一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)回波模擬方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)回波模擬方法，包括以下步驟，接收步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號s

A method of target echo simulation for stepped frequency radar

The invention discloses a step frequency radar target echo simulation method, comprising the following steps: receiving step frequency radar transmitting signal s;

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)回波模擬方法
本專利技術(shù)屬于雷達(dá)目標(biāo)回波模擬方法
，特別涉及一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)回波模擬方法。
技術(shù)介紹
步進(jìn)頻信號作為一種合成高分辨的信號形式，具有瞬時帶寬低、合成帶寬高的特點，可以在獲得距離高分辨率的同時降低對數(shù)字信號處理機(jī)瞬時帶寬的要求，易于實現(xiàn)，近年來得到了廣泛的應(yīng)用。為了有效的對步進(jìn)頻雷達(dá)進(jìn)行檢測和試驗，在設(shè)備做外場試驗前充分的進(jìn)行試驗，檢驗設(shè)備各部分的功能，目標(biāo)回波的模擬是非常有意義的。在現(xiàn)有技術(shù)中，對于傳統(tǒng)雷達(dá)目標(biāo)回波的模擬，對雷達(dá)發(fā)射的每個脈沖分別進(jìn)行目標(biāo)距離、速度及目標(biāo)特征的調(diào)制從而得到目標(biāo)回波；針對步進(jìn)頻雷達(dá)回波的模擬，只是在傳統(tǒng)雷達(dá)目標(biāo)回波模擬的基礎(chǔ)上，考慮了一幀里多個脈沖的相位關(guān)系。對于步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射的每個脈沖分別進(jìn)行目標(biāo)距離、速度及目標(biāo)特征的調(diào)制從而得到目標(biāo)回波，而一幀信號里的每個脈沖都需要知道其中心頻率及每個脈沖的起始時刻，其獲取的途徑往往有：(1)被試?yán)走_(dá)提供；(2)采用數(shù)字檢波和數(shù)字測頻的方法；對于(1)，如果被試?yán)走_(dá)的步進(jìn)規(guī)律是線性的，該方法有一定的適用性，如果被試?yán)走_(dá)的步進(jìn)規(guī)律是非線性的，則該方法不可用，對于(2)，在數(shù)字域進(jìn)行檢波和測頻，對于信噪比的要求較高，信噪比低時，檢波會出現(xiàn)毛刺，測頻精度會很差。上述方法未考慮到步進(jìn)頻雷達(dá)信號的特殊性，即采用多個脈沖合成寬帶信號來實現(xiàn)高分辨，而是僅僅針對每個脈沖進(jìn)行處理，因此，在實際使用中，要么需要事先知道被試?yán)走_(dá)的相關(guān)參數(shù)，要么需要在信噪比很高的前提下使用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的：本專利技術(shù)針對在很多軍事用途中，被試?yán)走_(dá)的參數(shù)是保密的情況，提出了一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)的模擬方法，無需事先知道被試步進(jìn)頻雷達(dá)的步進(jìn)規(guī)律，無需數(shù)字檢波和測頻，以解決現(xiàn)有技術(shù)中需要雷達(dá)先驗信息及要求較高信噪比的問題。技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)的模擬方法，包括如下步驟：步驟一，接收步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號str(t)；步驟二，獲取一幀內(nèi)雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像特性h，并根據(jù)幀同步信號對h進(jìn)行更新；步驟三，對于一幀內(nèi)的每個脈沖采用目標(biāo)一維距離像特性h進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)行卷積計算；步驟四，計算雷達(dá)模擬目標(biāo)輸出信號sr(t)；雷達(dá)模擬目標(biāo)輸出信號sr(t)為步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號的回波。