CN113534073A - 一种基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器及方法,该模拟器包括回波仿真计算单元、便携式模拟主机，便携式模拟主机包括主机板、接口板、高性能计算存储板、基带回波信号产生与调制板和射频板，射频板包括时钟频率源单元、上/下变频通道单元，基带回波信号产生与调制板包括A/D转换及DDC单元、目标信息调制单元和DUC及D/A转换单元。回波仿真计算单元解算生成目标调制信息，便携式模拟主机根据模拟器天线的接收信号和目标调制信息卷积处理后得到目标回波信号，经模拟器天线向外辐射。本发明把分散的主机板、接口板、高性能计算存储板、基带回波信号产生与调制板和射频板集成到一起，集成度高又方便携带转场测试。

Description

一种基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器及方法

技术领域

本发明属于着陆测量雷达技术领域，特别是一种基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器及方法。

背景技术

着陆测量雷达采用脉冲/线性调频体制进行对地径向距离测量，采用双程多普勒进行对地径向速度测量，为着陆器提供相对于地外天体表面的距离与速度信息，确保着陆精度和安全。为了能够全面考核着陆测量雷达的测量功能和性能，现有的模拟器显得笨重且集成度不高。为了方便模拟器能够转场测试，需研制一台便携式、高集成度的模拟器。

发明内容

本申请提供一种基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器及方法，其能够解决一般模拟器笨重且集成度不高的问题。

有鉴于此，本发明提供一种基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器，其特征在于，包括：

回波仿真计算单元，用于获取星体表面目标调制信息，按照星体表面照射范围进行网格划分，每个网格按照独立散射点进行星体表面目标调制信息计算；

主机板，用于接收所述星体表面目标调制信息，进行显控处理，将所述星体表面目标调制信息批处理通过接口板加载至高性能计算存储板，选择相应的测试工况星体表面目标调制信息，并由显控软件控制模拟器开始进行模拟，在模拟过程中，显控软件实时通过接口板回读正在模拟的星体表面目标调制信息，并进行显示；

射频板，用于接收所述接口板的发射/接收衰减，同时通过模拟器天线接收着陆雷达的射频发射信号，根据所述接收的着陆雷达的射频发射信号，进行处理，得到着陆雷达的回波信号，所述着陆雷达的回波信号经过模拟器天线对外辐射；

基带回波信号产生与调制板，用于接收所述射频板经过A/D采样和数字下变频处理得到基带数字信号，按照信号模式数据实时读取所述星体表面目标调制信息，所述基带回波信号在延迟信息的控制下先完成信号延迟处理，再采用卷积结构实现星体表面回波速度信息调制，得到多距离门带扩展谱调制的基带回波信号，根据所述基带回波信号经过数字上变频和D/A转换，得到带有着陆雷达调制信息的中频回波信号。

进一步地，所述射频板包括：时钟频率源单元，所述时钟频率源单元输出时钟信号至下变频通道单元、上变频通道单元和基带回波信号产生与调制板，用于接收所述接口板的发射/接收衰减，同时通过模拟器天线接收着陆雷达的射频发射信号，根据所述接收的着陆雷达的射频发射信号，完成接收信号衰减及下变频处理，得到中频接收信号；根据基带回波信号产生与调制板产生的带有着陆雷达调制信息的中频回波信号，完成上变频和发射信号衰减，得到所述着陆雷达的回波信号。

进一步地，所述基带回波信号产生与调制板包括：目标信息调制单元，所述目标信息调制单元与高性能计算存储板、A/D转换及DDC单元、DUC及D/A转换单元相连接，每周期目标信息调制单元读取高性能计算存储板存储的目标调制信息，将其调制在A/D转换及DDC单元生成的数字下变频信号上，调制后的数字信号通过DUC及D/A转换单元得到调制后的模拟信号，所述基带回波信号产生与调制板的DUC及D/A转换单元得到的调制后模拟信号输出至射频板的上变频通道单元。

进一步地，所述模拟器天线与所述射频板相连接，所述模拟器天线的接收信号输出至射频板的下变频通道单元。

进一步地，所述接口板将目标调制信息输出至高性能计算存储板，以及将目标回波的信号强度信息输出至射频板，同时接收被测设备的信号模式数据和同步控制信号。

进一步地，所述接口板还接收待测设备的指令并作出响应。

进一步地，所述时钟频率源单元输入被测设备的时钟信号，以与被测设备的同步。

进一步地，所述高性能计算存储板采用以Xilinx公司Virtex-6 SX系列FPGA为核心节点、基于cPCI总线结构的信号处理板。

进一步地，所述基带回波信号产生与调制板集成2片XC6VSX315T，每片内嵌1344/2016个硬乘法器。

本发明的另一目的在于提供一种基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟方法，其特征在于，包括：

