CN113433516A - 一种多雷达目标信号同步注入系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多雷达目标信号同步注入系统，包括：基准通道延时计算模块、同步通信模块、同步信号滤波模块、同步信号解码模块和目标产生模块；所述基准通道延时计算模块、同步通信模块、同步信号滤波模块、同步信号解码模块和所述目标产生模块依次连接。本发明采用同步的方式对多部雷达同时进行目标回波模拟，使多部雷达侦查到的目标方位和距离一致，实现同一目标在多部雷达方位/距离的高精度一致模拟。
Description
技术领域
本发明属于电子仿真技术领域，特别是涉及一种多雷达目标信号同步注入系统。
背景技术
在指控系统作战全过程训练时，需要同时对多部雷达进行目标回波模拟，以最基本的作战流程为例，需要用2个射频通道同时完成警戒探测系统2部雷达目标回波的模拟，用1个射频通道分时完成火控系统雷达目标回波的模拟。只有当模拟的目标在三个模拟通道中方位/距离一致时，才能保证整个系统融合为一个目标，从而保证作战全过程的训练正常进行。
目标的方位取决于模拟器三个通道天线的放置位置，若固定放置，其一致性可通过设置得到较好的保证，因此目标的一致性取决于三个通道的目标距离一致性。为保证运动目标模拟一致性，即保证各射频通道间信号的同步，传统的方法是由导调控制计算机给各通道下发统一的启动信号，各通道根据启动信号统一开始进行目标模拟。其设备采用异步通讯协议，具有设计简单、抗干扰性强的特点。但因通讯的异步特性，存在各通道启动信号的时间差；同时，由于各通道时钟的不同步，随模拟时间的积累，其不一致性将加大。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种多雷达目标信号同步注入系统，采用同步的方式对多部雷达同时进行目标回波模拟，使多部雷达侦查到的目标方位和距离一致，实现同一目标在多部雷达方位/距离的高精度一致模拟。
为实现上述目的，本发明提出一种多雷达目标信号同步注入系统，包括：基准通道延时计算模块、同步通信模块、同步信号滤波模块、同步信号解码模块和目标产生模块；
基准通道延时计算模块，用于根据航迹信息数据计算基准通道内当前目标信号的距离，并转换成延时值传输给同步通信模块；
同步通信模块，用于将基准通道内的所述延时值传输给多个从通道，其中一个从通道接收到所述延时值后一路送入同步信号滤波模块进行滤波，另一路将所述延时值中的时钟、使能及数据继续向下行通道传送；
同步信号滤波模块，用于将所述延时值进行滤波，剔除传输过程中的各种高频尖脉冲干扰及信号之间的干扰，并将滤波后的延时值送入同步信号解码模块；
同步信号解码模块，用于对滤波后的通信信号进行解码，然后根据所述基准通道提供的解码时钟信号以及相应的解码规则解算出所述基准通道延时计算模块送出的延时值；
目标产生模块，用于根据使能数据和解算出的延时值，以雷达信号的检波脉冲上升沿为定时起点，计到延时值后读取存储的雷达信号并发射，形成目标回波；
所述基准通道延时计算模块、同步通信模块、同步信号滤波模块、同步信号解码模块和所述目标产生模块依次连接。
优选地，所述航迹信息数据，包括：目标个数、每个目标的航迹起始距离、运动速度及终止距离。
优选地，所述基准通道延时计算模块，包括：上位机、DSP和FPGA；所述DSP分别与所述FPGA和所述上位机连接，所述FPGA还与所述同步通信模块连接；
所述上位机，用于发送航迹信息数据给所述DSP；
所述DSP，用于将所述航迹信息数据通过数字储频技术产生器对基准通道内的每个目标的当前距离进行计算，并将当前距离传输给所述FPGA；
所述FPGA，用于将所述当前距离转为延时值传输给所述同步通信模块。
优选地，所述数字储频技术产生器采用定时刷新方式来对所述基准通道内的每个目标的当前距离进行计算，且定时周期为200μs。
优选地，多个所述从通道之间采用串联的连接方式。
优选地，所述基准通道与所述从通道之间采用SPI通信协议进行数据传输，并且均通过时钟、使能和数据三根线连接。
优选地，所述同步信号滤波模块采用频率高于所述同步通信模块的时钟信号作为滤波模块的时钟。
优选地，所述滤波具体流程为：
