送同步信号使得模拟器发送的脉冲和运动参数生成模块发送的运动信息同步，会增加信号模拟器实现的复杂性。
发明内容
本发明目的在于提供一种信号模拟器生成自编号脉冲回波的方法，解决现有方法中信号模拟器无法对脉冲回波进行编号的问题。
一种信号模拟器生成自编号脉冲回波的方法的具体步骤为：
第一步 搭建SAR成像测试系统
SAR成像测试系统，包括：信号模拟器、雷达运动参数生成模块、雷达指令模块和雷达信号处理模块。
雷达信号处理模块的功能为：用来接收自编号脉冲回波，先完成距离向脉压处理，再根据从雷达运动参数生成模块传来的雷达运动参数，完成运动补偿、方位向处理，最终获得目标的二维图像。
雷达指令模块的功能为：控制信号模拟器发送自编号脉冲回波，同时控制雷达信号处理模块完成成像处理。
雷达运动参数生成模块的功能为：用来提供对应每条脉冲的雷达运动参数，包括雷达位置信息，速度信息，加速度信息。
第二步 信号模拟器发送自编号脉冲回波
信号模拟器产生包含目标幅度起伏信息的自编号脉冲回波，用多个静止目标的幅度起伏的二进制排列来标定目标序号。信号模拟器生成M条脉冲回波，每条脉冲回波里包含N个目标的幅度信息。利用每条脉冲内N个目标的幅度信息，无重复的编号2N-1条脉冲回波。
将脉冲序号展开为二进制表达式：
（1）
公式（1）中，为待编号的脉冲序号，；为目标的序号，；为第条脉冲里第个目标的幅度，=0或1。
由公式（1）确定出的取值。
则模拟器生成的回波信号表达式：
（2）
公式（2）中，为包含M条脉冲回波的回波表达式；为脉冲重复周期，为脉冲宽度；为方位向时间变量；为距离向时间变量；为t时刻雷达与第i个目标的距离；为信号波长；为距离向调频率；为光速。
然后雷达指令模块向信号模拟器发送成像指令，信号模拟器将生成的自编号回波脉冲发送给雷达信号处理模块。
第三步 雷达信号处理模块进行距离向脉压处理
雷达信号处理模块在收到信号模拟器发送的回波脉冲后，在雷达指令模块的控制下进行距离向脉压处理。
脉压后回波表达式为：
（3）
公式（3）中，为脉压后回波信号。
通过脉压处理后第条回波内包含的目标幅度信息，得到信号模拟器播放的脉冲序号。
当第j条回波包含的目标1到目标N的幅度排列为{0，0，···，0，1}，则j=1；
当第j条回波包含的目标1到目标N的幅度排列为{0，0，···，1，0}，则j=2；
当第j条回波包含的目标1到目标N的幅度排列为{0，0，···，1，1}，则j=3；
依次类推，当第j条回波包含的目标1到目标N的幅度排列为{1，1，···，1，1}，则j=2N-1。
第四步 雷达信号处理模块完成精确运动补偿，得到目标的二维图像
根据第三步得到的信号模拟器播放的脉冲序号，雷达信号处理模块在雷达指令模块的控制下，与雷达运动参数生成模块提供的雷达运动参数进行配对，进行精确运动补偿。
补偿后回波表达式：
（4）
公式（4）中，为雷达信号处理模块处理后的信号，即二维图像。
经过补偿最终完成方位向聚焦处理，得到目标的二维图像。
本发明可以解决现有信号模拟器无法对播放的脉冲序号进行编号的问题，仅通过脉冲回波自身包含的目标幅度起伏信息完成脉冲序号的自编号。
附图说明
图1 一种信号模拟器生成自编号脉冲回波的方法所述的SAR成像测试系统示意图。
1.信号模拟器 2.雷达信号处理模块 3.雷达运动参数生成模块；
4.雷达指令模块。
具体实施方式
一种信号模拟器生成自编号脉冲回波的方法的具体步骤为：
第一步 建立SAR成像测试系统
SAR成像测试系统包括：信号模拟器1、雷达运动参数生成模块3、雷达指令模块4和雷达信号处理模块2。
雷达信号处理模块2的功能为：用来接收自编号脉冲回波，先完成距离向脉压处理，再根据从雷达运动参数生成模块3传来的雷达运动参数，完成运动补偿、方位向处理，最终获得目标的二维图像。
雷达指令模块4的功能为：控制信号模拟器1发送自编号脉冲回波，同时控制雷达信号处理模块2完成成像处理。
雷达运动参数生成模块3的功能为：用来提供对应每条脉冲的雷达运动参数，包括雷达位置信息，速度信息，加速度信息。
第二步 信号模拟器1发送自编号脉冲回波
信号模拟器1产生包含目标幅度起伏信息的自编号脉冲回波，用多个静止目标的幅度起伏的二进制排列来标定目标序号。信号模拟器1生成M条脉冲回波，每条脉冲回波里包含N个目标的幅度信息。利用每条脉冲内N个目标的幅度信息，无重复的编号2N-1条脉冲回波。
将脉冲序号展开为二进制表达式：
（1）
公式（1）中，为待编号的脉冲序号，；为目标的序号，；为第条脉冲里第个目标的幅度，=0或1。
由公式（1）确定出的取值。
则模拟器生成的回波信号表达式：
（2）
