CN111654264B - 一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法及系统 - Google Patents

一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法，包括：S1、获取人机交界面的信号参数；S2、根据所述信号参数建立信号脉冲参数描述模型；S3、根据所述信号脉冲参数描述模型计算得出各通道脉冲序列的到达时间、相邻两个脉冲序列之间的重复周期以及占空比；S4、根据所述到达时间、所述重复周期及所述占空比在所述各通道脉冲序列中寻找符合阈值的样本数据；S5、将所述样本数据穿插进所述相邻两个脉冲序列之间并形成循环复制信号脉冲序列，这种模拟器可以对复杂信号进行模拟，且经济灵活，易控制和重复进行。

Description

一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法及系统
技术领域
本发明涉及数据采集分析领域，尤其涉及一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法及系统。
背景技术
在雷达电子对抗研究、设计、操作训练中常常需要进行信号模拟，传统的雷达模拟器只是简单地给出常规的模拟信号，供操作训练或测试使用。这种模拟器无法对复杂信号进行模拟，若用真实雷达在真实环境中进行试验既不经济灵活，也不易控制和重复进行。
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，提供一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法，包括：
S1、获取人机交界面的信号参数；
S2、根据所述信号参数建立信号脉冲参数描述模型；
S3、根据所述信号脉冲参数描述模型计算得出各通道脉冲序列的到达时间、相邻两个脉冲序列之间的重复周期以及占空比；
S4、根据所述到达时间、所述重复周期及所述占空比在所述各通道脉冲序列中寻找符合阈值的样本数据；
S5、将所述样本数据穿插进所述相邻两个脉冲序列之间并形成循环复制信号脉冲序列。
本发明的有益效果是：通过对脉冲参数描述模型的建立最终可以实现根据已知的雷达输出特性，在计算机上进行统计，以复制雷达输出过程，且通过该模型实现起来比较简单，能够模拟雷达的功能特性，另外，也能作为数模混合式雷达信号模拟，为信号矢量发生器触发脉冲同步实时的产生波形模拟信号。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，S2具体为：
对各信号分别预置通道，根据所述信号参数中的频率类型、重频类型及脉宽类型建立所述信号脉冲参数描述模型。
采用上述进一步方案的有益效果是：使模型样本更为全面且后续操作更加便捷。
进一步，所述根据所述信号脉冲参数描述模型计算得出各通道脉冲序列的到达时间，具体为：
根据所述信号参数中的时域参数计算得到所述各通道脉冲序列的到达时间，并将所述到达时间映射到存储地址上，完成对所述各通道脉冲序列的时域排序。
进一步，S3还包括：
根据所述信号参数中的频域参数计算得到所述各通道脉冲序列的频率。
进一步，S3还包括：
根据所述信号参数中的方位参数、扫描类型及周期计算得到所述各通道脉冲序列的等效辐射功率。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列系统，如图3所示，包括：
获取模块100、用于获取人机交界面的信号参数；
建立模块200、用于根据所述信号参数建立信号脉冲参数描述模型；
计算模块300、用于根据所述信号脉冲参数描述模型计算得出各通道脉冲序列的到达时间、相邻两个脉冲序列之间的重复周期以及占空比；
寻找模块400、用于根据所述到达时间、所述重复周期及所述占空比在所述各通道脉冲序列中寻找符合阈值的样本数据；
生成模块500、用于将所述样本数据穿插进所述相邻两个脉冲序列之间并形成循环复制信号脉冲序列。
采用上述方案的有益效果：通过对脉冲参数描述模型的建立最终可以实现根据已知的雷达输出特性，在计算机上进行统计，以复制雷达输出过程，且通过该模型实现起来比较简单，能够模拟雷达的功能特性，另外，也能作为数模混合式雷达信号模拟，为信号矢量发生器触发脉冲同步实时的产生波形模拟信号。