進(jìn)一步，所述步驟一輸入的步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號str(t)的表達(dá)式如公式(1)所示：其中，表示步進(jìn)頻信號的矩形子脈沖包絡(luò)；Tr為步進(jìn)頻信號的脈沖重復(fù)周期；τ為發(fā)射信號子脈沖寬度；t為時間；一幀包含N個脈沖，第n個脈沖的載頻為fn＝f0+nVf，n＝0,1,…,N-1；e是自然常數(shù)2.718282；進(jìn)一步，所述步驟一輸入的雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像特性h的表達(dá)式如公式(2)所示：其中，M為雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像上散射點的數(shù)量；表示該一維距離像第i個散射點的散射特性i＝1,2,…M，Ai表示幅度，表示相位；所述步驟二獲取的雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像特性h，是根據(jù)幀同步信號來進(jìn)行更新的。進(jìn)一步，所述步驟三的卷積計算的表達(dá)式如公式(3)所示：其中，采用一維距離像特性h進(jìn)行調(diào)制；sr-n(t)為調(diào)制后第n個脈沖的回波；*表示卷積運算。進(jìn)一步，所述步驟四的模擬目標(biāo)輸出信號sr(t)的表達(dá)式如公式(4)所示：其中，sr(t)為本方法模擬的步進(jìn)頻雷達(dá)一幀內(nèi)N個脈沖的目標(biāo)回波信號。有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點：針對在很多軍事用途中，被試?yán)走_(dá)的參數(shù)是保密的情況，采用按幀進(jìn)行目標(biāo)模擬的方法，不需要事先知道被試?yán)走_(dá)的相關(guān)參數(shù)；采用按幀進(jìn)行目標(biāo)模擬的方法，不需要進(jìn)行測頻、檢波處理，因此不需要高信噪比，適用范圍廣；同時，針對步進(jìn)頻雷達(dá)的特點：是靠一幀內(nèi)的多個不同頻率的脈沖來實現(xiàn)大帶寬處理，其多個脈沖的頻率變化規(guī)律可以是線性的，也可以是非線性的，在本專利技術(shù)背景中提到的事先由被試?yán)走_(dá)提供線性規(guī)律，這種情況下傳統(tǒng)的目標(biāo)回波模擬方法能適用，但是對于非線性步進(jìn)規(guī)律傳統(tǒng)的方法則不適用，而現(xiàn)實中的被試?yán)走_(dá)有線性的，也有非線性的，還有的是線性與非線性組合，傳統(tǒng)方法無法適用，這是傳統(tǒng)方法的缺陷；本專利技術(shù)的方法不需要事先知道雷達(dá)步進(jìn)規(guī)律，對于所有的步進(jìn)頻雷達(dá)都適用。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)框圖。具體實施方式一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)的模擬方法，包括如下步驟：步驟一，接收步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號str(t)；步驟二，獲取一幀內(nèi)雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像特性h，并根據(jù)幀同步信號對h進(jìn)行更新；步驟三，對于一幀內(nèi)的每個脈沖采用目標(biāo)一維距離像特性h進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)行卷積計算；步驟四，計算雷達(dá)模擬目標(biāo)輸出信號sr(t)；雷達(dá)模擬目標(biāo)輸出信號sr(t)為步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號的回波。前述步驟一輸入的步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號str(t)的表達(dá)式如公式(1)所示：其中，表示步進(jìn)頻信號的矩形子脈沖包絡(luò)；Tr為步進(jìn)頻信號的脈沖重復(fù)周期；τ為發(fā)射信號子脈沖寬度；t為時間；一幀包含N個脈沖，第n個脈沖的載頻為fn＝f0+nVf，n＝0,1,…,N-1；e是自然常數(shù)2.718282；前述步驟二輸入的雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像特性h的表達(dá)式如公式(2)所示：其中，M為雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像上散射點的數(shù)量；表示該一維距離像第i個散射點的散射特性i＝1,2,…M，Ai表示幅度，表示相位；前述步驟三的卷積計算的表達(dá)式如公式(3)所示：其中，采用一維距離像特性h進(jìn)行調(diào)制；sr-n(t)為調(diào)制后第n個脈沖的回波；*表示卷積運算。前述步驟四的模擬目標(biāo)輸出信號sr(t)的表達(dá)式如公式(4)所示：其中，sr(t)為本方法模擬的步進(jìn)頻雷達(dá)一幀內(nèi)N個脈沖的目標(biāo)回波信號。