获取星体表面目标调制信息，按照星体表面照射范围进行网格划分，每个网格按照独立散射点进行星体表面目标调制信息计算；

接收所述星体表面目标调制信息，进行显控处理，将所述星体表面目标调制信息批处理通过接口板加载至高性能计算存储板，选择相应的测试工况星体表面目标调制信息，并由显控软件控制模拟器开始进行模拟，在模拟过程中，显控软件实时通过接口板回读正在模拟的星体表面目标调制信息，并进行显示；

将所述接口板的发射/接收进行衰减，同时通过模拟器天线接收着陆雷达的射频发射信号，根据所述接收的着陆雷达的射频发射信号，进行处理，得到着陆雷达的回波信号，所述着陆雷达的回波信号经过模拟器天线对外辐射；

接收所述射频板经过A/D采样和数字下变频处理得到基带数字信号，按照信号模式数据实时读取所述星体表面目标调制信息，所述基带回波信号在延迟信息的控制下先完成信号延迟处理，再采用卷积结构实现星体表面回波速度信息调制，得到多距离门带扩展谱调制的基带回波信号，根据所述基带回波信号经过数字上变频和D/A转换，得到带有着陆雷达调制信息的中频回波信号。

本发明实现了以下显著的有益效果：

实现简单，包括：回波仿真计算单元，用于获取星体表面目标调制信息，按照星体表面照射范围进行网格划分，每个网格按照独立散射点进行星体表面目标调制信息计算；主机板，用于接收所述星体表面目标调制信息，进行显控处理，将所述星体表面目标调制信息批处理通过接口板加载至高性能计算存储板，选择相应的测试工况星体表面目标调制信息，并由显控软件控制模拟器开始进行模拟，在模拟过程中，显控软件实时通过接口板回读正在模拟的星体表面目标调制信息，并进行显示；射频板，用于接收所述接口板的发射/接收衰减，同时通过模拟器天线接收着陆雷达的射频发射信号，根据所述接收的着陆雷达的射频发射信号，进行处理，得到着陆雷达的回波信号，所述着陆雷达的回波信号经过模拟器天线对外辐射；基带回波信号产生与调制板，用于接收所述射频板经过A/D采样和数字下变频处理得到基带数字信号，按照信号模式数据实时读取所述星体表面目标调制信息，所述基带回波信号在延迟信息的控制下先完成信号延迟处理，再采用卷积结构实现星体表面回波速度信息调制，得到多距离门带扩展谱调制的基带回波信号，根据所述基带回波信号经过数字上变频和D/A转换，得到带有着陆雷达调制信息的中频回波信号。着陆测量回波模拟器采用一体机机箱结构，把分散的主机板、接口板、高性能计算存储板、基带回波信号产生与调制板和射频板集成到一起，集成度高又方便携带转场测试。

附图说明

图1为本发明的基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器组成示意图。

附图标记示意

1.回波仿真计算单元 2.便携式模拟主机 3.模拟器天线 4.主机板 5.接口板 6.高性能计算存储板 7.基带回波信号产生与调制板 8.射频板 9.时钟频率源单元 10.下变频通道单元 11.上变频通道单元 12.A/D转换及DDC单元 13.目标信息调制单元 14.DUC及D/A转换单元

具体实例方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。

虽然该发明可以以多种形式的修改和替换来扩展，说明书中也列出了一些具体的实施图例并进行详细阐述。应当理解的是，发明者的出发点不是将该发明限于所阐述的特定实施例，正相反，发明者的出发点在于保护所有给予由本权利声明定义的精神或范围内进行的改进、等效替换和修改。同样的元模块件号码可能被用于所有附图以代表相同的或类似的部分。

请参照图1，本发明的一种基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器，包括：

回波仿真计算单元，用于获取星体表面目标调制信息，按照星体表面照射范围进行网格划分，每个网格按照独立散射点进行星体表面目标调制信息计算；

主机板，用于接收所述星体表面目标调制信息，进行显控处理，将所述星体表面目标调制信息批处理通过接口板加载至高性能计算存储板，选择相应的测试工况星体表面目标调制信息，并由显控软件控制模拟器开始进行模拟，在模拟过程中，显控软件实时通过接口板回读正在模拟的星体表面目标调制信息，并进行显示；