公式（2）中，为包含M条脉冲回波的回波表达式；为脉冲重复周期，为脉冲宽度；为方位向时间变量；为距离向时间变量；为t时刻雷达与第i个目标的距离；为信号波长；为距离向调频率；为光速。
然后雷达指令模块4向信号模拟器1发送成像指令，信号模拟器1将生成的自编号回波脉冲发送给雷达信号处理模块2。
第三步 雷达信号处理模块2进行距离向脉压处理
雷达信号处理模块2在收到信号模拟器1发送的回波脉冲后，在雷达指令模块4的控制下进行距离向脉压处理。
脉压后回波表达式为：
（3）
公式（3）中，为脉压后回波信号。
通过脉压处理后第条回波内包含的目标幅度信息，得到信号模拟器1播放的脉冲序号。
当第j条回波包含的目标1到目标N的幅度排列为{0，0，···，0，1}，则j=1；
当第j条回波包含的目标1到目标N的幅度排列为{0，0，···，1，0}，则j=2；
当第j条回波包含的目标1到目标N的幅度排列为{0，0，···，1，1}，则j=3；
依次类推，当第j条回波包含的目标1到目标N的幅度排列为{1，1，···，1，1}，则j=2N-1。
第四步 雷达信号处理模块2完成精确运动补偿，得到目标的二维图像
根据第三步得到的信号模拟器1播放的脉冲序号，雷达信号处理模块2在雷达指令模块4的控制下，与雷达运动参数生成模块3提供的雷达运动参数进行配对，进行精确运动补偿。
补偿后回波表达式：
（4）
公式（4）中，为雷达信号处理模块2处理后的信号，即二维图像。
经过补偿最终完成方位向聚焦处理，得到目标的二维图像。

Claims (1)

1.一种信号模拟器生成自编号脉冲回波的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
第一步 建立SAR成像测试系统
SAR成像测试系统包括：信号模拟器（1）、雷达运动参数生成模块（3）、雷达指令模块（4）和雷达信号处理模块（2）；
雷达信号处理模块（2）的功能为：用来接收自编号脉冲回波，先完成距离向脉压处理，再根据从雷达运动参数生成模块（3）传来的雷达运动参数，完成运动补偿、方位向处理，最终获得目标的二维图像；
雷达指令模块（4）的功能为：控制信号模拟器（1）发送自编号脉冲回波，同时控制雷达信号处理模块（2）完成成像处理；
雷达运动参数生成模块（3）的功能为：用来提供对应每条脉冲的雷达运动参数，包括雷达位置信息，速度信息，加速度信息；
第二步 信号模拟器（1）发送自编号脉冲回波
信号模拟器（1）产生包含目标幅度起伏信息的自编号脉冲回波，用多个静止目标的幅度起伏的二进制排列来标定目标序号；信号模拟器（1）生成M条脉冲回波，每条脉冲回波里包含N个目标的幅度信息；利用每条脉冲内N个目标的幅度信息，无重复的编号2N-1条脉冲回波；
将脉冲序号展开为二进制表达式：
（1）
公式（1）中，为待编号的脉冲序号，；为目标的序号，；为第条脉冲里第个目标的幅度，=0或1；
由公式（1）确定出的取值；
则模拟器生成的回波信号表达式：
（2）
公式（2）中，为包含M条脉冲回波的回波表达式；为脉冲重复周期，为脉冲宽度；为方位向时间变量；为距离向时间变量；为t时刻雷达与第i个目标的距离；为信号波长；为距离向调频率；为光速；
然后雷达指令模块（4）向信号模拟器（1）发送成像指令，信号模拟器（1）将生成的自编号回波脉冲发送给雷达信号处理模块（2）；
第三步 雷达信号处理模块（2）进行距离向脉压处理
雷达信号处理模块（2）在收到信号模拟器（1）发送的回波脉冲后，在雷达指令模块（4）的控制下进行距离向脉压处理；
脉压后回波表达式为：
（3）
公式（3）中，为脉压后回波信号；
通过脉压处理后第条回波内包含的目标幅度信息，得到信号模拟器（1）播放的脉冲序号；
当第j条回波包含的目标1到目标N的幅度排列为{0，0，···，0，1}，则j=1；
当第j条回波包含的目标1到目标N的幅度排列为{0，0，···，1，0}，则j=2；
当第j条回波包含的目标1到目标N的幅度排列为{0，0，···，1，1}，则j=3；
当第j条回波包含的目标1到目标N的幅度排列为{1，1，···，1，1}，则j=2N-1；
第四步 雷达信号处理模块（2）完成精确运动补偿，得到目标的二维图像
根据第三步得到的信号模拟器（1）播放的脉冲序号，雷达信号处理模块（2）在雷达指令模块（4）的控制下，与雷达运动参数生成模块（3）提供的雷达运动参数进行配对，进行精确运动补偿；
补偿后回波表达式：
（4）
公式（4）中，为雷达信号处理模块（2）处理后的信号，即二维图像；
经过补偿最终完成方位向聚焦处理，得到目标的二维图像。
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