CN115236610B - 一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统及方法，虚假目标角度确定模块，所述虚假目标角度确定模块用于计算无人机飞行过程中，雷达位置与无人机位置的相对偏角信息；外界因素综合影响分析模块，所述外界因素综合影响分析模块实时获取无人机在移动过程中，机身倾斜程度及周围环境相对于无人机的风速对无人机上雷达目标模拟接收天线造成的形变量。本发明考虑到无人机受机身倾斜及周围环境中风速对雷达目标模拟接收天线及雷达目标模拟发射天线的影响，准确计算出该状态下雷达目标模拟接收天线指向雷达时相对于无人机的偏角，确保雷达目标模拟接收天线实时指向雷达位置，持续对雷达模拟虚假目标。

Description

一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统及方法

技术领域

本发明涉及雷达虚假目标模拟技术领域，具体为一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统及方法。

背景技术

基于雷达信号的虚假目标模拟系统能够将根据接收到的雷达信号，传递相应的模拟回波，进而使得雷达接收到错误的目标信号，进而对相应雷达造成干扰，在军事领域中，虚假目标模拟系统起到极其重要的地位，

当前现有的基于雷达信号的虚假目标模拟系统存在较大的缺陷，主要体现在以下几个方面：

(1)方位和俯仰单一

现有虚假目标模拟系统只能通过对雷达功率进行判定，通过设定特定的接收灵敏度使得仅当雷达波束指向当前方位时才能产生目标回波，所以对雷达而言目标的方位和俯仰始终为目标模拟器的位置。

(2)架设距离有限定

现有的虚假目标模拟系统为能够对雷达的功率进行准确判定，设备需要架设在雷达波束形成后的位置上，而相对于一般的军用搜索、跟踪雷达其波束形成的位置基本距离雷达300m以上，而部分部队训练场地可能没有对应的高地可以架设该设备，或者架设不方便。

(3)模拟目标不逼真

因架设位置影响，当设备架设位置低于雷达位置时，其模拟的目标则位于雷达下方，而在一定的距离上俯视角对应的位置已经低于地平面，而模拟的目标依旧能够以较高的速度运动，显然与实际情况不相符。

针对上述情况，我们需要一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统，包括：

雷达信号采集模块，所述雷达信号采集模块通过雷达目标模拟接收天线对雷达射频信号进行采集，并根据采集的雷达射频信号获取雷达相对于无人机的空间位置，所述雷达接收天线设置在无人机设备上；

虚假目标轨迹分析模块，所述虚假目标轨迹分析模块调取装载目标模拟天线的无人机的移动轨迹预设路线；

虚假目标角度确定模块，所述虚假目标角度确定模块用于计算无人机飞行过程中，雷达位置与无人机位置的相对偏角信息；

外界因素综合影响分析模块，所述外界因素综合影响分析模块实时获取无人机在移动过程中，机身倾斜程度及周围环境相对于无人机的风速对无人机上雷达目标模拟接收天线造成的形变量；

虚假目标角度校准模块，所述虚假目标角度校准模块对无人机上雷达目标模拟接收天线及雷达目标模拟发射天线相对于无人机的倾斜角进行校准，所述无人机上雷达目标模拟接收天线与雷达目标模拟发射天线相对于无人机的倾斜角度相同；

雷达回波模拟模块，所述雷达回波模拟模块根据雷达目标模拟接收天线接收的雷达射频信号及雷达与无人机的相对位置进行仿真，生成虚假目标对应的雷达模拟回波，将生成的虚假目标对应的雷达模拟回波通过无人机上的雷达目标模拟发射天线向雷达所在方向进行发射。

本发明通过各个模块的协同合作，共同实现了对雷达射频信号的采集，对无人机移动轨迹的获取、对雷达相对无人机位置的判定、对无人机受机身倾斜及周围环境中风速的影响，进而推测出该状态下雷达目标模拟接收天线指向雷达时相对于无人机的偏角，进而得到雷达目标模拟发射天线指向相对于无人机的偏角，进而能够将雷达模拟回波有效传递给雷达，确保虚假目标模拟的准确性。

进一步的，所述雷达信号采集模块在通过雷达目标模拟接收天线采集雷达射频信号的过程中，

当无人机上雷达目标模拟接收天线未接收到雷达射频信号时，则不对无人机上雷达目标模拟接收天线进行处理；

当无人机上雷达目标模拟接收天线接收到雷达射频信号时，所述雷达信号采集模块获取雷达目标模拟接收天线相应指向与重力所在直线的夹角，记为θ1，将雷达目标模拟接收天线指向与无人机从尾至头方向所在轴心在水平面的投影中顺时针方向构成的夹角，记为θ2，将雷达相对于雷达目标模拟接收天线的位置指向对记为(θ1，θ2)，

k*π≤θ2≤(k+1)*π且k为整数，

调整雷达相对于雷达目标模拟接收天线的位置指向对(θ1，θ2)中各个数值的大小，得到参照指向对(θC1，θC2)，|θ1-θC1|≤a1且

|θ2-θC2|≤a2且k1*π≤θC2≤(k1+1)*π且k1与θ2对应的k相等，所述a1为第一预设偏差角，a2为第二预设偏差角，

获取雷达目标模拟接收天线指向对应的各个(θC1，θC2)中收到的雷达射频信号强度，将雷达射频信号强度最大时对应的雷达相对于雷达目标模拟接收天线的位置指向对记为(θb1，θb2)，(θb1，θb2)表示预估的真实雷达位置相对于无人机上雷达目标模拟接收天线的位置指向对；