射频板，用于接收所述接口板的发射/接收衰减，同时通过模拟器天线接收着陆雷达的射频发射信号，根据所述接收的着陆雷达的射频发射信号，进行处理，得到着陆雷达的回波信号，所述着陆雷达的回波信号经过模拟器天线对外辐射；

基带回波信号产生与调制板，用于接收所述射频板经过A/D采样和数字下变频处理得到基带数字信号，按照信号模式数据实时读取所述星体表面目标调制信息，所述基带回波信号在延迟信息的控制下先完成信号延迟处理，再采用卷积结构实现星体表面回波速度信息调制，得到多距离门带扩展谱调制的基带回波信号，根据所述基带回波信号经过数字上变频和D/A转换，得到带有着陆雷达调制信息的中频回波信号。

在本申请的一种实施例中，具体地，所述射频板包括：时钟频率源单元，所述时钟频率源单元输出时钟信号至下变频通道单元、上变频通道单元和基带回波信号产生与调制板，用于接收所述接口板的发射/接收衰减，同时通过模拟器天线接收着陆雷达的射频发射信号，根据所述接收的着陆雷达的射频发射信号，完成接收信号衰减及下变频处理，得到中频接收信号；根据基带回波信号产生与调制板产生的带有着陆雷达调制信息的中频回波信号，完成上变频和发射信号衰减，得到所述着陆雷达的回波信号。

在本申请的一种实施例中，具体地，所述基带回波信号产生与调制板包括：目标信息调制单元，所述目标信息调制单元与高性能计算存储板、A/D转换及DDC单元、DUC及D/A转换单元相连接，每周期目标信息调制单元读取高性能计算存储板存储的目标调制信息，将其调制在A/D转换及DDC单元生成的数字下变频信号上，调制后的数字信号通过DUC及D/A转换单元得到调制后的模拟信号，所述基带回波信号产生与调制板的DUC及D/A转换单元得到的调制后模拟信号输出至射频板的上变频通道单元。

在本申请的一种实施例中，具体地，所述模拟器天线与所述射频板相连接，所述模拟器天线的接收信号输出至射频板的下变频通道单元。

在本申请的一种实施例中，具体地，所述接口板将目标调制信息输出至高性能计算存储板，以及将目标回波的信号强度信息输出至射频板，同时接收被测设备的信号模式数据和同步控制信号。

在本申请的一种实施例中，具体地，所述接口板还接收待测设备的指令并作出响应。

在本申请的一种实施例中，具体地，所述时钟频率源单元输入被测设备的时钟信号，以与被测设备的同步。

在本申请的一种实施例中，具体地，所述高性能计算存储板采用以Xilinx公司Virtex-6 SX系列FPGA为核心节点、基于cPCI总线结构的信号处理板。

在本申请的一种实施例中，具体地，所述基带回波信号产生与调制板集成2片XC6VSX315T，每片内嵌1344/2016个硬乘法器。

本发明的另一目的在于提供一种基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟方法，其特征在于，包括：

获取星体表面目标调制信息，按照星体表面照射范围进行网格划分，每个网格按照独立散射点进行星体表面目标调制信息计算；

接收所述星体表面目标调制信息，进行显控处理，将所述星体表面目标调制信息批处理通过接口板加载至高性能计算存储板，选择相应的测试工况星体表面目标调制信息，并由显控软件控制模拟器开始进行模拟，在模拟过程中，显控软件实时通过接口板回读正在模拟的星体表面目标调制信息，并进行显示；

将所述接口板的发射/接收进行衰减，同时通过模拟器天线接收着陆雷达的射频发射信号，根据所述接收的着陆雷达的射频发射信号，进行处理，得到着陆雷达的回波信号，所述着陆雷达的回波信号经过模拟器天线对外辐射；

接收所述射频板经过A/D采样和数字下变频处理得到基带数字信号，按照信号模式数据实时读取所述星体表面目标调制信息，所述基带回波信号在延迟信息的控制下先完成信号延迟处理，再采用卷积结构实现星体表面回波速度信息调制，得到多距离门带扩展谱调制的基带回波信号，根据所述基带回波信号经过数字上变频和D/A转换，得到带有着陆雷达调制信息的中频回波信号。

作为具体的实施例，本发明的一种基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器，包括：回波仿真计算单元、便携式模拟主机和模拟器天线，便携式模拟主机包括主机板、接口板、高性能计算存储板、基带回波信号产生与调制板和射频板，射频板包括时钟频率源单元、下变频通道单元和上变频通道单元，基带回波信号产生与调制板包括A/D转换及DDC(Digital Down Converter)单元、目标信息调制单元和DUC(Digital Up Converter)及D/A转换单元，其中：