进一步，建立模块具体用于：
对各信号分别预置通道，根据所述信号参数中的频率类型、重频类型及脉宽类型建立所述信号脉冲参数描述模型。
采用上述进一步方案的有益效果：使模型样本更为全面且后续操作更加便捷。
进一步，所述根据所述信号脉冲参数描述模型计算得出各通道脉冲序列的到达时间，具体为：
根据所述信号参数中的时域参数计算得到所述各通道脉冲序列的到达时间，并将所述到达时间映射到存储地址上，完成对所述各通道脉冲序列的时域排序。
进一步，计算模块还用于：
根据所述信号参数中的频域参数计算得到所述各通道脉冲序列的频率。
进一步，计算模块还用于：
根据所述信号参数中的方位参数、扫描类型及周期计算得到所述各通道脉冲序列的等效辐射功率。
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为本发明一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法实施例提供的流程示意图；
图2为本发明一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法其他实施例提供的流程示意图；
图3为本发明一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列系统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。
如图1所示，本发明一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法实施例提供的流程示意图，包括：
S1、获取人机交界面的信号参数；
S2、根据信号参数建立信号脉冲参数描述模型；
S3、根据信号脉冲参数描述模型计算得出各通道脉冲序列的到达时间、相邻两个脉冲序列之间的重复周期以及占空比；
S4、根据到达时间、重复周期及占空比在各通道脉冲序列中寻找符合阈值的样本数据；
S5、将样本数据穿插进相邻两个脉冲序列之间并形成循环复制信号脉冲序列。
通过对脉冲参数描述模型的建立最终可以实现根据已知的雷达输出特性，在计算机上进行统计，以复制雷达输出过程，且通过该模型实现起来比较简单，能够模拟雷达的功能特性，另外，也能作为数模混合式雷达信号模拟，为信号矢量发生器触发脉冲同步实时的产生波形模拟信号。
需要注意的是，接收人机交互界面设置的各信号参数，包括频率、脉宽、重复周期、幅度、频率类型、重频类型、脉宽类型、信号扫描类型及周期等；
设计简洁、合理的人机交互界面，扫描界面按键，获取操作者输入各信号参数，具体获取流程如图2所示，另外，对各信号分别预置通道，建立信号脉冲参数描述模型；
对于雷达信号可用PDW来描述脉冲的基本特征，下面主要包含频域建模、时域建模以及幅度建模：
1)频域建模
对固定频率信号：
RF1＝RFn其中，RF1表示信号的初始频率，RFn表示信号第N个脉冲的频率。
对于频率捷变，如果捷变范围为B:
RF1＝RFn+rand(0,1)
对于脉组捷变，设频率为M个，S为脉组个数：
Figure BDA0002510709130000051
2)时域建模
对重频固定信号：
PRI1＝PRIn
其中，PRI1表示信号的重复周期初始值，PRIn表示信号第N个脉冲的重复周期。
对于重频参差的雷达信号，设参差数为M，则重复周期为：PRI1，PRI2，…，PRIm。
PRIn＝PRIi i＝N％M
对于重频抖动信号，设抖动范围为△PRI:
PRIn＝PRI1+ΔPRI*rand(0，1)
对于脉组参差信号，设重复周期为M个，S为脉组个数：
PRIn＝PRIi i＝int(NMS)/S)
脉冲到达时间TOA建模
当前脉冲的到达时间与前一个脉冲的到达时间有关，设第N个脉冲的到达时间为TOAn，则有：
TOAn＝TOAn-1+PRIn
幅度建模
设PAn为第N个脉冲的幅度，△T为天线扫描间隔，则：
PAn＝PAn-1+PRIn/△T
PA1＝(Φ/2π+TOA1*M/T)％T
其中，Φ为天线起始角度，T为天线扫描周期，M为天线扫描一周的采样点数，根据信号时域参数分别计算得到各通道脉冲序列的到达时间TOA，并通过将脉冲的到达时间映射到存储地址来完成对脉冲的时域排序；
