CN112241000B - 一种随机二相码引信信号处理模型 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种随机二相码引信信号处理模型，该仿真模型在simulink仿真软件中搭建。建模过程直观、功能层次清晰。本发明的随机二相码引信信号处理模型，包括脉冲信号发生器(1)、传输模块(2)、目标回波模块(3)、接收模块(4)、时频域检测模块(5)和干扰模块(6)；所述脉冲发射器(1)的输出端分别与传输模块(2)的脉冲输入端以及干扰模块(6)的脉冲输入端相连；传输模块(2)的输出端与目标回波模块(3)的信号输入端相连；目标回波模块(3)的输出端和干扰模块(6)的输出端进行信号合成后与接收模块(4)的信号输入端相连；接收模块(4)的输出端与时频域检测模块(5)的信号输入端相连。
Description
技术领域
本发明属于无线电引信仿真技术领域，特别是一种建模过程直观、功能层次清晰，与实际产品契合度高，可持续迭代优化的随机二相码引信信号处理模型。
背景技术
随着科学技术的迅猛发展，在现代和未来战争中，战场的电磁环境越来越复杂，近炸引信面临的干扰越来越严重，这要求无线电引信不仅要具有良好的探测性能，而且要有良好的抗干扰能力；同时，精确打击有效毁伤也要求引信具有良好的引战配合(定距或定角)性能。随机二相码信号处理系统在抗杂波、抗干扰、反隐身、反辐射这“四抗”方面具有优良的性能，具有理想图钉型模糊函数，具有较高的主旁瓣比，使得配有随机二相码信号处理器的防空导弹引信具有更好的距离截止特性并能发现更小雷达反射面积的目标。同时由于随机二相码信号系统的发射频谱被展宽，即在特定频率上的峰值功率被降低，使得系统工作在“寂静”状态，难以被敌方发现。
因此，对于随机二相码引信信号的处理和分析非常重要。
目前，国内主要从事理论上的研究从形式上来说，最多的是对星载、机载SAR的回波以及环境仿真，ISAR的回波以及环境仿真等。有关人员基于反正场景的SAR回波信号模拟方法和回波数据简易模拟方法等。这些虽然能取得较好的仿真效果，但是测试准备工作量大，运算量大，处理比较繁琐。
因此，现有技术存在的情况是：综合国内情况，特点是搞理论探讨的很多，搞实际硬件制作的非常少，大多讨论的是功能模拟，例如在matlab中用脚本文件实现某些功能，而很难达到实际所需要的仿真逼真度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种随机二相码引信信号处理模型，建模过程直观、功能层次清晰。
实现本发明目的的技术方案为：
一种随机二相码引信信号处理模型，包括：
脉冲信号发生器1，用于产生随机二相码脉冲信号；
传输模块2，用于调制所述随机二相码脉冲信号，得到发射信号；
目标回波模块3，用于给所述发射信号添加信息，产生回波信号；
接收模块4，用于解调输入的目标回波信号；
时频域检测模块5，用于对解调后得到的多普勒信息进行时域和频域的检测，根据时域和频域的检测结果，判定是否存在目标信息；检测结果可以进行引信目标“目标存在信号”的判定；
干扰模块6，用于给引信添加干扰；
所述脉冲发射器1的输出端分别与传输模块2的脉冲输入端以及干扰模块6的脉冲输入端相连；传输模块2的输出端与目标回波模块3的信号输入端相连；目标回波模块3的输出端和干扰模块6的输出端进行信号合成后与接收模块4的信号输入端相连；接收模块4的输出端与时频域检测模块5的信号输入端相连。
与现有技术相比，本发明的显著优点在于：
建模过程直观、功能层次清晰。
本发明应用于无线电引信仿真领域，可模拟仿真脉冲信号的输入，通过传输模块中正弦信号的调制产生随机二相码发射信号，并通过目标回波模块添加多普勒信息、距离延时和距离衰减信息，得到目标回波信号；目标回波信号通过接收模块进行解调，解调后的信号经过带通滤波器滤除通带外的频率，再通过低通滤波器滤除高频信号；最后进入时频域检测模块，频域检测是通过FFT处理再进行恒虚警检测，有效的改善引信的检测性能，时域检测是通过脉冲计数确定验证是否存在目标，两者共同进行引信目标的判定。
附图说明
图1为本发明的随机二相码引信信号处理模型的结构框图。
图2为图1中脉冲发生器模块的结构框图。
图3为图1中传输模块的结构框图。
图4为图1中目标回波模块的结构框图。
图5为图1中接收模块的结构框图。
图6为图1中时频域检测模块的结构框图。
图7为图1中干扰模块的结构框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的随机二相码引信信号处理模型，包括：