当检测到低电平中夹杂着高电平且高电平持续时间低于60ns时，被认为是干扰电平，将其拉低；当检测到高电平中夹杂着低电平且低电平持续时间低于60ns时，被认为是干扰电平，将其拉高。
优选地，所述延时值的每一帧数据传输时均添加报文头及报文尾。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明采用高速同步的方式实现了同一目标的模拟回波信号在多部雷达方位距离的高精度仿真；(2)本发明采用串联的方式将多台雷达的同步接口连接起来，只需要改变同步线的连接方式，任意一个通道都能够作为基准通道或从通道；(3)本发明采用串行通信的方式传输延时值，只需时钟、信号、使能三条线，简化了硬件设计；(4)本发明设计了同步信号滤波模块，对收到的串行数据信号先进行滤波再解码，保证了准确率。
综上，本发明采用同步的方式对多部雷达同时进行目标回波模拟，使多部雷达侦查到的目标方位和距离一致，实现同一目标在多部雷达方位/距离的高精度一致模拟。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基准通道延时计算模块组成框图；
图2为本发明同步通信模块电路图；
图3为本发明的同步信号滤波模块电路图；
图4为本发明的同步信号解码模块电路图；
图5为本发明的目标产生模块电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
为保证目标一致性，本发明采用了技术产生器距离控制字同步法，以目标模拟精度要求最高的雷达通道为基准，通过技术产生器对各射频通道中目标的延时值进行同步，实现各通道调制距离一致的控制，保证多通道对超高速目标(13倍音速)距离模拟通道间同步误差小于1米。
本发明提出一种多雷达目标信号同步注入系统，包括：基准通道延时计算模块、同步通信模块、同步信号滤波模块、同步信号解码模块和目标产生模块；
所述基准通道延时计算模块、同步通信模块、同步信号滤波模块、同步信号解码模块和所述目标产生模块依次连接。
(1)基准通道延时计算模块，参照图1所示：该模块由DSP与FPGA共同实现。上位机通过串口向基准通道DSP发送控制内容(航迹信息数据)，包括，目标个数、每个目标的航迹起始距离、运动速度及终止距离。由于FPGA中都是以时钟周期为步进进行工作，因此，DSP需要将收到的距离及速度信息转换成FPGA中的时钟周期数再送入FPGA，即根据上位机给出的航迹的起始距离,终止距离及运动速度，由数字储频技术产生器每200μs计算一次目标当前距离，并转换成延时值送入同步通信模块。
DSP运行时钟为100MHz，模拟目标运动速度跨度较大，覆盖了超高速目标和低速目标，若按DSP时钟周期刷新，一方面会造成目标延时更新值过小，同时还加大同步信号传输带宽。因此，采用DSP定时刷新方式对延时值进行更新，优化后选择定时周期为200μs。
(2)同步通信模块，参照图2所示：其内部包括发送和接收两个部分，用来将基准通道的延时值传送给其他通道，基准通道每间隔200μs刷新一次本通道航迹延时值时，同时触发一次同步通信模块的发送。为了减少通信线的数量，本发明采用SPI通信协议，基准通道和从通道之间只需时钟、使能、及数据三根线即可完成数据的传输，只需要改变同步线的连接方式，任意一个通道都能够作为基准通道或从通道；多通道之间采用串联的方式，从通道接收到基准通道送来的数据后一路送入同步信号滤波模块进行滤波，同时将时钟、使能及数据继续向下行通道传送。
(3)同步信号滤波模块，参照图3所示：对收到的串行信号进行滤波，剔除传输过程中的各种高频尖脉冲干扰及信号之间的干扰。由于设备内部的电磁环境复杂，数据在传输过程中会受到其他信号的干扰，使数据传输的电平带有毛刺。同步信号滤波模块采用频率高于同步通信模块时钟的信号作为滤波模块的时钟，当检测到低电平中夹杂着高电平且高电平持续时间低于60ns时，认为其为干扰电平，将其拉低，同样的，当检测到高电平中夹杂着低电平且低电平持续时间低于60ns时，也认为其为干扰电平，将其拉高。经过滤波后的信号去除了60ns以下的毛刺信号，并且不会影响原本数据的正确性，此时，再将滤波后的数据送入同步信号解码模块。