所述回波仿真计算单元生成的目标调制信息输出至便携式模拟主机的主机板。

所述主机板的显控软件将目标调制信息输出至接口板。

所述接口板与高性能计算存储板和射频板连接，接口板将目标调制信息输出至高性能计算存储板，接口板也将目标回波的信号强度信息输出至射频板，接口板也接收被测设备的信号模式数据和同步控制信号，接口板的功能还可扩展，可接收待测设备的指令并作出响应。

所述模拟器天线与射频板相连接，其中模拟器天线的接收信号输出至射频板的下变频通道单元，射频板的上变频通道单元的发射信号输出至模拟器天线。

所述射频板的下变频通道单元的模拟信号输出至基带回波信号产生与调制板的A/D转换及DDC单元。

所述基带回波信号产生与调制板的目标信息调制单元与高性能计算存储板和基带回波信号产生与调制板的A/D转换及DDC单元、DUC及D/A转换单元相连接，每周期目标信息调制单元读取高性能计算存储板存储的目标调制信息，将其调制在A/D转换及DDC单元生成的数字下变频信号上，调制后的数字信号通过DUC及D/A转换单元得到调制后的模拟信号。

所述基带回波信号产生与调制板的DUC及D/A转换单元得到的调制后模拟信号输出至射频板的上变频通道单元。

所述射频板的时钟频率源单元输出时钟信号至射频板的下变频通道单元、上变频通道单元和基带回波信号产生与调制板，射频板的时钟频率源单元也可扩展，可输入被测设备的时钟信号，完成与被测设备的同步。

所述便携式模拟主机采用一体机机箱结构，把分散的主机板、接口板、高性能计算存储板、基带回波信号产生与调制板和射频板集成到一起。

在本申请的一种实施例中，具体地，回波仿真计算单元高速解算星体表面目标调制信息。星体表面回波是其天线波束照射范围内所有散射点回波信息的叠加。由于不同散射点回波幅度、延迟以及相位等存在差异，因而必须对波束的星体表面照射范围进行网格划分，每个网格按照独立散射点进行回波信息计算，回波信息包括迟信息和回波调制IQ数据。最后对不同散射点回波累加后得到模拟着陆雷达回波信号。回波仿真计算单元不但能够模拟地外天体的地形地貌，包括平整地形、宏观起伏地形、微起伏地形、陨石坑地形和石块地形，也能模拟着陆雷达的各种着陆轨迹。

在本申请的一种实施例中，具体地，主机板上运行显控软件，通过显控软件可以将多达200GBytes的星体表面目标调制信息批处理通过接口板加载至高性能计算存储板，进行模拟时，选择相应的测试工况星体表面目标调制信息，并由显控软件控制模拟器开始进行模拟，在模拟过程中，显控软件也实时通过接口板回读正在模拟的星体表面目标调制信息，并进行显示。显控软件通过接口板控制射频板上的接收信号强度和发射信号强度，可以按照雷达方程进行控制，也可以按照固定衰减进行控制。接口板也可以响应被测设备的其他测试指令和信号。

在本申请的一种实施例中，具体地，被测设备输出参考频率同步着陆测量雷达回波模拟器的时钟频率源单元，同步完成后，着陆测量雷达回波模拟器的信号与被测设备的信号是相参的。

在本申请的一种实施例中，具体地，模拟器天线接收信号经过下变频通道单元完成接收信号强度的功率调整，功率调整既可以通过雷达方程实现，也可以通过衰减固定值实现，以此模拟经过空间衰减的接收信号。接收信号经下变频得到模拟中频信号，模拟中频信号经过A/D采样和数字正交下变频得到基带接收数字信号。

在本申请的一种实施例中，具体地，在接口板检测到被测设备发送的同步控制信号的上升沿后，且接收被测设备的信号模式数据，目标信息调制单元按照信号模式数据实时读取高性能计算存储板的星体表面目标调制信息，星体表面目标调制信息包括延迟信息和回波调制IQ数据。基带接收数字信号在延迟信息的控制下先完成信号延迟，再采用卷积结构实现星体表面回波信息调制，回波仿真计算单元完成多距离门调制信息计算，由于每个距离门的多普勒谱宽相对较窄，计算时可以采用较低的采样率，在目标信息调制单元内进行实时内插后与基带接收数字信号进行多路并行复乘，得到多距离门带扩展谱调制的基带回波信号。

