一種適合于艇載雷達(dá)系統(tǒng)的雷達(dá)回波信號模擬器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雷達(dá)回波信號模擬器，更特別地說，是指一種能夠?qū)νлd雷達(dá)系 統(tǒng)產(chǎn)生的回波信號進(jìn)行性能分析的雷達(dá)回波信號模擬器。
【背景技術(shù)】
[0002] 雷達(dá)模擬課題涉及的范圍很廣。雷達(dá)系統(tǒng)種類很多，用途也很廣。雷達(dá)可以設(shè)在 地面，可以裝在船上，也可以載在飛機(jī)上或航天飛行器上。雷達(dá)系統(tǒng)的功能有幾種，從簡單 地發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到對目標(biāo)進(jìn)行識別，各不相同，模擬的目的也不一樣。一般說來，沒有單一的模 擬程序能夠?qū)λ懈鞣N情況都適用。一種模擬程序?qū)δ骋环N應(yīng)用適合，對另一種應(yīng)用也許 就根本不適合。
[0003] 雷達(dá)信號模擬器是雷達(dá)系統(tǒng)研制生產(chǎn)和測試中不可缺少的重要組成部分?，F(xiàn)代雷 達(dá)系統(tǒng)非常復(fù)雜，必須有功能完備的測試設(shè)備對其進(jìn)行檢測，以驗證其功能，雷達(dá)回波模擬 器就是其中之一。雷達(dá)信號模擬器是模擬技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它通過模擬的 方法產(chǎn)生雷達(dá)回波信號，以便在實(shí)際雷達(dá)系統(tǒng)前端不具備的條件下對雷達(dá)系統(tǒng)后級進(jìn)行調(diào) 試。隨著數(shù)字技術(shù)的日益普及，雷達(dá)信號模擬器本身也在逐漸采用數(shù)字方法來實(shí)現(xiàn)。
[0004] 任麗香，1998年2月發(fā)表在《現(xiàn)代雷達(dá)》中的"一種通用雷達(dá)信號模擬器的設(shè)計與 實(shí)現(xiàn)"。文中公開了一個典型的數(shù)字雷達(dá)信號模擬器，其工作流程是：模擬器首先接受待模 擬的各種參數(shù)，根據(jù)參數(shù)的要求運(yùn)算形成數(shù)字回波信號（這一工作通常是由通用計算機(jī)來 完成的；數(shù)字回波信號經(jīng)實(shí)時數(shù)據(jù)調(diào)度生成滿足雷達(dá)系統(tǒng)時序要求的實(shí)時數(shù)字回波信號， 并經(jīng)D/A變換轉(zhuǎn)換為視頻模擬回波信號；視頻回波信號再通過混頻器生成中頻模擬回波信 號，供雷達(dá)信號處理機(jī)調(diào)試使用。具體結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。
[0005] 沈杰，在2002年《第八屆全國雷達(dá)學(xué)術(shù)年會論文集》中公開了"平流層飛艇載雷 達(dá)系統(tǒng)初步研究"，文中介紹了平流層飛艇載雷達(dá)系統(tǒng)的組成。它包括飛艇系統(tǒng)和雷達(dá)兩部 分。飛艇系統(tǒng)包括空中的飛艇平臺和地面的平臺監(jiān)控中心、保障設(shè)備等；雷達(dá)也分為空中部 分和地面部分。飛艇系統(tǒng)和雷達(dá)分別通過無線通信的上行與下行的信號與數(shù)據(jù)鏈來構(gòu)成各 自相對獨(dú)立的空地結(jié)會式、能人工操作的系統(tǒng)。
[0006] 目前，設(shè)計的已有雷達(dá)回波信號模擬器未按照地球?qū)嶋H環(huán)境進(jìn)行雷達(dá)信號模擬， 由于飛艇駐空高度落差較大，從幾千米到數(shù)萬米，簡單的平面模型已不足夠滿足計算精度。 也有的未對具體地形的雜波概率分布特性模型進(jìn)行歸類，造成逼真度低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了實(shí)現(xiàn)按照地球?qū)嶋H環(huán)境進(jìn)行雷達(dá)信號模擬的飛艇雷達(dá)系統(tǒng)，本發(fā)明設(shè)計了一 種適合于艇載雷達(dá)系統(tǒng)的雷達(dá)回波信號模擬器。