(4)同步信号解码模块，参照图4所示：对滤波后的通信信号进行解码，由基准通道提供解码时钟信号，根据该时钟信号以及相应的解码规则解出基准通道延时计算模块送出的延时值。同步通信解码模块的输入为经过滤波后的数据信号及SPI的时钟信号。为了保证通信的准确性，每一帧数据传输时都添加了报文头及报文尾，同步信号解码模块解码时根据每个SPI时钟的上升沿对数据信号采样，采样后将每一位数据缓存下来，直到检测到报文头及报文尾，则认为这一帧数据已完整，除去报文头及报文尾之后，按位解析出每个目标的延时值及使能位，送入目标产生模块。
(5)目标产生模块，参照图5所示：该目标产生模块根据每个目标的延时值及使能标志，形成距雷达脉冲一定距离的目标信号，实现目标回波。
航迹模拟最多可以模拟12个目标，基准通道的目标产生模块根据DSP送来的当前延时值及使能信号，以雷达信号的检波脉冲上升沿为定时起点，计到延时值后读取存储的雷达信号并发射，形成空馈目标回波；从通道在同步工作模式下，根据同步信号解码模块得出的基准通道送来的延时值及使能信号，同样以雷达信号的检波脉冲上升沿为定时起点，计到延时值后读取存储的雷达信号并发射，形成目标回波。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种多雷达目标信号同步注入系统，包括：基准通道延时计算模块、同步通信模块、同步信号滤波模块、同步信号解码模块和目标产生模块；
基准通道延时计算模块，用于根据航迹信息数据计算基准通道内当前目标信号的距离，并转换成延时值传输给同步通信模块；
同步通信模块，用于将基准通道内的所述延时值传输给多个从通道，其中一个从通道接收到所述延时值后一路送入同步信号滤波模块进行滤波，另一路将所述延时值中的时钟、使能及数据继续向下行通道传送；
同步信号滤波模块，用于将所述延时值进行滤波，剔除传输过程中的各种高频尖脉冲干扰及信号之间的干扰，并将滤波后的延时值送入同步信号解码模块；
同步信号解码模块，用于对滤波后的通信信号进行解码，然后根据所述基准通道提供的解码时钟信号以及相应的解码规则解算出所述基准通道延时计算模块送出的延时值；
目标产生模块，用于根据使能数据和解算出的延时值，以雷达信号的检波脉冲上升沿为定时起点，计到延时值后读取存储的雷达信号并发射，形成目标回波；
所述基准通道延时计算模块、同步通信模块、同步信号滤波模块、同步信号解码模块和所述目标产生模块依次连接。
2.根据权利要求1所述的多雷达目标信号同步注入系统，其特征在于，所述航迹信息数据，包括：目标个数、每个目标的航迹起始距离、运动速度及终止距离。
3.根据权利要求2所述的多雷达目标信号同步注入系统，其特征在于，所述基准通道延时计算模块，包括：上位机、DSP和FPGA；所述DSP分别与所述FPGA和所述上位机连接，所述FPGA还与所述同步通信模块连接；
所述上位机，用于发送航迹信息数据给所述DSP；
所述DSP，用于将所述航迹信息数据通过数字储频技术产生器对基准通道内的每个目标的当前距离进行计算，并将当前距离传输给所述FPGA；
所述FPGA，用于将所述当前距离转为延时值传输给所述同步通信模块。
4.根据权利要求3所述的多雷达目标信号同步注入系统，其特征在于，所述数字储频技术产生器采用定时刷新方式来对所述基准通道内的每个目标的当前距离进行计算，且定时周期为200μs。
5.根据权利要求1所述的多雷达目标信号同步注入系统，其特征在于，多个所述从通道之间采用串联的连接方式。
6.根据权利要求1所述的多雷达目标信号同步注入系统，其特征在于，所述基准通道与所述从通道之间采用SPI通信协议进行数据传输，并且均通过时钟、使能和数据三根线连接。
7.根据权利要求1所述的多雷达目标信号同步注入系统，其特征在于，所述同步信号滤波模块采用频率高于所述同步通信模块的时钟信号作为滤波模块的时钟。
8.根据权利要求1所述的多雷达目标信号同步注入系统，其特征在于，所述滤波具体流程为：
当检测到低电平中夹杂着高电平且高电平持续时间低于60ns时，被认为是干扰电平，将其拉低；当检测到高电平中夹杂着低电平且低电平持续时间低于60ns时，被认为是干扰电平，将其拉高。
9.根据权利要求1所述的多雷达目标信号同步注入系统，其特征在于，所述延时值的每一帧数据传输时均添加报文头及报文尾。
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