以无人机中心点为原点、以过原点且从东至西方向所在直线为x轴、以过原点且从南至北方向所在直线为y轴、以过原点且从下至上所在垂线为z轴，构建空间直角坐标系；

获取数据库中预制的地形模型，将获取的地形模型导入到构建的空间直角坐标系中，得到过原点且指向与(θb1，θb2)相同的直线同地形模型相交的点，记为预估的真实雷达位置；

所述雷达信号采集模块默认无人机上雷达目标模拟接收天线对应的水平位置高于雷达对应的水平高度。

本发明雷达信号采集模块获取雷达相对于雷达目标模拟接收天线的位置指向对记为(θ1，θ2)，是为了初步确认雷达相对无人机的方位；获取雷达目标模拟接收天线指向对应的各个(θC1，θC2)中收到的雷达射频信号强度，是为了参照(θ1，θ2)获取雷达相对于无人机的波动范围内各个方向对应的雷达射频信号强度，进而进一步预估雷达的真实位置，为后续得到雷达模拟回波提供数据参考。

进一步的，所述虚假目标轨迹分析模块通过数据库调取无人机的移动轨迹预设路线，并将调取的无人机的移动轨迹预设路线导入到空间直角坐标系中，

所述虚假目标轨迹分析模块实时获取无人机在空间直角坐标系中移动轨迹预设路线中的位置。

本申请虚假目标轨迹分析模块实时获取无人机在空间直角坐标系中移动轨迹预设路线中的位置，是为了实时分析预估的真实雷达位置相对于无人机的实际位置对应的位置，进而通过后续步骤准确计算出雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角度，进而使得雷达目标模拟接收天线及雷达目标模拟发射天线的指向实时指向预估的真实雷达位置，实现针对雷达持续模拟虚假目标的技术效果。

进一步的，所述虚假目标角度确定模块获取无人机飞行过程中接收到的雷达射频信号对应的位置指向对，将获取的位置指向对代入空间直角坐标系，得到雷达第二预估位置，

所述虚假目标角度确定模块对雷达的位置进行确认，

当预估的真实雷达位置与雷达第二预估位置对应的点之间的距离小于等于第一预设阈值时，则判定雷达位置在误差范围之内，无需对预估的真实雷达位置进行校准，

当预估的真实雷达位置与雷达第二预估位置对应的点之间的距离大于第一预设阈值时，则判定需要对预估的真实雷达位置进行校准，即通过雷达信号采集模块重新获取预估的真实雷达位置；

获取当前时间预估的真实雷达位置相对于雷达目标模拟接收天线的位置指向对，记为当前时间雷达位置与无人机位置的相对偏角信息(θp1，θp2)。

本发明虚假目标角度确定模块对预估的真实雷达位置与雷达第二预估位置对应的点之间的距离进行判断，是为了对预估的真实雷达位置进行更新校准，确保后续过程中准确调整雷达目标模拟接收天线及雷达目标模拟发射天线的指向，确保后续产生的雷达模拟回波准确发送给雷达。

进一步的，所述外界因素综合影响分析模块包括机身状态影响模块及天线风速影响模块，

所述机身状态影响模块用于获取无人机相对于水平状态下机身的倾斜程度；

所述天线风速影响模块通过传感器获取无人机周边环境中的风速，并计算无人机上雷达目标模拟接收天线因风速产生的形变量及形变方向；

所述机身状态影响模块通过传感器获取当前状态下无人机各个部位与水平状态下相应部位在竖直平面上投影的夹角，将最大夹角记为α1，

获取最大夹角对应的各个部位中水平位置最低的部位，在水平面投影中与无人机从尾至头方向所在轴心在顺时针方向构成的夹角，记为α2，

得到机身状态影响数据对(α1，α2)。

本发明外界因素综合影响分析模块从无人机的机身状态及雷达目标模拟接收天线受到风速这两个影响因素进行分析，分别计算出无人机机身相对于水平状态时对应的偏角及雷达目标模拟接收天线受到风速影响产生形变量时天线指向产生的偏角，进而为后续获取雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角的校准结果提供数据参考。

进一步的，所述天线风速影响模块通过传感器分别获取当前状态下，无人机周围环境中的空气阻力系数C、空气密度ρ、无人机上雷达目标模拟接收天线的迎风面积YS、无人机与空气的相对运动速度V，所述天线风速影响模块得到当前状态下风对无人机上雷达目标模拟接收天线造成的压力F2，所述