在本申请的一种实施例中，具体地，基带回波信号经过正交上变频处理得到回波中频数字信号，再经D/A转换，得到回波中频模拟信号。回波中频模拟信号经过上变频通道单元的上变频处理，得到回波射频发射信号，再经发射信号强度的功率调整，功率调整既可以通过雷达方程实现，也可以通过衰减固定值实现，以此模拟经过空间衰减的回波射频发射信号。经过功率调整的回波射频发射信号经模拟器天线向外辐射。

作为具体的实施例，本发明包括：回波仿真计算单元，用于获取星体表面目标调制信息，按照星体表面照射范围进行网格划分，每个网格按照独立散射点进行星体表面目标调制信息计算，所述目标调制信息包括迟信息和回波调制IQ数据，以及模拟地外天体的地形地貌。

主机板，用于接收所述星体表面目标调制信息，进行显控处理，将多达200GBytes的星体表面目标调制信息批处理通过接口板加载至高性能计算存储板，进行显控处理时，选择相应的测试工况星体表面目标调制信息，并由显控软件控制模拟器开始进行模拟，在模拟过程中，显控软件也实时通过接口板回读正在模拟的星体表面目标调制信息，并进行显示。

射频板，用于接收接口板的发射/接收衰减，同时通过模拟器天线接收着陆雷达的射频发射信号，根据所述接收的着陆雷达的射频发射信号，完成接收信号衰减及下变频处理，得到中频接收信号；根据基带回波信号产生与调制板产生的带有着陆雷达调制信息的中频回波信号，完成上变频和发射信号衰减，得到着陆雷达的回波信号，所述着陆雷达的回波信号经过模拟器天线对外辐射。

基带回波信号产生与调制板，接收射频板经过A/D采样和数字下变频处理得到基带数字信号，按照信号模式数据实时读取高性能计算存储板的星体表面目标调制信息，基带数字信号在延迟信息的控制下先完成信号延迟处理，再采用卷积结构实现星体表面回波速度信息调制，得到多距离门带扩展谱调制的基带回波信号，根据所述基带回波信号经过数字上变频和D/A转换，得到带有着陆雷达调制信息的中频回波信号。

请参照图1，本发明的基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器包括：回波仿真计算单元1、便携式模拟主机2和模拟器天线3，便携式模拟主机2包括主机板4、接口板5、高性能计算存储板6、基带回波信号产生与调制板7和射频板8，射频板8包括时钟频率源单元9、下变频通道单元10和上变频通道单元11，基带回波信号产生与调制板7包括A/D转换及DDC(Digital Down Converter)单元12、目标信息调制单元13和DUC(Digital UpConverter)及D/A转换单元14，其中：

作为具体的实施例，所述回波仿真计算单元1生成的目标调制信息输出至便携式模拟主机2的主机板4。

作为具体的实施例，所述主机板4的显控软件将目标调制信息输出至接口板5。

作为具体的实施例，所述接口板5与高性能计算存储板6和射频板8连接，接口板5将目标调制信息输出至高性能计算存储板6，接口板5也将目标回波的信号强度信息输出至射频板8，接口板5也接收被测设备的信号模式数据和同步控制信号，接口板5的功能还可扩展，可接收待测设备的指令并作出响应。

作为具体的实施例，所述模拟器天线3与射频板8相连接，其中模拟器天线3的接收信号输出至射频板8的下变频通道单元10，射频板8的上变频通道单元11的发射信号输出至模拟器天线3。

作为具体的实施例，所述射频板8的下变频通道单元10的模拟信号输出至基带回波信号产生与调制板7的A/D转换及DDC单元12。

作为具体的实施例，所述基带回波信号产生与调制板7的目标信息调制单元13与高性能计算存储板6和基带回波信号产生与调制板7的A/D转换及DDC单元12、DUC及D/A转换单元14相连接，每周期目标信息调制单元13读取高性能计算存储板6存储的目标目标调制信息，将其调制在A/D转换及DDC单元12生成的数字下变频信号上，调制后的数字信号通过DUC及D/A转换单元14得到调制后的模拟信号。

作为具体的实施例，所述基带回波信号产生与调制板7的DUC及D/A转换单元14得到的调制后模拟信号输出至射频板8的上变频通道单元11；

作为具体的实施例，所述射频板8的时钟频率源单元9输出时钟信号至射频板8的下变频通道单元10、上变频通道单元11和基带回波信号产生与调制板7，射频板8的时钟频率源单元9也可扩展，可输入被测设备的时钟信号，完成与被测设备的同步。