因为每部信号在一定时间内的脉冲个数不一样，且每次模拟的信号个数也是不确定的，如果按照常规的方法对脉冲按TOA从小到大排序，随着模拟信号的数量增加，算法会非常复杂。这里采用将每部信号的脉冲按TOA映射到存储地址空间，且存储地址分成两段采用乒乓的方式产生脉冲信号；同时按照频域建模对应的相应公式生成每部信号的脉冲频率；同时根据信号方位参数以及扫描类型，按照幅度建模公式分别计算得到各通道脉冲序列的等效辐射功率；根据通道脉冲序列的到达时间、相邻两点间重复周期以及占空比，用时间分配算法在各通道脉冲序列中查找符合距离误差的样本点数据，并将其穿插到相邻脉冲序列之间，形成循环复制样本数据；根据信号处理控制流程，对同时到达的脉冲序列按优先级别进行处理。为了能更真实的模拟密集信号，可对不同通道到达时间重叠的脉冲描述字(PDW)进行舍取，同时统计各信号脉冲丢失率。
由于信号环境中脉冲密度越高，同一时间出现的多个脉冲信号的可能性越大，在计算每部雷达参数时，先计算优先级别低的信号，这样当两部或多部信号脉冲同时到达时，对优先级别低的脉冲进行舍取；对产生的数据样本进行图形化显示以及通过网口下发数据给调试设备进行试验，或模拟信号矢量发生器进行同步实时的波形模拟信号产生。
优选地，在上述任意实施例中，S2具体为：
对各信号分别预置通道，根据信号参数中的频率类型、重频类型及脉宽类型建立信号脉冲参数描述模型。
使模型样本更为全面且后续操作更加便捷。
优选地，在上述任意实施例中，根据信号脉冲参数描述模型计算得出各通道脉冲序列的到达时间，具体为：
根据信号参数中的时域参数计算得到各通道脉冲序列的到达时间，并将到达时间映射到存储地址上，完成对各通道脉冲序列的时域排序。
优选地，在上述任意实施例中，S3还包括：
根据信号参数中的频域参数计算得到各通道脉冲序列的频率。
优选地，在上述任意实施例中，S3还包括：
根据信号参数中的方位参数、扫描类型及周期计算得到所述各通道脉冲序列的等效辐射功率。
如图3所示，一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列系统的实施例提供的结构框架图，包括：
获取模块、用于获取人机交界面的信号参数；
建立模块、用于根据信号参数建立信号脉冲参数描述模型；
计算模块、用于根据信号脉冲参数描述模型计算得出各通道脉冲序列的到达时间、相邻两个脉冲序列之间的重复周期以及占空比；
寻找模块、用于根据到达时间、重复周期及占空比在各通道脉冲序列中寻找符合阈值的样本数据；
生成模块、用于将样本数据穿插进相邻两个脉冲序列之间并形成循环复制信号脉冲序列。
通过对脉冲参数描述模型的建立最终可以实现根据已知的雷达输出特性，在计算机上进行统计，以复制雷达输出过程，且通过该模型实现起来比较简单，能够模拟雷达的功能特性，另外，也能作为数模混合式雷达信号模拟，为信号矢量发生器触发脉冲同步实时的产生波形模拟信号。
优选地，在上述任意实施例中，建立模块具体用于：
对各信号分别预置通道，根据信号参数中的频率类型、重频类型及脉宽类型建立所述信号脉冲参数描述模型。
使模型样本更为全面且后续操作更加便捷。
优选地，在上述任意实施例中，根据信号脉冲参数描述模型计算得出各通道脉冲序列的到达时间，具体为：
根据所述信号参数中的时域参数计算得到所述各通道脉冲序列的到达时间，并将所述到达时间映射到存储地址上，完成对所述各通道脉冲序列的时域排序。
优选地，在上述任意实施例中，计算模块还用于：
根据信号参数中的频域参数计算得到各通道脉冲序列的频率。
优选地，在上述任意实施例中，计算模块还用于：
根据信号参数中的方位参数、扫描类型及周期计算得到各通道脉冲序列的等效辐射功率。
可以理解，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可选实施方式。
需要说明的是，上述各实施例是与在先方法实施例对应的产品实施例，对于产品实施例中各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。
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)

1.一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法，其特征在于，包括：
S1、获取人机交界面的信号参数；