所述天线风速影响模块将获取的F2代入数据库中预制的天线形变量压力函数中的压力变量中，得到F2对应的雷达目标模拟接收天线形变量，所述雷达目标模拟接收天线形变量表示受到F2作用前后，雷达目标模拟接收天线指向之间夹角β，

获取空间直角坐标系中雷达目标模拟接收天线顶点未受F2作用时对应的坐标Q1，所述雷达目标模拟接收天线顶点Q1为雷达目标模拟接收天线中距离无人机连接处对应坐标点Q2最远的点，将空间直角坐标系中雷达目标模拟接收天线顶点受F2作用时对应的坐标记为Q3，所述Q1、Q2、Q3这三点构成夹角

所述天线风速影响模块默认雷达目标模拟接收天线不同部位对应的倔强系数相同，即F2在雷达目标模拟接收天线不同部位产生的形变量是相同的，

所述数据库中预制的天线形变量压力函数是将历史数据中每个形变量及相应压力值构成的数据组作为一个平面坐标点，经过一元二次函数模型拟合得到的；

所述天线风速影响模块获取当前状态下风向对应的向量，记为第一向量，所述天线风速影响模块获取的无人机上雷达目标模拟接收天线因风速产生的形变方向与第一向量对应的方向相同。

本发明Q1、Q2、Q3这三点构成夹角

是考虑到天线风速影响模块默认雷达目标模拟接收天线不同部位对应的倔强系数相同的情况下，雷达目标模拟接收天线在F2的作用下产生的形变量为圆弧的一部分且雷达目标模拟接收天线的长度不变，且雷达目标模拟接收天线指向之间夹角β，通过数学解析可以得到/>

进一步的，所述虚假目标角度校准模块对无人机上雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角进行校准时，获取当前时间雷达位置与无人机位置的相对偏角信息(θp1，θp2)，

所述虚假目标角度校准模块获取机身状态影响数据对(α1，α2)、第一向量及雷达目标模拟接收天线形变量值对应的夹角β；

所述虚假目标角度校准模块在空间直角坐标系中构建雷达位置、无人机及雷达目标模拟接收天线的立体模型，

在构建的立体模型中设置雷达位置与无人机位置的相对偏角信息为(θp1，θp2)，

在构建的立体模型中设置机身状态影响数据对为(α1，α2)，

在构建的立体模型中设置雷达目标模拟接收天线形变量对应的夹角为β，设置雷达目标模拟接收天线因风速产生的形变方向与第一向量对应的方向相同；

所述虚假目标角度校准模块在设置调节后的立体模型中，测量雷达信号采集模块获取雷达目标模拟接收天线相应指向与过无人机中心点且垂直穿过机身直线的夹角，记为θh1，测量雷达目标模拟接收天线指向与无人机从尾至头方向所在轴心，在无人机所在平面的投影中顺时针方向构成的夹角，记为θh2，

所述虚假目标角度校准模块得到无人机上雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角的校准结果G，

所述G为(θh1，θh2)。

本发明虚假目标角度校准模块对无人机上雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角进行校准时，通过(θp1，θp2)、(α1，α2)、第一向量及β，构建立体模型，通过测量立体模型中相应的θh1及θh2，进而得到当前时间无人机上雷达目标模拟接收天线及雷达目标模拟发射天线相对于无人机的倾斜角，确保后续过程中产生的雷达模拟回波能够准确传递给雷达；同时构建的立体模型也为后续过程中得到雷达模拟回波提供了参考。

进一步的，所述虚假目标角度校准模块对无人机上雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角进行校准时，所述虚假目标角度校准模块还获取数据库中，当前时间雷达位置与无人机位置的相对偏角信息(θp1，θp2)时，机身状态影响数据对(α1，α2)对应的机身偏角校准量JZ，记为JZ(θJ1，θJ2)，

所述虚假目标角度校准模块获取数据库中，当前时间雷达位置与无人机位置的相对偏角信息(θp1，θp2)时，第一向量及雷达目标模拟接收天线形变量值对应的夹角β对应的风力偏角校准量FZ，记为FZ(θF1，θF2)，

所述虚假目标角度校准模块得到无人机上雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角的校准结果G1，

所述G1为(θp1+θJ1+θF1，θp2+θJ2+θF2)。

进一步的，所述雷达回波模拟模块生成虚假目标对应的雷达模拟回波时，在立体模型中将无人机替换成虚假目标对应的真实物体，所述雷达回波模拟模块基于雷达目标参数原理，计算出立体模型中真实物体相对于预估的真实雷达位置的相对截面积，通过labview仿真得到真实物体相对于预估的真实雷达位置的反射能量大小，结合立体模型中无人机与预估的真实雷达位置之间的距离，得到基于真实物体的雷达模拟回波，

所述雷达回波模拟模块将基于真实物体的雷达模拟回波作为虚假目标对应的雷达模拟回波。

本发明雷达回波模拟模块在立体模型的基础上，将虚假目标对应的真实物体替换原有的无人机，结合立体模型中真实物体相对于预估的真实雷达位置的相对截面积，通过labview仿真技术得到真实物体的雷达模拟回波，使得得到的雷达模拟回波更加贴合实际情况，更加容易混淆雷达分析的结果，即产生的虚假目标更有效、更不容易被雷达识别。