脉冲信号发生器1，用于产生随机二相码脉冲信号；
传输模块2，用于调制所述随机二相码脉冲信号，得到发射信号；
目标回波模块3，用于给所述发射信号添加信息，产生回波信号；
接收模块4，用于解调输入的目标回波信号；
时频域检测模块5，用于对解调后得到的多普勒信息进行时域和频域的检测，根据时域和频域的检测结果，判定是否存在目标信息；检测结果可以进行引信目标“目标存在信号”的判定；
干扰模块6，用于给引信添加干扰；
所述脉冲信号发生器1的输出端分别与传输模块2的脉冲输入端以及干扰模块6的脉冲输入端相连；传输模块2的输出端与目标回波模块3的信号输入端相连；目标回波模块3的输出端和干扰模块6的输出端进行信号合成后与接收模块4的信号输入端相连；接收模块4的输出端与时频域检测模块5的信号输入端相连。
图1中的引信信号处理模型工作过程是脉冲信号发生器1产生的周期脉冲信号，到传输模块2中与载波信号进行信号混频，输出调制信号传输到目标回波模块3，添加多普勒信息和延时后，输出目标回波信号到接收模块4，接受模块4输出解调后的信号到时频域检测模块5，模块5对信号分别进行时域和频域的检测，得到启动点信息。
如图2所示，
所述的脉冲信号发生器1包括脉冲发生器11、循环计数器12、序列发生器13、脉冲序列输出14以及随机数序列15；
脉冲发生器11和序列发生器13经过脉冲序列输出14后产生幅度为1，周期为1μs，占空比为10％的周期脉冲信号；
脉冲序列输出14的脉冲信号与产生的随机数序列15相与，得到随机二相码脉冲信号。
脉冲信号发生器1产生一个取值为±1的二元随机序列，取+1和-1概率相同。对常规脉冲多普勒引信脉冲幅度进行随机调制，可得到随机二相码脉冲信号。
如图3所示，
所述的传输模块2包括混频模块21、RCS强度信息模块22；
混频模块21将随机二相码脉冲信号和正弦载波信号的幅度为1，频率为500MHz的载波信号混频得到调制信号；
RCS强度信息模块22给调制信号添加RCS强度，得到随机二相码引信的发射信号；
所述的传输模块2中正弦载波信号的幅度为1，频率为500MHz，载波信号和脉冲信号混频后输出调制信号，再添加RCS强度，得到随机二相码引信的发射信号；
随机二相码脉冲引信模型的发射信号是随机二相码脉冲信号与正弦载波信号进行调制得到的，所以图3的传输模块将脉冲信号与正弦载波信号进行调制，得到引信发射信号。
如图4所示，
所述的目标回波模块3包括多普勒信息模块31、延时模块32；
多普勒信息模块31是根据目标回波延时公式，给引信发射信号添加多普勒信息；
延时模块32是根据目标回波延时公式，给引信添加一定的位置信息的延时，经过距离衰减后得到目标回波信号；
所述的目标回波模块3，调制信号进入目标回波模块，添加多普勒信息后产生目标回波信号。目标回波模块是根据目标回波延时公式，将多普勒信息添加到输入信号中，再添加一定的位置信息的延时。经过距离衰减后得到目标回波信号。
如图5所示，
所述的接收模块4包括距离门41、第一带通滤波器42、低通滤波器43；
距离门41截取有效距离内的目标回波信号；
第一带通滤波器42对添加噪声、干扰和泄漏后的解调信号进行滤波，滤除通带外的频率；
低通滤波器43滤除信号中的高频信号；
所述的接收模块4，目标回波信号通过距离门截取有效的距离，添加噪声、干扰和泄漏后进行解调。解调后的信号经过第一带通滤波器滤除通带外的频率，再通过低通滤波器滤除高频信号。距离门的选通距离为60m。其中第一带通滤波器和低通滤波器的参数需要进行设置。
如图6所示，
所述的时频域检测模块5包括第二带通滤波器51、采样模块52、时域检测模块53；
第二带通滤波器51滤波得到多普勒信息；
采样模块52对多普勒信息进行采样后输出到工作区间进行处理；
时域检测模块对接收到的信号与一定的门限值进行门限比较和脉冲计数，当计数结果大于100时判定检测到了目标信息。
所述的时频域检测模块5，将接收模块的输出信号分为两路，一路到频域检测模块，经过多普勒滤波滤除通带外的信号，滤波后得到多普勒信号，采样后输出采样数据到工作区间，作FFT处理后进行频域恒虚警检测，有效的改善引信的检测性能；另一路到时域检测模块，将信号处理后与一定的门限值进行比较，大于门限值输出幅值为1的脉冲信号，进行脉冲计数，设置为当脉冲的计数值大于100时判定为时域检测到了引信目标信号，输出1。时域和频域检测结果共同进行引信目标的判定。
如图7所示，所述的干扰模块6包括欺骗干扰61、噪声调幅干扰62、扫频干扰63、噪声调频干扰64；
欺骗干扰61包括距离欺骗干扰、速度欺骗干扰和转发式欺骗干扰；