S2、根据所述信号参数建立信号脉冲参数描述模型；
S3、根据所述信号脉冲参数描述模型计算得出各通道脉冲序列的到达时间、相邻两个脉冲序列之间的重复周期以及占空比；
S4、根据所述到达时间、所述重复周期及所述占空比在所述各通道脉冲序列中寻找符合阈值的样本数据；
S5、将所述样本数据穿插进所述相邻两个脉冲序列之间并形成循环复制信号脉冲序列；
其中，所述符合阈值的样本数据为符合距离误差的样本点数据；将所述样本数据穿插进所述相邻两个脉冲序列之间并形成循环复制信号脉冲序列具体为：
通过时间分配算法在任一通道脉冲序列中查找符合距离误差的样本点数据，将所述样本点数据穿插到该通道脉冲序列与相邻序列之间，形成循环复制信号脉冲序列。
2.根据权利要求1所述的一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法，其特征在于，S2具体为：
对各信号分别预置通道，根据所述信号参数中的频率类型、重频类型及脉宽类型建立所述信号脉冲参数描述模型。
3.根据权利要求1所述的一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法，其特征在于，所述根据所述信号脉冲参数描述模型计算得出各通道脉冲序列的到达时间，具体为：
根据所述信号参数中的时域参数计算得到所述各通道脉冲序列的到达时间，并将所述到达时间映射到存储地址上，完成对所述各通道脉冲序列的时域排序。
4.根据权利要求1所述的一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法，其特征在于，S3还包括：
根据所述信号参数中的频域参数计算得到所述各通道脉冲序列的频率。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列方法，其特征在于，S3还包括：
根据所述信号参数中的方位参数、扫描类型及周期计算得到所述各通道脉冲序列的等效辐射功率。
6.一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列系统，其特征在于，包括：
获取模块、用于获取人机交界面的信号参数；
建立模块、用于根据所述信号参数建立信号脉冲参数描述模型；计算模块、用于根据所述信号脉冲参数描述模型计算得出各通道脉冲序列的到达时间、相邻两个脉冲序列之间的重复周期以及占空比；寻找模块、用于根据所述到达时间、所述重复周期及所述占空比在所述各通道脉冲序列中寻找符合阈值的样本数据；
生成模块、用于将所述样本数据穿插进所述相邻两个脉冲序列之间并形成循环复制信号脉冲序列；
其中，所述符合阈值的样本数据为符合距离误差的样本点数据；将所述样本数据穿插进所述相邻两个脉冲序列之间并形成循环复制信号脉冲序列具体为：
通过时间分配算法在任一通道脉冲序列中查找符合距离误差的样本点数据，将所述样本点数据穿插到该通道脉冲序列与相邻序列之间，形成循环复制信号脉冲序列。
7.根据权利要求6所述的一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列系统，其特征在于，建立模块具体用于：
对各信号分别预置通道，根据所述信号参数中的频率类型、重频类型及脉宽类型建立所述信号脉冲参数描述模型。
8.根据权利要求6所述的一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列系统，其特征在于，所述根据所述信号脉冲参数描述模型计算得出各通道脉冲序列的到达时间，具体为：
根据所述信号参数中的时域参数计算得到所述各通道脉冲序列的到达时间，并将所述到达时间映射到存储地址上，完成对所述各通道脉冲序列的时域排序。
9.根据权利要求6所述的一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列系统，其特征在于，计算模块还用于：
根据所述信号参数中的频域参数计算得到所述各通道脉冲序列的频率。
10.根据权利要求6-9任一项所述的一种信号数据模拟器生成信号脉冲序列系统，其特征在于，计算模块还用于：
根据所述信号参数中的方位参数、扫描类型及周期计算得到所述各通道脉冲序列的等效辐射功率。
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