一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟方法，所述方法包括以下步骤：

S1、雷达信号采集模块通过雷达目标模拟接收天线对雷达射频信号进行采集，并根据采集的雷达射频信号获取雷达相对于无人机的空间位置，所述雷达接收天线设置在无人机设备上；

S2、通过虚假目标轨迹分析模块调取装载目标模拟天线的无人机的移动轨迹预设路线；

S3、通过虚假目标角度确定模块计算无人机飞行过程中，雷达位置与无人机位置的相对偏角信息；

S4、通过外界因素综合影响分析模块实时获取无人机在移动过程中，机身倾斜程度及周围环境相对于无人机的风速对无人机上雷达目标模拟接收天线造成的形变量；

S5、通过虚假目标角度校准模块对无人机上雷达目标模拟接收天线及雷达目标模拟发射天线相对于无人机的倾斜角进行校准，所述无人机上雷达目标模拟接收天线与雷达目标模拟发射天线相对于无人机的倾斜角度相同；

S6、在雷达回波模拟模块中，根据雷达目标模拟接收天线接收的雷达射频信号及雷达与无人机的相对位置进行仿真，生成虚假目标对应的雷达模拟回波，将生成的虚假目标对应的雷达模拟回波通过无人机上的雷达目标模拟发射天线向雷达所在方向进行发射。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明不仅考虑到无人机受机身倾斜及周围环境中风速对雷达目标模拟接收天线及雷达目标模拟发射天线的影响，准确计算出该状态下雷达目标模拟接收天线指向雷达时相对于无人机的偏角，确保雷达目标模拟接收天线实时指向雷达位置，持续对雷达模拟虚假目标，还运用仿真技术模拟虚假目标对应的真实物体相对雷达产生的模拟回波，进而使生成的雷达模拟回波更加贴近真实情况，确保虚假目标模拟的准确性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统的结构示意图；

图2是本发明一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统获取Q1、Q2、Q3这三点构成夹角的示意图；

图3是本发明一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟方法的流程示意图。

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。

请参阅图1，本发明提供技术方案：一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统，包括：

雷达信号采集模块，所述雷达信号采集模块通过雷达目标模拟接收天线对雷达射频信号进行采集，并根据采集的雷达射频信号获取雷达相对于无人机的空间位置，所述雷达接收天线设置在无人机设备上；

虚假目标轨迹分析模块，所述虚假目标轨迹分析模块调取装载目标模拟天线的无人机的移动轨迹预设路线；

虚假目标角度确定模块，所述虚假目标角度确定模块用于计算无人机飞行过程中，雷达位置与无人机位置的相对偏角信息；

外界因素综合影响分析模块，所述外界因素综合影响分析模块实时获取无人机在移动过程中，机身倾斜程度及周围环境相对于无人机的风速对无人机上雷达目标模拟接收天线造成的形变量；

虚假目标角度校准模块，所述虚假目标角度校准模块对无人机上雷达目标模拟接收天线及雷达目标模拟发射天线相对于无人机的倾斜角进行校准，所述无人机上雷达目标模拟接收天线与雷达目标模拟发射天线相对于无人机的倾斜角度相同；

雷达回波模拟模块，所述雷达回波模拟模块根据雷达目标模拟接收天线接收的雷达射频信号及雷达与无人机的相对位置进行仿真，生成虚假目标对应的雷达模拟回波，将生成的虚假目标对应的雷达模拟回波通过无人机上的雷达目标模拟发射天线向雷达所在方向进行发射。

所述雷达信号采集模块在通过雷达目标模拟接收天线采集雷达射频信号的过程中，

当无人机上雷达目标模拟接收天线未接收到雷达射频信号时，则不对无人机上雷达目标模拟接收天线进行处理；

当无人机上雷达目标模拟接收天线接收到雷达射频信号时，所述雷达信号采集模块获取雷达目标模拟接收天线相应指向与重力所在直线的夹角，记为θ1，将雷达目标模拟接收天线指向与无人机从尾至头方向所在轴心在水平面的投影中顺时针方向构成的夹角，记为θ2，将雷达相对于雷达目标模拟接收天线的位置指向对记为(θ1，θ2)，

k*π≤θ2≤(k+1)*π且k为整数，

调整雷达相对于雷达目标模拟接收天线的位置指向对(θ1，θ2)中各个数值的大小，得到参照指向对(θC1，θC2)，|θ1-θC1|≤a1且

|θ2-θC2|≤a2且k1*π≤θC2≤(k1+1)*π且k1与θ2对应的k相等，所述a1为第一预设偏差角，a2为第二预设偏差角，

获取雷达目标模拟接收天线指向对应的各个(θC1，θC2)中收到的雷达射频信号强度，将雷达射频信号强度最大时对应的雷达相对于雷达目标模拟接收天线的位置指向对记为(θb1，θb2)，(θb1，θb2)表示预估的真实雷达位置相对于无人机上雷达目标模拟接收天线的位置指向对；