噪声调幅干扰62会影响发射信号的幅值；
扫频干扰63在设置的频率范围内进行扫频干扰；
噪声调频干扰64会影响发射信号的频率。
接收模块添加的干扰需要通过图7的干扰模块产生，包括噪声调幅式干扰、噪声调频式干扰、扫频干扰以及欺骗式干扰。
本发明通过传输模块中正弦信号的调制产生随机二相码发射信号，并通过目标回波模块添加多普勒信息、距离延时和距离衰减信息，得到目标回波信号；目标回波信号通过接收模块进行解调，解调后的信号经过带通滤波器滤除通带外的频率，再通过低通滤波器滤除高频信号；最后进入时频域检测模块，频域检测是通过FFT处理再进行恒虚警检测，有效的改善引信的检测性能，时域检测是通过脉冲计数确定验证是否存在目标，两者共同进行引信目标的判定。本发明通过Simulink构建一种随机二相码引信信号处理模型，可以较好的模拟引信的信号处理过程，建模过程直观、功能层次清晰。
Claims (7)
1.一种随机二相码引信信号处理系统，其特征在于，包括：
脉冲信号发生器(1)，用于产生随机二相码脉冲信号；
传输模块(2)，用于调制所述随机二相码脉冲信号，得到发射信号；
目标回波模块(3)，用于给所述发射信号添加信息，产生回波信号；
接收模块(4)，用于解调输入的目标回波信号；
时频域检测模块(5)，用于对解调后得到的多普勒信息进行时域和频域的检测，根据时域和频域的检测结果，判定是否存在目标信息；
干扰模块(6)，用于给引信添加干扰；
所述脉冲信号发生器(1)的输出端分别与传输模块(2)的脉冲输入端以及干扰模块(6)的脉冲输入端相连；传输模块(2)的输出端与目标回波模块(3)的信号输入端相连；目标回波模块(3)的输出端和干扰模块(6)的输出端进行信号合成后与接收模块(4)的信号输入端相连；接收模块(4)的输出端与时频域检测模块(5)的信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的随机二相码引信信号处理系统，其特征在于：
所述的脉冲信号发生器(1)包括脉冲发生器(11)、循环计数器(12)、序列发生器(13)、脉冲序列输出(14)以及随机数序列(15)；
脉冲发生器(11)和序列发生器(13)经过脉冲序列输出(14)后产生幅度为1，周期为1μs，占空比为10％的周期脉冲信号；
脉冲序列输出(14)的脉冲信号与产生的随机数序列(15)相与，得到随机二相码脉冲信号。
3.根据权利要求2所述的随机二相码引信信号处理系统，其特征在于：
所述的传输模块(2)包括混频模块(21)、RCS强度信息模块(22)；
混频模块(21)将随机二相码脉冲信号和正弦载波信号的幅度为1，频率为500MHz的载波信号混频得到调制信号；
RCS强度信息模块(22)给调制信号添加RCS强度，得到随机二相码引信的发射信号。
4.根据权利要求3所述的随机二相码引信信号处理系统，其特征在于：
所述的目标回波模块(3)包括多普勒信息模块(31)、延时模块(32)；
多普勒信息模块(31)是根据目标回波延时公式，给引信发射信号添加多普勒信息；
延时模块(32)是根据目标回波延时公式，给引信添加一定的位置信息的延时，经过距离衰减后得到目标回波信号。
5.根据权利要求4所述的随机二相码引信信号处理系统，其特征在于：
所述的接收模块(4)包括距离门(41)、第一带通滤波器(42)、低通滤波器(43)；
距离门(41)截取有效距离内的目标回波信号；
第一带通滤波器(42)对添加噪声、干扰和泄漏后的解调信号进行滤波，滤除通带外的频率；
低通滤波器(43)滤除信号中的高频信号。
6.根据权利要求5所述的随机二相码引信信号处理系统，其特征在于：
所述的时频域检测模块(5)包括第二带通滤波器(51)、采样模块(52)、时域检测模块(53)；
第二带通滤波器(51)滤波得到多普勒信息；
采样模块(52)对多普勒信息进行采样后输出到工作区间进行处理；
时域检测模块对接收到的信号与一定的门限值进行门限比较和脉冲计数，当计数结果大于100时判定检测到了目标信息。
7.根据权利要求6所述的随机二相码引信信号处理系统，其特征在于：
所述的干扰模块(6)包括欺骗干扰(61)、噪声调幅干扰(62)、扫频干扰(63)、噪声调频干扰(64)；
欺骗干扰(61)包括距离欺骗干扰、速度欺骗干扰和转发式欺骗干扰；
噪声调幅干扰(62)会影响发射信号的幅值；
扫频干扰(63)在设置的频率范围内进行扫频干扰；
噪声调频干扰(64)会影响发射信号的频率。
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