作为具体的实施例，所述便携式模拟主机2采用一体机机箱结构，把分散的主机板4、接口板5、高性能计算存储板6、基带回波信号产生与调制板7和射频板8集成到一起。

作为具体的实施例，在接口板检测到被测设备发送的同步控制信号的上升沿后，且接收被测设备的信号模式数据，目标信息调制单元按照信号模式数据实时读取高性能计算存储板的星体表面目标调制信息，星体表面目标调制信息包括延迟信息和回波调制IQ数据。基带接收数字信号在延迟信息的控制下先完成信号延迟，再采用卷积结构实现星体表面回波信息调制，回波仿真计算单元完成多距离门调制信息计算，由于每个距离门的多普勒谱宽相对较窄，计算时可以采用较低的采样率，在目标信息调制单元内进行实时内插后与基带接收数字信号进行多路并行复乘，得到多距离门带扩展谱调制的基带回波信号。

作为具体的实施例，基带回波信号经过正交上变频处理得到回波中频数字信号，再经D/A转换，得到回波中频模拟信号。回波中频模拟信号经过上变频通道单元的上变频处理，得到回波射频发射信号，再经发射信号强度的功率调整，功率调整既可以通过雷达方程实现，也可以通过衰减固定值实现，以此模拟经过空间衰减的回波射频发射信号。经过功率调整的回波射频发射信号经模拟器天线向外辐射。

在一个实施例中，回波仿真计算单元1功能：高速解算星体表面目标调制信息。星体表面回波是其天线波束照射范围内所有散射点回波信息的叠加。由于不同散射点回波幅度、延迟以及相位等存在差异，因而必须对波束的星体表面照射范围进行网格划分，每个网格按照独立散射点进行回波信息计算，回波信息包括迟信息和回波调制IQ数据。最后对不同散射点回波累加后得到模拟着陆雷达回波信号。回波仿真计算单元1不但能够模拟地外天体的地形地貌，包括平整地形、宏观起伏地形、微起伏地形、陨石坑地形和石块地形，也能模拟着陆雷达的各种着陆轨迹。星体表面目标调制信息计算属于大规模密集型计算，独立散射点的网格数量巨大，且各个散射网格的计算相互独立，非常适合于使用GPU加速实现，可以大大缩短计算时间。回波仿真计算单元1采用CPU和GPU协同加速处理，回波仿真计算单元1的载体采用基于超微主板的高性能工作站，GPU采用NVIDIA公司的Tesla K20C专业计算卡，它采用基于Kepler架构的GK110核心，共有2496个CUDACores，处理时钟706MHz，显存容量达到5GB，访存带宽208GB/s。

在一个实施例中，主机板4功能：在主机板4上运行显控软件，通过显控软件可以将多达200GBytes的星体表面目标调制信息批处理通过接口板5加载至高性能计算存储板6，进行模拟时，选择相应的测试工况星体表面目标调制信息，并由显控软件控制模拟器开始进行模拟，在模拟过程中，显控软件也实时通过接口板5回读正在模拟的星体表面目标调制信息，并进行显示。显控软件通过接口板5控制射频板8上的接收信号强度和发射信号强度，可以按照雷达方程进行控制，也可以按照固定衰减进行控制。接口板5也可以响应被测设备的其他测试指令和信号。主机板4采用研华的3392单板机，芯片采用2.0GHz，4M二级缓存的英特尔Core 2Duo处理器，最大支持4GB的SO-DIMM内存。MIC-3392支持PCI Express技术，具有最大的传输吞吐量，板上可以达到最大6.4GB/s传输速率。

在一个实施例中，被测设备输出参考频率同步着陆测量雷达回波模拟器的时钟频率源单元9，同步完成后，着陆测量雷达回波模拟器的信号与被测设备的信号是相参的。

在一个实施例中，模拟器天线3接收信号经过下变频通道单元10完成接收信号强度的功率调整，功率调整既可以通过雷达方程实现，也可以通过衰减固定值实现，以此模拟经过空间衰减的接收信号。接收信号经下变频得到模拟中频信号，模拟中频信号经过A/D采样和数字正交下变频得到基带接收数字信号，其中A/D采样可达2.8GSPS、分辨率10bit，支持高达800MHz大带宽的模拟信号采集。