以无人机中心点为原点、以过原点且从东至西方向所在直线为x轴、以过原点且从南至北方向所在直线为y轴、以过原点且从下至上所在垂线为z轴，构建空间直角坐标系；

获取数据库中预制的地形模型，将获取的地形模型导入到构建的空间直角坐标系中，得到过原点且指向与(θb1，θb2)相同的直线同地形模型相交的点，记为预估的真实雷达位置；

所述雷达信号采集模块默认无人机上雷达目标模拟接收天线对应的水平位置高于雷达对应的水平高度。

所述虚假目标轨迹分析模块通过数据库调取无人机的移动轨迹预设路线，并将调取的无人机的移动轨迹预设路线导入到空间直角坐标系中，

所述虚假目标轨迹分析模块实时获取无人机在空间直角坐标系中移动轨迹预设路线中的位置。

所述虚假目标角度确定模块获取无人机飞行过程中接收到的雷达射频信号对应的位置指向对，将获取的位置指向对代入空间直角坐标系，得到雷达第二预估位置，

所述虚假目标角度确定模块对雷达的位置进行确认，

当预估的真实雷达位置与雷达第二预估位置对应的点之间的距离小于等于第一预设阈值时，则判定雷达位置在误差范围之内，无需对预估的真实雷达位置进行校准，

当预估的真实雷达位置与雷达第二预估位置对应的点之间的距离大于第一预设阈值时，则判定需要对预估的真实雷达位置进行校准，即通过雷达信号采集模块重新获取预估的真实雷达位置；

获取当前时间预估的真实雷达位置相对于雷达目标模拟接收天线的位置指向对，记为当前时间雷达位置与无人机位置的相对偏角信息(θp1，θp2)。

所述外界因素综合影响分析模块包括机身状态影响模块及天线风速影响模块，

所述机身状态影响模块用于获取无人机相对于水平状态下机身的倾斜程度；

所述天线风速影响模块通过传感器获取无人机周边环境中的风速，并计算无人机上雷达目标模拟接收天线因风速产生的形变量及形变方向；

所述机身状态影响模块通过传感器获取当前状态下无人机各个部位与水平状态下相应部位在竖直平面上投影的夹角，将最大夹角记为α1，

获取最大夹角对应的各个部位中水平位置最低的部位，在水平面投影中与无人机从尾至头方向所在轴心在顺时针方向构成的夹角，记为α2，

得到机身状态影响数据对(α1，α2)。

所述天线风速影响模块通过传感器分别获取当前状态下，无人机周围环境中的空气阻力系数C、空气密度ρ、无人机上雷达目标模拟接收天线的迎风面积YS、无人机与空气的相对运动速度V，所述天线风速影响模块得到当前状态下风对无人机上雷达目标模拟接收天线造成的压力F2，所述

所述天线风速影响模块将获取的F2代入数据库中预制的天线形变量压力函数中的压力变量中，得到F2对应的雷达目标模拟接收天线形变量，所述雷达目标模拟接收天线形变量表示受到F2作用前后，雷达目标模拟接收天线指向之间夹角β，

获取空间直角坐标系中雷达目标模拟接收天线顶点未受F2作用时对应的坐标Q1，所述雷达目标模拟接收天线顶点Q1为雷达目标模拟接收天线中距离无人机连接处对应坐标点Q2最远的点，将空间直角坐标系中雷达目标模拟接收天线顶点受F2作用时对应的坐标记为Q3，所述Q1、Q2、Q3这三点构成夹角

所述天线风速影响模块默认雷达目标模拟接收天线不同部位对应的倔强系数相同，即F2在雷达目标模拟接收天线不同部位产生的形变量是相同的，

所述数据库中预制的天线形变量压力函数是将历史数据中每个形变量及相应压力值构成的数据组作为一个平面坐标点，经过一元二次函数模型拟合得到的；

所述天线风速影响模块获取当前状态下风向对应的向量，记为第一向量，所述天线风速影响模块获取的无人机上雷达目标模拟接收天线因风速产生的形变方向与第一向量对应的方向相同。

本发明Q1、Q2、Q3这三点构成夹角

是考虑到天线风速影响模块默认雷达目标模拟接收天线不同部位对应的倔强系数相同的情况下，雷达目标模拟接收天线在F2的作用下产生的形变量为圆弧的一部分且雷达目标模拟接收天线的长度不变，且雷达目标模拟接收天线指向之间夹角β，通过数学解析可以得到/>

具体可参考图2，

本实施例中Q2至Q3为一条弧线，过弧线上Q3点的切线与线段Q1Q2的夹角为β，交点为E1，线段Q1Q2与弧线上Q2点的切线重合，则三角形E1E2Q3与三角形E1E2Q2关于线段E1E2对称，则线段E1Q3与线段E1Q2相等，

则三角形E1Q2Q3中

所述虚假目标角度校准模块对无人机上雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角进行校准时，获取当前时间雷达位置与无人机位置的相对偏角信息(θp1，θp2)，

