CN109061584A - 雷达接收系统的动态测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了雷达接收系统的动态测试方法及系统，涉及雷达技术领域。该方法包括：根据预设参数生成线性调频信号；将线性调频信号发送给雷达接收系统进行同步处理，得到数字信号；根据预设步进间隔减小线性调频信号的信号强度，直到得到的数字信号的值的大小不变，将值作为数字信号的最小值；根据数字信号的最小值得到雷达接收系统的灵敏度，并根据线性调频信号的信号强度和数字信号的值得到雷达接收系统的动态范围。本发明主要用于雷达接收系统，实现了对全固态体制雷达的完整测试，能够获得全固态体制雷达真实的动态范围、灵敏度测量结果，提高了对全固态体制气象雷达接收系统动态的测量水平。

Description

雷达接收系统的动态测试方法及系统

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及雷达接收系统的动态测试方法及系统。

背景技术

随着全固态技术的发展，全固态体制成为了当今气象雷达发展的一个主要方向。

然而现有的雷达接收系统的动态测试方法无法实现对全固态体制雷达的完整测试，无法获得雷达接收系统动态的真实测量结果，例如，动态范围和灵敏度等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了雷达接收系统的动态测试方法及系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种雷达接收系统的动态测试方法，包括：

根据预设参数生成线性调频信号；

将所述线性调频信号发送给雷达接收系统进行同步处理，得到数字信号；

根据预设步进间隔减小所述线性调频信号的信号强度，直到得到的所述数字信号的值的大小不变，将所述值作为所述数字信号的最小值；

根据所述数字信号的最小值得到所述雷达接收系统的灵敏度，并根据所述线性调频信号的信号强度和所述数字信号的值得到所述雷达接收系统的动态范围。

本发明的有益效果是：本发明提供的雷达接收系统的动态测试方法，通过根据预设步进间隔减小线性调频信号的信号强度，并记录经雷达接收系统处理后得到的数字信号的数值大小，实现了对全固态体制雷达的完整测试，能够获得全固态体制雷达真实的动态范围、灵敏度测量结果，提高了对全固态体制气象雷达接收系统动态的测量水平。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：

一种雷达接收系统的动态测试系统，包括：第一信号源和处理器，其中，所述第一信号源用于根据预设参数生成线性调频信号，并将所述线性调频信号发送给雷达接收系统进行同步处理，得到数字信号，并根据预设步进间隔减小所述线性调频信号的信号强度，直到得到的所述数字信号的值的大小不变，将所述值作为所述数字信号的最小值；

所述处理器用于根据所述数字信号的最小值得到所述雷达接收系统的灵敏度，并根据所述线性调频信号的信号强度和所述数字信号的值得到所述雷达接收系统的动态范围。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明一种雷达接收系统的动态测试方法的实施例提供的流程示意图；

图2为本发明一种雷达接收系统的动态测试方法的其他实施例提供的流程示意图；

图3为本发明一种雷达接收系统的动态测试方法的其他实施例提供的流程示意图；

图4为本发明一种雷达接收系统的动态测试方法的其他实施例提供的动态测试曲线示意图；

图5为本发明一种雷达接收系统的动态测试方法的其他实施例提供的流程示意图；

图6为本发明一种雷达接收系统的动态测试方法的其他实施例提供的流程示意图；

图7为本发明一种雷达接收系统的动态测试方法的其他实施例提供的流程示意图；

图8为本发明一种雷达接收系统的动态测试系统的实施例提供的结构框架图；

图9为本发明一种雷达接收系统的动态测试系统的其他实施例提供的结构框架图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

随着全固态技术的发展，全固态体制雷达成为了当今雷达发展的一个主要方向，尤其是气象雷达。全固态体制雷达的峰值功率低，为了在保证分辨率不变的前提下提升雷达系统的探测能力，需要引入脉冲压缩技术。但是传统的雷达接收系统的动态测试方法，无法完整测量全固态体制雷达的接收系统动态性能，常常只能靠理论计算给出参考值。因此，需要一种全新的全固态体制雷达的接收系统测试方法，以满足全固态体制雷达的接收系统动态完整测试，获得雷达接收系统动态真实的测量结果。