前述模擬的操作步驟在FPGA中通過邏輯編程實現(xiàn)。下面結(jié)合實施例對本專利技術(shù)作更進(jìn)一步的說明。一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)模擬方法，包括如下步驟：1、接收輸入的步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號str(t)，其表達(dá)式為：其中，表示步進(jìn)頻信號的矩形子脈沖包絡(luò)，Tr為步進(jìn)頻信號的脈沖重復(fù)周期，τ為發(fā)射信號子脈沖寬度，t表示時間，一幀包含N個脈沖，第n個脈沖的載頻為fn＝f0+nVf，n＝0,1,…,N-1，e是自然常數(shù)2.718282；2、設(shè)置雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像上有M個散射點，獲取雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像特性h，其表達(dá)示為：其中，表示該一維距離像第i個散射點的散射特性，Ai表示幅度，表示相位；i＝1,2,…M；3、卷積計算，對于一幀內(nèi)的每個脈沖的回波，均采用目標(biāo)一維距離像特性h進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后第n個脈沖的回波sr-n(t)為：其中，*表示卷積運算；4、雷達(dá)模擬目標(biāo)信號輸出，目標(biāo)一維距離像調(diào)制完后的每個脈沖sr-n(t)作為當(dāng)前發(fā)射脈沖的回波，則整個步進(jìn)頻發(fā)射信號回波為：實施例一如圖1所示，以某步進(jìn)頻雷達(dá)模擬系統(tǒng)為例，步進(jìn)頻雷達(dá)一幀包含64個脈沖，頻率步進(jìn)為8MHz，合成帶寬為512MHz，需要模擬的典型目標(biāo)為一艘船，設(shè)置其一維距離像上有16個散射點，目標(biāo)一維距離像特性h可表述為其中，表示該一維距離像第i個散射點的散射特性，i＝1,2,…,16；目前，實現(xiàn)目標(biāo)特性調(diào)制的核心是數(shù)字域的可編程邏輯器件，主要是一片Xilinx公司的V5SX95TFPGA芯片。其具體操作步驟如下：(1)在FPGA中通過邏輯編程實現(xiàn)如圖1所示的架構(gòu)；(2)對于一幀內(nèi)的64個脈沖來說，采用相同的一維距離像h進(jìn)行卷積調(diào)制，相應(yīng)的第n個脈沖回本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)的模擬方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一，接收步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號s

【技術(shù)特征摘要】
1.一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)的模擬方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一，接收步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號str(t)；步驟二，獲取一幀內(nèi)模擬雷達(dá)目標(biāo)的一維距離像特性h，并根據(jù)幀同步信號對h進(jìn)行更新；步驟三，對于一幀內(nèi)的每個脈沖，采用目標(biāo)一維距離像特性h進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)行卷積計算；步驟四，計算雷達(dá)模擬目標(biāo)輸出信號sr(t)；所述輸出信號sr(t)為步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號的回波。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)的模擬方法，其特征在于：所述步驟一輸入的步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號str(t)的表達(dá)式如公式(1)所示：其中，表示步進(jìn)頻信號的矩形子脈沖包絡(luò)；Tr為步進(jìn)頻信號的脈沖重復(fù)周期；τ為發(fā)射信號子脈沖寬度；t為時間；一幀包含N個脈沖，第n個脈沖的載頻為fn＝f0+nVf，n＝0,1,…,N-1；e是自然常數(shù)2.718282；3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)的模擬方法，其特征在于：所述步驟二獲取的雷達(dá)模擬目標(biāo)的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：江長勇，朱永前，曹俊，
申請(專利權(quán))人：南京長峰航天電子科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32