所述虚假目标角度校准模块获取机身状态影响数据对(α1，α2)、第一向量及雷达目标模拟接收天线形变量值对应的夹角β；

所述虚假目标角度校准模块在空间直角坐标系中构建雷达位置、无人机及雷达目标模拟接收天线的立体模型，

在构建的立体模型中设置雷达位置与无人机位置的相对偏角信息为(θp1，θp2)，

在构建的立体模型中设置机身状态影响数据对为(α1，α2)，

在构建的立体模型中设置雷达目标模拟接收天线形变量对应的夹角为β，设置雷达目标模拟接收天线因风速产生的形变方向与第一向量对应的方向相同；

所述虚假目标角度校准模块在设置调节后的立体模型中，测量雷达信号采集模块获取雷达目标模拟接收天线相应指向与过无人机中心点且垂直穿过机身直线的夹角，记为θh1，测量雷达目标模拟接收天线指向与无人机从尾至头方向所在轴心，在无人机所在平面的投影中顺时针方向构成的夹角，记为θh2，

所述虚假目标角度校准模块得到无人机上雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角的校准结果G，

所述G为(θh1，θh2)。

所述虚假目标角度校准模块对无人机上雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角进行校准时，所述虚假目标角度校准模块还获取数据库中，当前时间雷达位置与无人机位置的相对偏角信息(θp1，θp2)时，机身状态影响数据对(α1，α2)对应的机身偏角校准量JZ，记为JZ(θJ1，θJ2)，

所述虚假目标角度校准模块获取数据库中，当前时间雷达位置与无人机位置的相对偏角信息(θp1，θp2)时，第一向量及雷达目标模拟接收天线形变量值对应的夹角β对应的风力偏角校准量FZ，记为FZ(θF1，θF2)，

所述虚假目标角度校准模块得到无人机上雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角的校准结果G1，

所述G1为(θp1+θJ1+θF1，θp2+θJ2+θF2)。

所述雷达回波模拟模块生成虚假目标对应的雷达模拟回波时，在立体模型中将无人机替换成虚假目标对应的真实物体，所述雷达回波模拟模块基于雷达目标参数原理，计算出立体模型中真实物体相对于预估的真实雷达位置的相对截面积，通过labview仿真得到真实物体相对于预估的真实雷达位置的反射能量大小，结合立体模型中无人机与预估的真实雷达位置之间的距离，得到基于真实物体的雷达模拟回波，

所述雷达回波模拟模块将基于真实物体的雷达模拟回波作为虚假目标对应的雷达模拟回波。

如图3，一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟方法，所述方法包括以下步骤：

S1、雷达信号采集模块通过雷达目标模拟接收天线对雷达射频信号进行采集，并根据采集的雷达射频信号获取雷达相对于无人机的空间位置，所述雷达接收天线设置在无人机设备上；

S2、通过虚假目标轨迹分析模块调取装载目标模拟天线的无人机的移动轨迹预设路线；

S3、通过虚假目标角度确定模块计算无人机飞行过程中，雷达位置与无人机位置的相对偏角信息；

S4、通过外界因素综合影响分析模块实时获取无人机在移动过程中，机身倾斜程度及周围环境相对于无人机的风速对无人机上雷达目标模拟接收天线造成的形变量；

S5、通过虚假目标角度校准模块对无人机上雷达目标模拟接收天线及雷达目标模拟发射天线相对于无人机的倾斜角进行校准，所述无人机上雷达目标模拟接收天线与雷达目标模拟发射天线相对于无人机的倾斜角度相同；

S6、在雷达回波模拟模块中，根据雷达目标模拟接收天线接收的雷达射频信号及雷达与无人机的相对位置进行仿真，生成虚假目标对应的雷达模拟回波，将生成的虚假目标对应的雷达模拟回波通过无人机上的雷达目标模拟发射天线向雷达所在方向进行发射。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统，其特征在于，包括：

雷达信号采集模块，所述雷达信号采集模块通过雷达目标模拟接收天线对雷达射频信号进行采集，并根据采集的雷达射频信号获取雷达相对于无人机的空间位置，所述雷达接收天线设置在无人机设备上；

虚假目标轨迹分析模块，所述虚假目标轨迹分析模块调取装载目标模拟天线的无人机的移动轨迹预设路线；

虚假目标角度确定模块，所述虚假目标角度确定模块用于计算无人机飞行过程中，雷达位置与无人机位置的相对偏角信息；

外界因素综合影响分析模块，所述外界因素综合影响分析模块实时获取无人机在移动过程中，机身倾斜程度及周围环境相对于无人机的风速对无人机上雷达目标模拟接收天线造成的形变量；

虚假目标角度校准模块，所述虚假目标角度校准模块对无人机上雷达目标模拟接收天线及雷达目标模拟发射天线相对于无人机的倾斜角进行校准，所述无人机上雷达目标模拟接收天线与雷达目标模拟发射天线相对于无人机的倾斜角度相同；