应理解，为实现对雷达接收系统的动态测试，首先需要搭建测试系统，然后根据测试系统对雷达接收系统进行动态测试。

如图1所示，为本发明一种雷达接收系统的动态测试方法的实施例提供的流程示意图，该动态测试方法包括：

S1，根据预设参数生成线性调频信号。

需要说明的是，线性调频信号是信号源通过线性调频产生的模拟回波信号，在产生线性调频信号之前，需要将信号源的波形模式选择为线性调频，并对信号源的参数进行设置。其中，预设参数可以为周期、带宽、脉冲宽度、中心频率、信号强度等。例如，信号源可以为信号发生器。

优选地，信号强度可以设置为-10dBm。

S2，将线性调频信号发送给雷达接收系统进行同步处理，得到数字信号。

应理解，在实际应用中，雷达接收系统处理的回波信号都是同步的，因此，产生线性调频信号的信号源与雷达接收系统之间也应该是同步的。同步处理指的是对线性调频信号进行同步的处理，这里的处理可以理解为雷达接收系统对回波信号的通常处理过程，例如，可以包括对线性调频信号进行混频、放大、脉冲压缩等处理，最后输出数字信号，这是雷达接收系统的通常处理过程，在此不再赘述。

优选地，可以在产生线性调频信号的信号源处将同步模式设置为外同步，然后通过一个额外的同步信号源产生同步信号和时钟信号，分别发送给该信号源和雷达接收系统，使该信号源和雷达接收系统分别与同步信号源保持同步，以实现信号源和雷达接收系统之间的同步。

S3，根据预设步进间隔减小线性调频信号的信号强度，直到得到的数字信号的值的大小不变，将值作为数字信号的最小值。

需要说明的是，预设步进间隔可以根据实际需求设置，例如，可以设置为0.5dB、1dB、2dB等。

优选地，预设步进间隔可以为1dB。

应理解，随着线性调频信号的信号强度的减少，经过雷达接收系统处理得到的对应的数字信号的值也会随之减少，但当线性调频信号减小到一定程度时，对应的数字信号就不会再随之减少，记录下此时数字信号的值，就是数字信号的最小值。

需要说明的是，可以将雷达接收系统接入显示器，通过显示器显示数字信号，然后判断数字信号的值的大小，当数字信号的值的大小不变时，得到该值，也可以通过处理器对显示器输出的数字信号的值的大小进行监控，当数字信号的值的大小不变时，输出该值。

S4，根据数字信号的最小值得到雷达接收系统的灵敏度，并根据线性调频信号的信号强度和数字信号的值得到雷达接收系统的动态范围。

需要说明的是，可以通过与数字信号的最小值对应的线性调频信号的信号强度得到雷达接收系统的灵敏度，根据行业规范，可以先将数字信号的最小值加3dB，然后将最小值加3dB时代表的数字信号的值所对应的线性调频信号的信号强度作为雷达接收系统的灵敏度。

例如，假设在某次测试过程中，预设步进间隔为1dB，线性调频信号与数字信号的对应关系如表1所示。

线性调频信号(dBm)	数字信号(dB)
		-120	20
-121	19
		-122	18
-123	17
		-124	16
-125	15
		-126	15
-127	15

表1

从表1中可以得知，当线性调频信号的信号强度减小到-125dBm时，数字信号的信号强度就不再变化了，那么可以根据15dB+3dB对应的线性调频信号得到雷达接收系统的灵敏度，即当数字信号的信号强度为18dB时，得到雷达接收系统的灵敏度为-122dBm。

应理解，表1中的数据仅为示例性说明，不代表实际测试结果。

同时，需要说明的是，线性调频信号的信号强度和数字信号的值中包含了雷达接收系统的动态范围信息，可以通过最小二乘法拟合曲线的方法，确定拟合曲线与散点的差值，再根据差值确定雷达接收系统的动态范围。

应理解，线性调频信号的信号强度和数字信号的值的对应关系中，包含有雷达接收系统的动态范围信息，本领域技术人员能够通过其他方法得到雷达接收系统的动态范围。

本实施例提供的雷达接收系统的动态测试方法，通过根据预设步进间隔减小线性调频信号的信号强度，并记录经雷达接收系统处理后得到的数字信号的数值大小，实现了对全固态体制雷达的完整测试，能够获得全固态体制雷达真实的动态范围、灵敏度测量结果，提高了对全固态体制气象雷达接收系统动态的测量水平。

