CN113687319A - 雷达回波信号等效信杂比的模拟方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种雷达回波信号等效信杂比的模拟方法及系统，该方法通过滤波器的热噪声模拟固定功率的杂波信号边带，根据预定信杂比确定杂波信号的功率；通过放大器和衰减器实时控制杂波信号功率，将杂波信号边带等效为目标信号的噪底，就得到等效信杂比的目标信号。采用本发明产生的雷达回波信号的各项技术指标均满足射频仿真试验要求，实施简便，性能稳定，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及制导仿真的技术领域，具体地，涉及雷达回波信号等效信杂比的模拟方法及系统。
背景技术
导弹制导和控制系统包括导弹制导系统和导弹姿态控制系统两部分。导弹制导系统由测量装置和制导计算装置组成，其功用是测量导弹相对目标的位置和速度，按预定规律加以计算处理，形成制导指令，通过导弹姿态控制系统控制导弹，使它沿着适当的弹道飞行，直至命中目标。导弹姿态控制系统又称为自动驾驶仪，由敏感装置、计算装置和执行机构组成，其功用是保证导弹能稳定地飞行。此外，接受制导系统送来的制导指令，控制导弹的姿态，改变导弹的飞行弹道，命中目标。制导系统、姿态控制系统、导弹弹体和运动学环节一起形成一个闭环的控制回路。
在公开号为CN110146858A的专利文献中公开了一种高精度全链路星载SAR辐射定标仿真方法，包括：读入真实雷达卫星数据；选取距离向和方位向点数大小符合要求的面目标作为辐射定标的仿真数据源；通过在场景中心位置加入已知雷达散射截面积的定标器，构造布设定标器的面目标仿真数据源；将布设定标器的面目标分解为多个点目标，计算每个点目标的回波并叠加，获得回波仿真信号；进行成像处理，得到包含定标器的场景雷达图像；计算辐射定标系数，完成定标处理。
在制导控制系统外场试验中，制导系统接收的回波信号不仅有来自运动目标的回波信号，还包括从地、海、云雨等物体散射产生的杂波信号。在与目标交会前，目标信号和杂波信号都处于强功率，并且杂波信号功率大于目标信号功率，目标信号的信杂比比较小；但在内场仿真试验中，由于射频链路和器件的限制，杂波信号最大功率与目标信号最大功率接近，导致目标信号信杂比与真实情况不符，无法满足试验要求。因此，需要提出一种技术方案以改善上述技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种雷达回波信号等效信杂比的模拟方法及系统。
根据本发明提供的一种雷达回波信号等效信杂比的模拟方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：通过滤波器的热噪声模拟杂波信号边带，根据预定的目标信号信杂比确定杂波信号的功率，得到等效信噪比的杂波信号；
步骤S2：通过放大器将等效信噪比的杂波信号进行功率放大，将杂波功率放大到最大允许功率；
步骤S3：通过衰减器实时控制杂波信号及杂波信号边带的输出功率，杂波信号边带等效为目标信号噪底，得到等效信杂比的目标信号。
优选地，所述滤波器热噪声模拟固定功率的杂波信号边带。
优选地，所述杂波信号功率放大后信噪比保持不变。
优选地，所述衰减器根据功率解算进行实时控制。
优选地，计算杂波信号输出功率，对雷达回波信号等效信杂比进行模拟，根据理论杂波信号功率、目标信号功率PT、理论杂波信号信噪比和理论目标信号信噪比，计算得到杂波背景下的目标信号信杂比SNR；根据滤波器热噪声功率PZS，计算得到实际杂波信号输出功率PZB＝PZS+SNR。
本发明还提供一种雷达回波信号等效信杂比的模拟系统，所述系统包括如下模块：