該雷達(dá)回波信號模擬器結(jié)合測試環(huán)境所 需參數(shù)，選擇合適的背景地形，利用雜波統(tǒng)計分布模型和功率譜模型對相應(yīng)的雜波序列進(jìn) 行模擬，采用網(wǎng)格劃分法產(chǎn)生雜波回波信號，然后利用目標(biāo)所在區(qū)域的位置信息產(chǎn)生相應(yīng) 目標(biāo)回波，利用高斯模型產(chǎn)生加性噪聲信號，最后將雜波信號、目標(biāo)信號和噪聲信號進(jìn)行融 合，產(chǎn)生出符合測試要求的雷達(dá)回波。本發(fā)明設(shè)計的雷達(dá)回波信號模擬器可運(yùn)用于艇載雷 達(dá)系統(tǒng)的研制開發(fā)、生產(chǎn)測試和性能檢測等多個環(huán)節(jié)，最大限度的減少外場實(shí)驗，節(jié)省實(shí)驗 經(jīng)費(fèi)，縮短研制周期。
[0008] 本發(fā)明設(shè)計了一種適合于艇載雷達(dá)系統(tǒng)的雷達(dá)回波信號模擬器，該雷達(dá)回波信號 模擬器包括有參數(shù)設(shè)置模塊（10)、數(shù)據(jù)生成模塊（20)、數(shù)據(jù)調(diào)度模塊（30)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 (40)、混頻模塊（50)和中頻振蕩器（60);
[0009] 所述的參數(shù)設(shè)置模塊（10)由可視化交互模塊（11)、場景模型（12)和坐標(biāo)變換模 塊（13)構(gòu)成；
[0010] 所述的數(shù)據(jù)生成模塊（20)由雜波序列仿真模塊（21)、雜波回波信號模擬模塊 (22)、目標(biāo)回波信號模擬模塊（23)和回波信號模擬模塊（24)構(gòu)成；
[0011] 可視化交互模塊（11)通過多個界面進(jìn)行各自參數(shù)的設(shè)置，作為模擬雷達(dá)回波信 號的輸入量；
[0012] 坐標(biāo)變換模塊（13)用于將劃分的地面網(wǎng)格位置、目標(biāo)位置從大地坐標(biāo)系映射天 線坐標(biāo)系中，從而進(jìn)行天線增益G(t)的計算；
[0013] 雜波序列仿真模塊（21)第一方面采用網(wǎng)格映像法劃分雜波單元，在雷達(dá)波束照 射的區(qū)域內(nèi)建立單元大小為ArXA0的網(wǎng)格單元，得到劃分的地面網(wǎng)格位置；第二方面 利用雜波后向散射系數(shù)理論模型對雜波后向散射系數(shù)〇 °進(jìn)行計算，得到地面模型與海面 模型；
[0014] 雜波回波信號模擬模塊（22)根據(jù)相干視頻信號模擬方法，利用雜波單元的后向 散射截面積Y，生成雜波回波信號
【主權(quán)項】
1. 一種適合于艇載雷達(dá)系統(tǒng)的雷達(dá)回波信號模擬器，該雷達(dá)回波信號模擬器包括有數(shù) 據(jù)調(diào)度模塊（30)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊（40)、混頻模塊（50)和中頻振蕩器（60);其特征在于：還 包括有參數(shù)設(shè)置模塊（10)和數(shù)據(jù)生成模塊（20); 所述的參數(shù)設(shè)置模塊（10)由可視化交互模塊（11)、場景模型（12)和坐標(biāo)變換模塊 (13)構(gòu)成； 所述的數(shù)據(jù)生成模塊（20)由雜波序列仿真模塊（21)、雜波回波信號模擬模塊（22)、目 標(biāo)回波信號模擬模塊（23)和回波信號模擬模塊（24)構(gòu)成； 可視化交互模塊（11)通過多個界面進(jìn)行各自參數(shù)的設(shè)置，作為模擬雷達(dá)回波信號的 輸入量； 坐標(biāo)變換模塊（13)用于將劃分的地面網(wǎng)格位置、目標(biāo)位置從大地坐標(biāo)系映射天線坐 標(biāo)系中，從而進(jìn)行天線增益G(t)的計算； 雜波序列仿真模塊（21)第一方面采用網(wǎng)格映像法劃分雜波單元，在雷達(dá)波束照射的 區(qū)域內(nèi)建立單元大小為ArXA0的網(wǎng)格單元，得到劃分的地面網(wǎng)格位置；第二方面利用 雜波后向散射系數(shù)理論模型對雜波后向散射系數(shù)〇 °進(jìn)行計算，得到地面模型與海面模 型； 雜波回波信號模擬模塊（22)根據(jù)相干視頻信號模擬方法，利用雜波單元的后向散射 截面積Y，生成雜波回波信號C⑴小;)。 目標(biāo)回波信號模擬模塊（23)根據(jù)相干視頻信號模擬方法，采用目標(biāo)位置矢量，生成目 標(biāo)回波信-