可选地，在一些实施例中，如图2所示，步骤S4中根据数字信号的最小值得到雷达接收系统的灵敏度，具体可以包括：

S41，对数字信号的最小值进行去噪处理，得到数字信号的实际最小值。

需要说明的是，当随着线性调频信号的信号强度衰减，对应的数字信号的值不再减少，此时的最小值就是系统的噪声电平，通常可以将数字信号的信号强度+3dB后，得到数字信号的实际最小值，即去噪处理。

S42，将与数字信号的实际最小值对应的线性调频信号的信号强度作为雷达接收系统的灵敏度。

可选地，在一些实施例中，如图3所示，步骤S4中根据线性调频信号的信号强度和数字信号的值得到雷达接收系统的动态范围，还可以包括：

S43，将线性调频信号的信号强度作为X轴，数字信号的值作为Y轴，建立二维坐标图。

S44，根据最小二乘法对二维坐标图中的散点进行拟合，得到拟合曲线。

S45，根据拟合曲线与二维坐标图中的散点的差值得到雷达接收系统的动态范围。

如图4所示，是以表2中的数据为例，建立的二维坐标图，其中的离散点是实际测试得到的线性调频信号和数字信号的对应点，图中的直线就是通过最小二乘法对图中离散点进行拟合得到的拟合曲线。

线性调频信号(dBm)	数字信号(dB)
		-30	108
-40	100
		-50	90
-60	80
		-70	70
-80	60
		-90	50
-100	40
		-110	30
-120	22

表2

通过对X值和Y值进行拟合，得到了拟合曲线，根据拟合曲线在同一X值处与Y值的差值，就能够确定雷达接收系统的动态范围了。

应理解，表2中的数据仅为示例性说明，其步进间隔可以根据实际需求设置，为便于说明，表2中和图4中只是体现了10个离散点，实际可以有很多采样点。

可选地，在一些实施例中，如图5所示，步骤S45中根据拟合曲线与二维坐标图中的散点的差值得到雷达接收系统的动态范围，具体可以包括：

S451，从二维坐标图的散点的中点开始，向散点增大的方向查找与拟合曲线的Y轴的差值的绝对值大于预设值的散点，作为上限散点。

S452，从二维坐标图的散点的中点开始，向散点减小的方向查找与拟合曲线的Y轴的差值的绝对值大于预设值的散点，作为下限散点。

S453，将上限散点与下限散点之间的X轴范围作为雷达接收系统的动态范围。

需要说明的是，预设值可以根据实际需求设置，一般可以为1dB。

下面结合图4和表2为例进行说明，假设只根据表2中的数据进行了测试。

结合表2可知，表2的全部线性调频点中，处于中间位置的点有2个，分别是-70和-80，那么可以任选一个点作为中点，向散点的Y值增大的方向，即图4中向右的方向查找当处于同一X值处时，离散点的Y值与拟合曲线的Y值的差值的绝对值大于预设值的点，假设预设值为1dB，那么经过查验可以发现，当线性调频信号的信号强度为-30dBm时，对应的数字信号的强度与拟合信号的Y值之差的绝对值大于1dB，可以确定该点为上限散点。