雷达回波模拟模块，所述雷达回波模拟模块根据雷达目标模拟接收天线接收的雷达射频信号及雷达与无人机的相对位置进行仿真，生成虚假目标对应的雷达模拟回波，将生成的虚假目标对应的雷达模拟回波通过无人机上的雷达目标模拟发射天线向雷达所在方向进行发射；

所述雷达信号采集模块在通过雷达目标模拟接收天线采集雷达射频信号的过程中，

当无人机上雷达目标模拟接收天线未接收到雷达射频信号时，则不对无人机上雷达目标模拟接收天线进行处理；

当无人机上雷达目标模拟接收天线接收到雷达射频信号时，所述雷达信号采集模块获取雷达目标模拟接收天线相应指向与重力所在直线的夹角，记为θ1，将雷达目标模拟接收天线指向与无人机从尾至头方向所在轴心在水平面的投影中顺时针方向构成的夹角，记为θ2，将雷达相对于雷达目标模拟接收天线的位置指向对记为(θ1，θ2)，

k*π≤θ2≤(k+1)*π且k为整数，

调整雷达相对于雷达目标模拟接收天线的位置指向对(θ1，θ2)中各个数值的大小，得到参照指向对(θC1，θC2)，|θ1-θC1|≤a1且

|θ2-θC2|≤a2且k1*π≤θC2≤(k1+1)*π且k1与θ2对应的k相等，所述a1为第一预设偏差角，a2为第二预设偏差角，

获取雷达目标模拟接收天线指向对应的各个(θC1，θC2)中收到的雷达射频信号强度，将雷达射频信号强度最大时对应的雷达相对于雷达目标模拟接收天线的位置指向对记为(θb1，θb2)，(θb1，θb2)表示预估的真实雷达位置相对于无人机上雷达目标模拟接收天线的位置指向对；

以无人机中心点为原点、以过原点且从东至西方向所在直线为x轴、以过原点且从南至北方向所在直线为y轴、以过原点且从下至上所在垂线为z轴，构建空间直角坐标系；

获取数据库中预制的地形模型，将获取的地形模型导入到构建的空间直角坐标系中，得到过原点且指向与(θb1，θb2)相同的直线同地形模型相交的点，记为预估的真实雷达位置；

所述雷达信号采集模块默认无人机上雷达目标模拟接收天线对应的水平位置高于雷达对应的水平高度；

所述虚假目标角度确定模块获取无人机飞行过程中接收到的雷达射频信号对应的位置指向对，将获取的位置指向对代入空间直角坐标系，得到雷达第二预估位置，

所述虚假目标角度确定模块对雷达的位置进行确认，

当预估的真实雷达位置与雷达第二预估位置对应的点之间的距离小于等于第一预设阈值时，则判定雷达位置在误差范围之内，无需对预估的真实雷达位置进行校准，

当预估的真实雷达位置与雷达第二预估位置对应的点之间的距离大于第一预设阈值时，则判定需要对预估的真实雷达位置进行校准，即通过雷达信号采集模块重新获取预估的真实雷达位置；

获取当前时间预估的真实雷达位置相对于雷达目标模拟接收天线的位置指向对，记为当前时间雷达位置与无人机位置的相对偏角信息(θp1，θp2)；

所述外界因素综合影响分析模块包括机身状态影响模块及天线风速影响模块，

所述机身状态影响模块用于获取无人机相对于水平状态下机身的倾斜程度；

所述天线风速影响模块通过传感器获取无人机周边环境中的风速，并计算无人机上雷达目标模拟接收天线因风速产生的形变量及形变方向；

所述机身状态影响模块通过传感器获取当前状态下无人机各个部位与水平状态下相应部位在竖直平面上投影的夹角，将最大夹角记为α1，

获取最大夹角对应的各个部位中水平位置最低的部位，在水平面投影中与无人机从尾至头方向所在轴心在顺时针方向构成的夹角，记为α2，

得到机身状态影响数据对(α1，α2)。

2.根据权利要求1所述的一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统，其特征在于：所述虚假目标轨迹分析模块通过数据库调取无人机的移动轨迹预设路线，并将调取的无人机的移动轨迹预设路线导入到空间直角坐标系中，

所述虚假目标轨迹分析模块实时获取无人机在空间直角坐标系中移动轨迹预设路线中的位置。

3.根据权利要求1所述的一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统，其特征在于：所述天线风速影响模块通过传感器分别获取当前状态下，无人机周围环境中的空气阻力系数C、空气密度ρ、无人机上雷达目标模拟接收天线的迎风面积YS、无人机与空气的相对运动速度V，所述天线风速影响模块得到当前状态下风对无人机上雷达目标模拟接收天线造成的压力F2，所述

所述天线风速影响模块将获取的F2代入数据库中预制的天线形变量压力函数中的压力变量中，得到F2对应的雷达目标模拟接收天线形变量，所述雷达目标模拟接收天线形变量表示受到F2作用前后，雷达目标模拟接收天线指向之间夹角β，

获取空间直角坐标系中雷达目标模拟接收天线顶点未受F2作用时对应的坐标Q1，所述雷达目标模拟接收天线顶点Q1为雷达目标模拟接收天线中距离无人机连接处对应坐标点Q2最远的点，将空间直角坐标系中雷达目标模拟接收天线顶点受F2作用时对应的坐标记为Q3，所述Q1、Q2、Q3这三点构成夹角