模块M1：通过滤波器的热噪声模拟杂波信号边带，根据预定的目标信号信杂比确定杂波信号的功率，得到等效信噪比的杂波信号；
模块M2：通过放大器将等效信噪比的杂波信号进行功率放大，将杂波功率放大到最大允许功率；
模块M3：通过衰减器实时控制杂波信号及杂波信号边带的输出功率，杂波信号边带等效为目标信号噪底，得到等效信杂比的目标信号。
优选地，所述滤波器热噪声模拟固定功率的杂波信号边带。
优选地，所述杂波信号功率放大后信噪比保持不变。
优选地，所述衰减器根据功率解算进行实时控制。
优选地，计算杂波信号输出功率，对雷达回波信号等效信杂比进行模拟，根据理论杂波信号功率、目标信号功率PT、理论杂波信号信噪比和理论目标信号信噪比，计算得到杂波背景下的目标信号信杂比SNR；根据滤波器热噪声功率PZS，计算得到实际杂波信号输出功率PZB＝PZS+SNR。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明能够解决目前射频仿真系统中由于链路功率限制导致目标信号信杂比无法模拟的问题；
2、采用本发明产生的等效信杂比的雷达回波信号各项技术指标均满足射频仿真试验要求以及制导测试要求，操作简便，性能稳定，安全可靠。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明雷达回波信号等效信杂比的模拟方法原理框图；
图2为本发明雷达回波信号等效信杂比的频谱示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1和图2，本发明采用滤波器的热噪声模拟固定功率的杂波边带，通过放大器对杂波信号进行功率放大，通过衰减器对杂波信号功率进行实时控制，杂波信号边带等效为目标信号的噪底，实现等效信杂比的雷达回波信号的模拟。雷达回波信号等效信杂比的实现原理如图1所示。
本发明所描述的雷达回波信号等效信杂比的模拟方法及系统所用的器件包括：滤波器、放大器、衰减器。包含以下步骤：
步骤S1：计算杂波信号输出功率，对雷达回波信号等效信杂比进行模拟，根据理论杂波信号功率、目标信号功率PT、理论杂波信号信噪比和理论目标信号信噪比，计算得到杂波背景下的目标信号信杂比SNR；根据滤波器热噪声功率PZS，计算得到实际杂波信号输出功率PZB＝PZS+SNR；通过滤波器的热噪声模拟杂波信号边带，根据预定的目标信号信杂比确定杂波信号的功率，得到等效信噪比的杂波信号。
步骤S2：确定放大器的增益，对雷达回波信号等效信杂比进行模拟，根据仿真要求，计算得到杂波信号功率的最小值PBDMIN，再根据功率放大后的杂波信号最大允许功率PBDMAX以及链路损耗IL，计算得到放大器的增益G＝PBDMAX–PBDMIN+IL；通过放大器将等效信噪比的杂波信号进行功率放大，将杂波功率放大到最大允许功率。
步骤S3：确定衰减器的衰减量，对雷达回波信号等效信杂比进行模拟，按照仿真流程，对杂波信号功率进行实时控制，将放大后的杂波信号功率实时衰减。衰减器的衰减量等于最大衰减量减去理论杂波信号与理论目标信号的功率差，最大衰减量等于放大器增益，即P＝G+PZS+SNR-PT；通过衰减器实时控制杂波信号及杂波信号边带的输出功率，杂波信号边带等效为目标信号噪底，得到等效信杂比的目标信号。
滤波器热噪声模拟固定功率的杂波信号边带；杂波信号功率放大后信噪比保持不变；衰减器根据功率解算进行实时控制。
按以上方法组建的综合信号调整装置在实际使用过程中，模拟产生与实际制导仿真系统在工作过程中所接收到的技术状态一致的实时受控的雷达回波信号，满足射频仿真试验要求。
本发明还提供一种雷达回波信号等效信杂比的模拟系统，所述系统包括如下模块：