应理解，表2中的数据仅用于示例性说明，不代表实际测试结果，实际测试过程中离散点可以很多，离散点与拟合曲线的差值可以很小，因此可以将预设值设置为1dB等。

可以理解，在查找上限散点和下限散点时所使用的预设值可以相同，也可以不同。

同样地，可以确定当线性调频信号的信号强度为-120dBm时，该点为下限散点。那么由此可以得到雷达接收系统的动态范围为-120dBm～-30dBm。

可选地，在一些实施例中，如图6所示，步骤S2将线性调频信号发送给雷达接收系统进行同步处理，得到数字信号之后，还可以包括：

S5，显示数字信号。

例如，可以将显示器接入雷达接收系统的信号输出端，以显示数字信号。

通过显示数字信号，能够方便地判断数字信号的大小变化情况，便于及时记录。

可选地，在一些实施例中，如图7所示，步骤S5显示数字信号之后，还可以包括：

S6，获取雷达接收系统发送的脉冲调制信号。

S7，根据脉冲调制信号对线性调频信号进行调制，以控制数字信号的显示位置。

需要说明的是，控制数字信号的显示位置指的是控制数字信号在显示器上的显示位置。

可选地，在一些实施例中，预设参数可以包括：周期、带宽、脉冲宽度、中心频率和信号强度。

应理解，在设置线性调频信号参数时，设置的周期应该与雷达接收系统的信号处理器的周期相同，设置的脉冲宽度、带宽应该与信号处理器的脉冲宽度、带宽相同。

脉冲宽度和带宽的乘积定义为时间带宽积，时间带宽积越大，则本实施例提供的方法可测得的雷达接收系统动态范围越大，相比于传统方法，本发明的方法一般可提升十几到几十dB的动态范围测试。

可以理解，可选地，在一些实施例中，可以包含如上述各实施例中的部分或全部步骤。

例如，可以在根据脉冲调制信号对线性调频信号进行调制的同时，实现对雷达接收系统的测试。

如图8所示，为本发明一种雷达接收系统1的动态测试系统的实施例提供的结构框架图，该动态测试系统用于测试雷达接收系统1的动态范围和灵敏度，该动态测试系统包括：第一信号源2和处理器3，其中，第一信号源2用于根据预设参数生成线性调频信号，并将线性调频信号发送给雷达接收系统1进行同步处理，得到数字信号，并根据预设步进间隔减小线性调频信号的信号强度，直到得到的数字信号的值的大小不变，将值作为数字信号的最小值。

处理器3用于根据数字信号的最小值得到雷达接收系统1的灵敏度，并根据线性调频信号的信号强度和数字信号的值得到雷达接收系统1的动态范围。

需要说明的是，第一信号源2可以为信号发生器，处理器3可以为计算机、集成芯片等具有处理计算能力的设备。

可选地，在一些实施例中，如图9所示，还可以包括：第二信号源4，第二信号源4用于产生同步信号发送给第一信号源2，并产生时钟信号发送给雷达接收系统1，以使雷达接收系统1、第二信号源4和第一信号源2保持同步。

需要说明的是，第二信号源4可以为时钟发生器。

可选地，在一些实施例中，如图9所示，还可以包括：显示终端5，显示终端5用于显示数字信号。

应理解，雷达接收系统1可以包括接收机11和信号处理器12，接收机11用于接收第一信号源2发送的线性调频信号，并接收第二信号源4发送的时钟信号，通过时钟信号与第一信号源2保持同步，还用于对线性调频信号进行混频、放大等处理，输出中频信号给信号处理器12，信号处理器12用于接收中频信号，并接收第二信号源4发送的时钟信号，通过时钟信号与第一信号源2保持同步，还用于对中频信号进行脉冲压缩等处理，输出数字信号。

应理解，第一信号源2、第二信号源4、显示终端5、雷达接收系统1、处理器3之间可以通过有线或无线的方式连接。

可选地，在一些实施例中，处理器3具体可以用于对数字信号的最小值进行去噪处理，得到数字信号的实际最小值，并将与数字信号的实际最小值对应的线性调频信号的信号强度作为雷达接收系统1的灵敏度。

可选地，在一些实施例中，处理器3具体可以用于将线性调频信号的信号强度作为X轴，数字信号的值作为Y轴，建立二维坐标图，并根据最小二乘法对二维坐标图中的散点进行拟合，得到拟合曲线，并根据拟合曲线与二维坐标图中的散点的差值得到雷达接收系统1的动态范围。

可选地，在一些实施例中，处理器3具体可以用于从二维坐标图的散点的中点开始，向散点增大的方向查找与拟合曲线的Y轴的差值的绝对值大于预设值的散点，作为上限散点，并从二维坐标图的散点的中点开始，向散点减小的方向查找与拟合曲线的Y轴的差值的绝对值大于预设值的散点，作为下限散点，并将上限散点与下限散点之间的X轴范围作为雷达接收系统1的动态范围。