所述天线风速影响模块默认雷达目标模拟接收天线不同部位对应的倔强系数相同，即F2在雷达目标模拟接收天线不同部位产生的形变量是相同的，

所述数据库中预制的天线形变量压力函数是将历史数据中每个形变量及相应压力值构成的数据组作为一个平面坐标点，经过一元二次函数模型拟合得到的；

所述天线风速影响模块获取当前状态下风向对应的向量，记为第一向量，所述天线风速影响模块获取的无人机上雷达目标模拟接收天线因风速产生的形变方向与第一向量对应的方向相同。

4.根据权利要求1所述的一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统，其特征在于：所述虚假目标角度校准模块对无人机上雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角进行校准时，获取当前时间雷达位置与无人机位置的相对偏角信息(θp1，θp2)，

所述虚假目标角度校准模块获取机身状态影响数据对(α1，α2)、第一向量及雷达目标模拟接收天线形变量值对应的夹角β；

所述虚假目标角度校准模块在空间直角坐标系中构建雷达位置、无人机及雷达目标模拟接收天线的立体模型，

在构建的立体模型中设置雷达位置与无人机位置的相对偏角信息为(θp1，θp2)，

在构建的立体模型中设置机身状态影响数据对为(α1，α2)，

在构建的立体模型中设置雷达目标模拟接收天线形变量对应的夹角为β，设置雷达目标模拟接收天线因风速产生的形变方向与第一向量对应的方向相同；

所述虚假目标角度校准模块在设置调节后的立体模型中，测量雷达信号采集模块获取雷达目标模拟接收天线相应指向与过无人机中心点且垂直穿过机身直线的夹角，记为θh1，测量雷达目标模拟接收天线指向与无人机从尾至头方向所在轴心，在无人机所在平面的投影中顺时针方向构成的夹角，记为θh2，

所述虚假目标角度校准模块得到无人机上雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角的校准结果G，

所述G为(θh1，θh2)。

5.根据权利要求4所述的一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统，其特征在于：所述虚假目标角度校准模块对无人机上雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角进行校准时，所述虚假目标角度校准模块还获取数据库中，当前时间雷达位置与无人机位置的相对偏角信息(θp1，θp2)时，机身状态影响数据对(α1，α2)对应的机身偏角校准量JZ，记为JZ(θJ1，θJ2)，

所述虚假目标角度校准模块获取数据库中，当前时间雷达位置与无人机位置的相对偏角信息(θp1，θp2)时，第一向量及雷达目标模拟接收天线形变量值对应的夹角β对应的风力偏角校准量FZ，记为FZ(θF1，θF2)，

所述虚假目标角度校准模块得到无人机上雷达目标模拟接收天线相对于无人机的倾斜角的校准结果G1，

所述G1为(θp1+θJ1+θF1，θp2+θJ2+θF2)。

6.根据权利要求4所述的一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统，其特征在于：所述雷达回波模拟模块生成虚假目标对应的雷达模拟回波时，在立体模型中将无人机替换成虚假目标对应的真实物体，所述雷达回波模拟模块基于雷达目标参数原理，计算出立体模型中真实物体相对于预估的真实雷达位置的相对截面积，通过labview仿真得到真实物体相对于预估的真实雷达位置的反射能量大小，结合立体模型中无人机与预估的真实雷达位置之间的距离，得到基于真实物体的雷达模拟回波，

所述雷达回波模拟模块将基于真实物体的雷达模拟回波作为虚假目标对应的雷达模拟回波。

7.应用权利要求1-6任一项所述的一种基于雷达信号的多角度虚假目标模拟系统的多角度虚假目标模拟方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、雷达信号采集模块通过雷达目标模拟接收天线对雷达射频信号进行采集，并根据采集的雷达射频信号获取雷达相对于无人机的空间位置，所述雷达接收天线设置在无人机设备上；

S2、通过虚假目标轨迹分析模块调取装载目标模拟天线的无人机的移动轨迹预设路线；

S3、通过虚假目标角度确定模块计算无人机飞行过程中，雷达位置与无人机位置的相对偏角信息；

S4、通过外界因素综合影响分析模块实时获取无人机在移动过程中，机身倾斜程度及周围环境相对于无人机的风速对无人机上雷达目标模拟接收天线造成的形变量；

S5、通过虚假目标角度校准模块对无人机上雷达目标模拟接收天线及雷达目标模拟发射天线相对于无人机的倾斜角进行校准，所述无人机上雷达目标模拟接收天线与雷达目标模拟发射天线相对于无人机的倾斜角度相同；

S6、在雷达回波模拟模块中，根据雷达目标模拟接收天线接收的雷达射频信号及雷达与无人机的相对位置进行仿真，生成虚假目标对应的雷达模拟回波，将生成的虚假目标对应的雷达模拟回波通过无人机上的雷达目标模拟发射天线向雷达所在方向进行发射。

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