在一个实施例中，基带回波信号产生与调制板7功能：在接口板5检测到被测设备发送的同步控制信号的上升沿后，且接收被测设备的信号模式数据，目标信息调制单元13按照信号模式数据实时读取高性能计算存储板6的星体表面目标调制信息，星体表面目标调制信息包括延迟信息和回波调制IQ数据。基带接收数字信号在延迟信息的控制下先完成信号延迟，再采用卷积结构实现星体表面回波信息调制，回波仿真计算单元1完成多距离门调制信息计算，由于每个距离门的多普勒谱宽相对较窄，计算时可以采用较低的采样率，在目标信息调制单元13内进行实时内插后与基带接收数字信号进行多路并行复乘，得到多距离门带扩展谱调制的基带回波信号。高性能计算存储板6以Xilinx公司Virtex-6 SX系列FPGA为核心节点、基于cPCI总线结构的信号处理板，适用于雷达、电子对抗等需要进行高性能并行计算、大带宽数据吞吐的应用场合。基带回波信号产生与调制板7采用以Xilinx公司Virtex-6 SX系列FPGA为核心节点的DRFM板。高性能计算存储板6和基带回波信号产生与调制板7各集成2片XC6VSX315T，每片内嵌1344/2016个硬乘法器，有利于大量的卷积运算，每片FPGA采用RapidLink、GTX实现板内、板间大带宽数据传输。高性能计算存储板6片外采用576Mbits存储容量的QDRII SRAM，以及16GB存储容量的DDR3L SDRAM。基带回波信号产生与调制板7片外采用288Mbits存储容量的QDRII SRAM。

在一个实施例中，基带回波信号经过正交上变频处理得到回波中频数字信号，再经D/A转换，得到回波中频模拟信号。回波中频模拟信号经过上变频通道单元11的上变频处理，得到回波射频发射信号，再经发射信号强度的功率调整，功率调整既可以通过雷达方程实现，也可以通过衰减固定值实现，以此模拟经过空间衰减的回波射频发射信号。经过功率调整的回波射频发射信号经模拟器天线3向外辐射。其中D/A转换可达2.8GSPS、分辨率14bit，支持高达800MHz大带宽的数模信号转换。

综上，根据本发明实施例的技术方案采用一体机机箱结构，把分散的主机板4、接口板5、高性能计算存储板6、基带回波信号产生与调制板7和射频板8集成到一起，集成度高又方便携带转场测试。

从以上描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下的技术效果：

实现简单，包括：回波仿真计算单元，用于获取星体表面目标调制信息，按照星体表面照射范围进行网格划分，每个网格按照独立散射点进行星体表面目标调制信息计算；主机板，用于接收所述星体表面目标调制信息，进行显控处理，将所述星体表面目标调制信息批处理通过接口板加载至高性能计算存储板，选择相应的测试工况星体表面目标调制信息，并由显控软件控制模拟器开始进行模拟，在模拟过程中，显控软件实时通过接口板回读正在模拟的星体表面目标调制信息，并进行显示；射频板，用于接收所述接口板的发射/接收衰减，同时通过模拟器天线接收着陆雷达的射频发射信号，根据所述接收的着陆雷达的射频发射信号，进行处理，得到着陆雷达的回波信号，所述着陆雷达的回波信号经过模拟器天线对外辐射；基带回波信号产生与调制板，用于接收所述射频板经过A/D采样和数字下变频处理得到基带数字信号，按照信号模式数据实时读取所述星体表面目标调制信息，所述基带回波信号在延迟信息的控制下先完成信号延迟处理，再采用卷积结构实现星体表面回波速度信息调制，得到多距离门带扩展谱调制的基带回波信号，根据所述基带回波信号经过数字上变频和D/A转换，得到带有着陆雷达调制信息的中频回波信号。着陆测量回波模拟器采用一体机机箱结构，把分散的主机板、接口板、高性能计算存储板、基带回波信号产生与调制板和射频板集成到一起，集成度高又方便携带转场测试。

以上描述了本发明的技术构思及根据本发明技术构思的实施例。本领域技术人员在阅读说明书及实践这里给出的实施例后，将容易想到本发明的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化。这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未说明的本领域中的公知常识或者惯用技术手段。说明书和实施例仅为示例性的，本发明的保护范围由权利要求限定。应当理解，本发明并不局限于上面已经描述及在附图中示出的内容，本领域技术人员可以在不脱离本申请公开的范围内进行各种修改和变型。

Claims (10)

1.一种基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器，其特征在于，包括：

回波仿真计算单元，用于获取星体表面目标调制信息，按照星体表面照射范围进行网格划分，每个网格按照独立散射点进行星体表面目标调制信息计算；

主机板，用于接收所述星体表面目标调制信息，进行显控处理，将所述星体表面目标调制信息批处理通过接口板加载至高性能计算存储板，选择相应的测试工况星体表面目标调制信息，并由显控软件控制模拟器开始进行模拟，在模拟过程中，显控软件实时通过接口板回读正在模拟的星体表面目标调制信息，并进行显示；