"o；"- ? V ^"VvV) 回波信號模擬模塊（24)對目標(biāo)回波信-
3波信號 C⑴=w⑴及加性高斯白噪聲
行相干疊 力口，得到雷達(dá)回波相干視頻模擬信號，并輸出至數(shù)據(jù)調(diào)度進(jìn)行后續(xù)信號處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合于艇載雷達(dá)系統(tǒng)的雷達(dá)回波信號模 擬器，其特征在于：Ar為雷達(dá)的距離分辨率，且Ar = ARsec0g，= f，
;距離單元；
A0 為雷達(dá)的方位角頻率分辨率，i
;在照射區(qū)域內(nèi)一個距離環(huán)的網(wǎng)格單元數(shù)
9 和9 mto分別為照射區(qū)域內(nèi)最大和最小方位角。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適合于艇載雷達(dá)系統(tǒng)的雷達(dá)回波信號模擬器，其特征在 于：在坐標(biāo)變換模塊（13)中為了實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，設(shè)飛船質(zhì)心與天線中心重合，大地坐 標(biāo)系內(nèi)某點(diǎn)坐標(biāo)值為0^&%) 1，其到天線坐標(biāo)系坐標(biāo)值0^1，^)1的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：
(xt,yt,zt)T為t時刻飛船質(zhì)心在大地坐標(biāo)系中的坐標(biāo)； Aeg為大地坐標(biāo)系到飛艇坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，由飛船在大地坐標(biāo)系中的偏航角0 y、俯仰 角e5和橫滾角0J夬定； Aae為飛艇坐標(biāo)系到天線坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，由天線在飛艇坐標(biāo)系中的方位角0a和俯 仰角ea決定。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適合于艇載雷達(dá)系統(tǒng)的雷達(dá)回波信號模擬器，其包括有參數(shù)設(shè)置模塊(10)、數(shù)據(jù)生成模塊(20)、數(shù)據(jù)調(diào)度模塊(30)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(40)、混頻模塊(50)和中頻振蕩器(60)。本發(fā)明應(yīng)用場景模型與雷達(dá)參數(shù)、天線參數(shù)相結(jié)合，利用雜波統(tǒng)計分布模型和功率譜模型對所需背景地形所對應(yīng)的雜波序列進(jìn)行模擬，采用網(wǎng)格劃分法產(chǎn)生雜波回波信號，然后利用所需敏感區(qū)域的位置信息產(chǎn)生相關(guān)目標(biāo)回波，最后將雜波信號與目標(biāo)信號進(jìn)行融合，產(chǎn)生出符合測試要求的雷達(dá)回波并回傳給測試?yán)走_(dá)。本發(fā)明回波模擬器可運(yùn)用于飛船載雷達(dá)設(shè)備的研制開發(fā)、生產(chǎn)測試和性能檢測等多個環(huán)節(jié)，最大限度的減少外場實(shí)驗，節(jié)省實(shí)驗經(jīng)費(fèi)，縮短研制周期。
【IPC分類】G01S7-40
【公開號】CN104614713
【申請?zhí)枴緾N201510056402
【發(fā)明人】于澤, 張莉, 李景文
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月3日