一种雷达信号模拟方法

技术领域

本发明涉及雷达模拟技术领域,更具体的说是涉及一种雷达信号模拟方法。

背景技术

在雷达侦察设备的半实物仿真试验过程中，雷达信号模拟器是不可缺少的设备，其模拟产生各种样式的雷达信号，广泛应用于雷达侦察设备的测试和试验中。

常规的雷达信号模拟器大致分为两类：一类是利用直接数字合成技术，由计算机或DSP进行信号脉冲流的排序，计算得到脉冲描述字(PDW)，再通过FPGA+D/A或DDS器件生成信号。优点是针对性强、效果可靠。缺点是研制周期较长，且受技术水平的限制，通用性较差。

另一类是基于虚拟仪器的实现，即通过专门的图形化设计软件控制仪器产生各类信号。如：KeySightSystemVue、Matlab等，生成雷达信号的波形数据，采用计算机仿真技术来模拟战场环境中雷达信号环境，该方法以数学模型为基础，优点是可以任意设置实验场景，试验效率高，成本低；缺点是数字仿真的置信度较低。

这两种方法均是对不同雷达的信号级模拟，在脉冲描述字计算时未考虑相控阵雷达工作时，雷达信号与波束指向角的同步变化，而这些规律恰恰是相控阵雷达不同于其他雷达最显著的特征。应此在对雷达侦察设备的半实物仿真试验时，不能为其特供真实的信号环境，导致考核结果存疑。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有灵活性好、操作简单、精准度高等特点的雷达信号模拟方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种雷达信号模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：a、制作动态信号模拟器；该模拟器包括PC计算机、USB总线交互模块、FPGA控制与存储模块、数据输出与输入模块，PC计算机实现模拟信号数据的写入、时钟的选择，以及波形输出参数、数据输出格式控制信息的设置；PC计算机通过USB总线交互模块将数据和指令传输给FPGA控制与存储模块；FPGA控制与存储模块包括FPGA控制芯片、用来存储和转发的RAM和Flash Memory，FPGA控制芯片通过RAM作为数据转发通道，实对Flash Memory的读写以及模拟数据输出；数据输出与输入模块通过长线发送器和长线接收器实现数据的输出与输入；所述模拟信号类型包括线性调频信号、回波脉冲信号、噪声信号、外场数据；输出格式包括并行方式1、并行方式2、串行方式；

PC计算机中数据类型为复数形式的时候，分为I路和Q路两路正交信号：I路16位数据，Q路16位数据；输出采用能降低共模干扰的差分输出的方式；输出格式有：并行方式1，并行方式2，串行方式；其中，并行方式1：输出形式：I路，16位差分；Q路，16位；时钟，2位差分，分别和I路、Q路连接；MO脉冲，1位差分，每个脉冲重复周期输出一个M0脉冲作为标示脉冲；并行方式2：输出形式：I路，16位差分，I路和Q路信号时分复用输出；Q路，空置；时钟，1位差分；M0脉冲，1位差分；串行方式：输出形式：输出串行信号：1位差分；时钟，1位差分；W0脉冲：1位差分；M0脉冲：1位差分；

b、接收雷达基带信号；将所述雷达基带信号分别按照每一个目标散射点的延迟信息进行延迟调制，获得每一个所述目标散射点的延迟信号，其中，每一个所述目标散射点的延迟信息预先计算，所述目标散射点为雷达波速照射范围内的散射点；将每一个所述目标散射点的延迟信号与对应的所述目标散射点的天线幅度、所述目标散射点的相位进行复乘运算，获得每一个所述目标散射点的第一幅度相位调制信号，其中，每一个所述目标散射点的天线幅度和每一个所述目标散射点的相位预先计算；将全部所述目标散射点的第一幅度相位调制信号作为雷达回波信号，进行输出。

优选的，在上述一种雷达信号模拟方法中，数据输出与输入模块包括数据输出端口和数据输入端口；数据输出端口包括：通道一数据即I路数据输出、通道二数据即Q路数据输出、串行数据输出；通道一数据包括16位并行信号，1位时钟输出信号和1位M0脉冲信号，差分传输，共36路信号；通道二数据包括16位并行信号，1位时钟输出信号和1位M0脉冲信号，差分传输，共36路信号；串行数据输出包括串行数据1位，串行输出时钟1位，字同步脉冲1位，M0脉冲1位，差分传输，共8路信号；数据输出端口包括：通道一数据即I路数据输出、通道二数据即Q路数据输出、串行数据输出；通道一数据包括16位并行信号，1位时钟输出信号和1位M0脉冲信号，差分传输，共36路信号；通道二数据包括16位并行信号，1位时钟输出信号和1位M0脉冲信号，差分传输，共36路信号；串行数据输出包括串行数据1位，串行输出时钟1位，字同步脉冲1位，M0脉冲1位，差分传输，共8路信号。优选的，在上述一种雷达信号模拟方法中，该方法还包括：所述每一个所述目标散射点的延迟信息预先计算的过程包括：接收雷达位置信息和每一个所述目标散射点的位置信息；利用所述雷达位置信息和每一个所述目标散射点的位置信息，计算每一个所述目标散射点的径向距离，所述径向距离为所述目标散射点与雷达之间的距离值；利用每一个所述目标散射点的径向距离，计算每一个所述目标散射点的延迟信息。