可选地，在一些实施例中，第一信号源2可以用于获取雷达接收系统1发送的脉冲调制信号，并根据脉冲调制信号对线性调频信号进行调制，以控制数字信号的显示位置。

可以理解，脉冲调制信号由雷达接收系统1的信号处理器12发出，数字信号由显示终端5显示。

可选地，在一些实施例中，预设参数可以包括：周期、带宽、脉冲宽度、中心频率和信号强度。

需要说明的是，本实施例是与上述各方法实施例对应的产品实施例，对于本实施例中各结构装置及可选实施方式的说明可以参考上述各方法实施例中的对应说明，在此不再赘述。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种雷达接收系统的动态测试方法，其特征在于，包括：

根据预设参数生成线性调频信号；

将所述线性调频信号发送给雷达接收系统进行同步处理，得到数字信号；

根据预设步进间隔减小所述线性调频信号的信号强度，直到得到的所述数字信号的值的大小不变，将所述值作为所述数字信号的最小值；

根据所述数字信号的最小值得到所述雷达接收系统的灵敏度，并根据所述线性调频信号的信号强度和所述数字信号的值得到所述雷达接收系统的动态范围。

2.根据权利要求1所述的动态测试方法，其特征在于，所述根据所述数字信号的最小值得到所述雷达接收系统的灵敏度，具体包括：

对所述数字信号的最小值进行去噪处理，得到所述数字信号的实际最小值；

将与所述数字信号的实际最小值对应的线性调频信号的信号强度作为所述雷达接收系统的灵敏度。

3.根据权利要求1所述的动态测试方法，其特征在于，所述根据所述线性调频信号的信号强度和所述数字信号的值得到所述雷达接收系统的动态范围，具体包括：

将所述线性调频信号的信号强度作为X轴，所述数字信号的值作为Y轴，建立二维坐标图；

根据最小二乘法对所述二维坐标图中的散点进行拟合，得到拟合曲线；

根据所述拟合曲线与所述二维坐标图中的散点的差值得到所述雷达接收系统的动态范围。

4.根据权利要求3所述的动态测试方法，其特征在于，所述根据所述拟合曲线与所述二维坐标图中的散点的差值得到所述雷达接收系统的动态范围，具体包括：

从所述二维坐标图的散点的中点开始，向所述散点增大的方向查找与所述拟合曲线的Y轴的差值的绝对值大于预设值的散点，作为上限散点；

从所述二维坐标图的散点的中点开始，向所述散点减小的方向查找与所述拟合曲线的Y轴的差值的绝对值大于预设值的散点，作为下限散点；

将所述上限散点与所述下限散点之间的X轴范围作为所述雷达接收系统的动态范围。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的动态测试方法，其特征在于，所述将所述线性调频信号发送给雷达接收系统进行同步处理，得到数字信号之后，还包括：

显示所述数字信号。

6.根据权利要求5所述的动态测试方法，其特征在于，所述显示所述数字信号之后，还包括：

获取所述雷达接收系统发送的脉冲调制信号；

根据所述脉冲调制信号对所述线性调频信号进行调制，以控制所述数字信号的显示位置。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的动态测试方法，其特征在于，所述预设参数包括：周期、带宽、脉冲宽度、中心频率和信号强度。

8.一种雷达接收系统的动态测试系统，其特征在于，包括：第一信号源和处理器，其中，所述第一信号源用于根据预设参数生成线性调频信号，并将所述线性调频信号发送给雷达接收系统进行同步处理，得到数字信号，并根据预设步进间隔减小所述线性调频信号的信号强度，直到得到的所述数字信号的值的大小不变，将所述值作为所述数字信号的最小值；

所述处理器用于根据所述数字信号的最小值得到所述雷达接收系统的灵敏度，并根据所述线性调频信号的信号强度和所述数字信号的值得到所述雷达接收系统的动态范围。

9.根据权利要求8所述的动态测试系统，其特征在于，还包括：第二信号源，所述第二信号源用于产生同步信号发送给所述第一信号源，并产生时钟信号发送给所述雷达接收系统，以使所述雷达接收系统、所述第二信号源和所述第一信号源保持同步。

10.根据权利要求8或9所述的动态测试系统，其特征在于，还包括：显示终端，所述显示终端用于显示所述数字信号。