射频板，用于接收所述接口板的发射/接收衰减，同时通过模拟器天线接收着陆雷达的射频发射信号，根据所述接收的着陆雷达的射频发射信号，进行处理，得到着陆雷达的回波信号，所述着陆雷达的回波信号经过模拟器天线对外辐射；

基带回波信号产生与调制板，用于接收所述射频板经过A/D采样和数字下变频处理得到基带数字信号，按照信号模式数据实时读取所述星体表面目标调制信息，所述基带回波信号在延迟信息的控制下先完成信号延迟处理，再采用卷积结构实现星体表面回波速度信息调制，得到多距离门带扩展谱调制的基带回波信号，根据所述基带回波信号经过数字上变频和D/A转换，得到带有着陆雷达调制信息的中频回波信号。

2.根据权利要求1所述的基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器，其特征在于，所述射频板包括：时钟频率源单元，所述时钟频率源单元输出时钟信号至下变频通道单元、上变频通道单元和基带回波信号产生与调制板，用于接收所述接口板的发射/接收衰减，同时通过模拟器天线接收着陆雷达的射频发射信号，根据所述接收的着陆雷达的射频发射信号，完成接收信号衰减及下变频处理，得到中频接收信号；根据基带回波信号产生与调制板产生的带有着陆雷达调制信息的中频回波信号，完成上变频和发射信号衰减，得到所述着陆雷达的回波信号。

3.根据权利要求2所述的基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器，其特征在于，所述基带回波信号产生与调制板包括：目标信息调制单元，所述目标信息调制单元与高性能计算存储板、A/D转换及DDC单元、DUC及D/A转换单元相连接，每周期目标信息调制单元读取高性能计算存储板存储的目标调制信息，将其调制在A/D转换及DDC单元生成的数字下变频信号上，调制后的数字信号通过DUC及D/A转换单元得到调制后的模拟信号，所述基带回波信号产生与调制板的DUC及D/A转换单元得到的调制后模拟信号输出至射频板的上变频通道单元。

4.根据权利要求3所述的基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器，其特征在于，所述模拟器天线与所述射频板相连接，所述模拟器天线的接收信号输出至射频板的下变频通道单元。

5.根据权利要求3所述的基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器，其特征在于，所述接口板将目标调制信息输出至高性能计算存储板，以及将目标回波的信号强度信息输出至射频板，同时接收被测设备的信号模式数据和同步控制信号。

6.根据权利要求5所述的基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器，其特征在于，所述接口板还接收待测设备的指令并作出响应。

7.根据权利要求2所述的基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器，其特征在于，所述时钟频率源单元输入被测设备的时钟信号，以与被测设备的同步。

8.根据权利要求1所述的基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器，其特征在于，所述高性能计算存储板采用以Xilinx公司Virtex-6 SX系列FPGA为核心节点、基于cPCI总线结构的信号处理板。

9.根据权利要求1所述的基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟器，其特征在于，所述基带回波信号产生与调制板集成2片XC6VSX315T，每片内嵌1344/2016个硬乘法器。

10.一种基于机箱板卡架构的着陆测量雷达回波模拟方法，其特征在于，包括：

获取星体表面目标调制信息，按照星体表面照射范围进行网格划分，每个网格按照独立散射点进行星体表面目标调制信息计算；

接收所述星体表面目标调制信息，进行显控处理，将所述星体表面目标调制信息批处理通过接口板加载至高性能计算存储板，选择相应的测试工况星体表面目标调制信息，并由显控软件控制模拟器开始进行模拟，在模拟过程中，显控软件实时通过接口板回读正在模拟的星体表面目标调制信息，并进行显示；

将所述接口板的发射/接收进行衰减，同时通过模拟器天线接收着陆雷达的射频发射信号，根据所述接收的着陆雷达的射频发射信号，进行处理，得到着陆雷达的回波信号，所述着陆雷达的回波信号经过模拟器天线对外辐射；

接收所述射频板经过A/D采样和数字下变频处理得到基带数字信号，按照信号模式数据实时读取所述星体表面目标调制信息，所述基带回波信号在延迟信息的控制下先完成信号延迟处理，再采用卷积结构实现星体表面回波速度信息调制，得到多距离门带扩展谱调制的基带回波信号，根据所述基带回波信号经过数字上变频和D/A转换，得到带有着陆雷达调制信息的中频回波信号。

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