优选的，在上述一种雷达信号模拟方法中，该方法还包括：每一个所述目标散射点的天线幅度预先计算的过程包括：接收雷达天线角度信息；利用所述雷达天线角度信息、所述雷达位置信息和每一个所述目标散点的位置信息，计算每一个所述目标散射点的天线距离向加权因子和天线方位向加权因子；将每一个所述目标散射点的天线距离向加权因子和天线方位向加权因子相乘，获得每一个所述目标散射点的天线幅度。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明明可以实时实现雷达模拟数据的生成以及时钟选择、波形输出参数、数据输出格式等控制信息的设置，灵活性好，满足了雷达信号模拟器个性化和实时性的需求。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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。

本发明实施例公开了一种具有灵活性好、操作简单、精准度高等特点的雷达信号模拟方法。

请参阅本发明公开的一种雷达信号模拟方法，具体包括以下步骤：

a、制作动态信号模拟器；该模拟器包括PC计算机、USB总线交互模块、FPGA控制与存储模块、数据输出与输入模块，PC计算机实现模拟信号数据的写入、时钟的选择，以及波形输出参数、数据输出格式控制信息的设置；PC计算机通过USB总线交互模块将数据和指令传输给FPGA控制与存储模块；FPGA控制与存储模块包括FPGA控制芯片、用来存储和转发的RAM和FlashMemory，FPGA控制芯片通过RAM作为数据转发通道，实对Flash Memory的读写以及模拟数据输出；数据输出与输入模块通过长线发送器和长线接收器实现数据的输出与输入；所述模拟信号类型包括线性调频信号、回波脉冲信号、噪声信号、外场数据；输出格式包括并行方式1、并行方式2、串行方式；

PC计算机中数据类型为复数形式的时候，分为I路和Q路两路正交信号：I路16位数据，Q路16位数据；输出采用能降低共模干扰的差分输出的方式；输出格式有：并行方式1，并行方式2，串行方式；其中，并行方式1：输出形式：I路，16位差分；Q路，16位；时钟，2位差分，分别和I路、Q路连接；MO脉冲，1位差分，每个脉冲重复周期输出一个M0脉冲作为标示脉冲；并行方式2：输出形式：I路，16位差分，I路和Q路信号时分复用输出；Q路，空置；时钟，1位差分；M0脉冲，1位差分；串行方式：输出形式：输出串行信号：1位差分；时钟，1位差分；W0脉冲：1位差分；M0脉冲：1位差分；

b、接收雷达基带信号；将所述雷达基带信号分别按照每一个目标散射点的延迟信息进行延迟调制，获得每一个所述目标散射点的延迟信号，其中，每一个所述目标散射点的延迟信息预先计算，所述目标散射点为雷达波速照射范围内的散射点；将每一个所述目标散射点的延迟信号与对应的所述目标散射点的天线幅度、所述目标散射点的相位进行复乘运算，获得每一个所述目标散射点的第一幅度相位调制信号，其中，每一个所述目标散射点的天线幅度和每一个所述目标散射点的相位预先计算；将全部所述目标散射点的第一幅度相位调制信号作为雷达回波信号，进行输出。

为了进一步优化上述技术方案，数据输出与输入模块包括数据输出端口和数据输入端口；数据输出端口包括：通道一数据即I路数据输出、通道二数据即Q路数据输出、串行数据输出；通道一数据包括16位并行信号，1位时钟输出信号和1位M0脉冲信号，差分传输，共36路信号；通道二数据包括16位并行信号，1位时钟输出信号和1位M0脉冲信号，差分传输，共36路信号；串行数据输出包括串行数据1位，串行输出时钟1位，字同步脉冲1位，M0脉冲1位，差分传输，共8路信号；数据输出端口包括：通道一数据即I路数据输出、通道二数据即Q路数据输出、串行数据输出；通道一数据包括16位并行信号，1位时钟输出信号和1位M0脉冲信号，差分传输，共36路信号；通道二数据包括16位并行信号，1位时钟输出信号和1位M0脉冲信号，差分传输，共36路信号；串行数据输出包括串行数据1位，串行输出时钟1位，字同步脉冲1位，M0脉冲1位，差分传输，共8路信号。

为了进一步优化上述技术方案，该方法还包括：所述每一个所述目标散射点的延迟信息预先计算的过程包括：接收雷达位置信息和每一个所述目标散射点的位置信息；利用所述雷达位置信息和每一个所述目标散射点的位置信息，计算每一个所述目标散射点的径向距离，所述径向距离为所述目标散射点与雷达之间的距离值；利用每一个所述目标散射点的径向距离，计算每一个所述目标散射点的延迟信息。

为了进一步优化上述技术方案，该方法还包括：每一个所述目标散射点的天线幅度预先计算的过程包括：接收雷达天线角度信息；利用所述雷达天线角度信息、所述雷达位置信息和每一个所述目标散点的位置信息，计算每一个所述目标散射点的天线距离向加权因子和天线方位向加权因子；将每一个所述目标散射点的天线距离向加权因子和天线方位向加权因子相乘，获得每一个所述目标散射点的天线幅度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。