模块M1：通过滤波器的热噪声模拟杂波信号边带，根据预定的目标信号信杂比确定杂波信号的功率，得到等效信噪比的杂波信号；模块M2：通过放大器将等效信噪比的杂波信号进行功率放大，将杂波功率放大到最大允许功率；模块M3：通过衰减器实时控制杂波信号及杂波信号边带的输出功率，杂波信号边带等效为目标信号噪底，得到等效信杂比的目标信号。
滤波器热噪声模拟固定功率的杂波信号边带；杂波信号功率放大后信噪比保持不变；衰减器根据功率解算进行实时控制。
计算杂波信号输出功率，对雷达回波信号等效信杂比进行模拟，根据理论杂波信号功率、目标信号功率PT、理论杂波信号信噪比和理论目标信号信噪比，计算得到杂波背景下的目标信号信杂比SNR；根据滤波器热噪声功率PZS，计算得到实际杂波信号输出功率PZB＝PZS+SNR。
本发明能够解决目前射频仿真系统中由于链路功率限制导致目标信号信杂比无法模拟的问题；采用本发明产生的等效信杂比的雷达回波信号各项技术指标均满足射频仿真试验要求以及制导测试要求，操作简便，性能稳定，安全可靠。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种雷达回波信号等效信杂比的模拟方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：通过滤波器的热噪声模拟杂波信号边带，根据预定的目标信号信杂比确定杂波信号的功率，得到等效信噪比的杂波信号；
步骤S2：通过放大器将等效信噪比的杂波信号进行功率放大，将杂波功率放大到最大允许功率；
步骤S3：通过衰减器实时控制杂波信号及杂波信号边带的输出功率，杂波信号边带等效为目标信号噪底，得到等效信杂比的目标信号。
2.根据权利要求1所述的雷达回波信号等效信杂比的模拟方法，其特征在于，所述滤波器热噪声模拟固定功率的杂波信号边带。
3.根据权利要求1所述的雷达回波信号等效信杂比的模拟方法，其特征在于，所述杂波信号功率放大后信噪比保持不变。
4.根据权利要求1所述的雷达回波信号等效信杂比的模拟方法，其特征在于，所述衰减器根据功率解算进行实时控制。
5.根据权利要求1所述的雷达回波信号等效信杂比的模拟方法，其特征在于，计算杂波信号输出功率，对雷达回波信号等效信杂比进行模拟，根据理论杂波信号功率、目标信号功率PT、理论杂波信号信噪比和理论目标信号信噪比，计算得到杂波背景下的目标信号信杂比SNR；根据滤波器热噪声功率PZS，计算得到实际杂波信号输出功率PZB＝PZS+SNR。
6.一种雷达回波信号等效信杂比的模拟系统，其特征在于，所述系统包括如下模块：
模块M1：通过滤波器的热噪声模拟杂波信号边带，根据预定的目标信号信杂比确定杂波信号的功率，得到等效信噪比的杂波信号；
模块M2：通过放大器将等效信噪比的杂波信号进行功率放大，将杂波功率放大到最大允许功率；
模块M3：通过衰减器实时控制杂波信号及杂波信号边带的输出功率，杂波信号边带等效为目标信号噪底，得到等效信杂比的目标信号。
7.根据权利要求6所述的雷达回波信号等效信杂比的模拟系统，其特征在于，所述滤波器热噪声模拟固定功率的杂波信号边带。
8.根据权利要求6所述的雷达回波信号等效信杂比的模拟系统，其特征在于，所述杂波信号功率放大后信噪比保持不变。
9.根据权利要求6所述的雷达回波信号等效信杂比的模拟系统，其特征在于，所述衰减器根据功率解算进行实时控制。
10.根据权利要求6所述的雷达回波信号等效信杂比的模拟系统，其特征在于，计算杂波信号输出功率，对雷达回波信号等效信杂比进行模拟，根据理论杂波信号功率、目标信号功率PT、理论杂波信号信噪比和理论目标信号信噪比，计算得到杂波背景下的目标信号信杂比SNR；根据滤波器热噪声功率PZS，计算得到实际杂波信号输出功率PZB＝PZS+SNR。
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