一種步進頻雷達目標回波模擬方法與流程
2023-05-31 04:53:51 1
本發明屬於雷達目標回波模擬方法技術領域，特別涉及一種步進頻雷達目標回波模擬方法。
背景技術：
步進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，可以在獲得距離高解析度的同時降低對數位訊號處理機瞬時帶寬的要求，易於實現，近年來得到了廣泛的應用。為了有效的對步進頻雷達進行檢測和試驗，在設備做外場試驗前充分的進行試驗，檢驗設備各部分的功能，目標回波的模擬是非常有意義的。
在現有技術中，對於傳統雷達目標回波的模擬，對雷達發射的每個脈衝分別進行目標距離、速度及目標特徵的調製從而得到目標回波；針對步進頻雷達回波的模擬，只是在傳統雷達目標回波模擬的基礎上，考慮了一幀裡多個脈衝的相位關係。對於步進頻雷達發射的每個脈衝分別進行目標距離、速度及目標特徵的調製從而得到目標回波，而一幀信號裡的每個脈衝都需要知道其中心頻率及每個脈衝的起始時刻，其獲取的途逕往往有：(1)被試雷達提供；(2)採用數字檢波和數字測頻的方法；對於(1)，如果被試雷達的步進規律是線性的，該方法有一定的適用性，如果被試雷達的步進規律是非線性的，則該方法不可用，對於(2)，在數字域進行檢波和測頻，對於信噪比的要求較高，信噪比低時，檢波會出現毛刺，測頻精度會很差。
上述方法未考慮到步進頻雷達信號的特殊性，即採用多個脈衝合成寬 帶信號來實現高分辨，而是僅僅針對每個脈衝進行處理，因此，在實際使用中，要麼需要事先知道被試雷達的相關參數，要麼需要在信噪比很高的前提下使用。
技術實現要素：
發明目的：本發明針對在很多軍事用途中，被試雷達的參數是保密的情況，提出了一種步進頻雷達目標的模擬方法，無需事先知道被試步進頻雷達的步進規律，無需數字檢波和測頻，以解決現有技術中需要雷達先驗信息及要求較高信噪比的問題。
技術方案：為實現上述目的，本發明採用的技術方案為：
一種步進頻雷達目標的模擬方法，包括如下步驟：
步驟一，接收步進頻雷達發射信號str(t)；
步驟二，獲取一幀內雷達模擬目標的一維距離像特性h，並根據幀同步信號對h進行更新；
步驟三，對於一幀內的每個脈衝採用目標一維距離像特性h進行調製，進行卷積計算；
步驟四，計算雷達模擬目標輸出信號sr(t)；
雷達模擬目標輸出信號sr(t)為步進頻雷達發射信號的回波。
進一步，所述步驟一輸入的步進頻雷達發射信號str(t)的表達式如公式(1)所示：
其中，表示步進頻信號的矩形子脈衝包絡；Tr為步進頻信號的脈衝重複周期；τ為發射信號子脈衝寬度；t為時間；一幀包含N個脈衝，第n個脈衝的載頻為fn＝f0+nVf，n＝0,1,…,N-1；e是自然常數2.718282；
進一步，所述步驟一輸入的雷達模擬目標的一維距離像特性h的表達式如公式(2)所示：
其中，M為雷達模擬目標的一維距離像上散射點的數量；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模擬目標的一維距離像特性h，是根據幀同步信號來進行更新的。
進一步，所述步驟三的卷積計算的表達式如公式(3)所示：
其中，採用一維距離像特性h進行調製；sr-n(t)為調製後第n個脈衝的回波；*表示卷積運算。
進一步，所述步驟四的模擬目標輸出信號sr(t)的表達式如公式(4)所示：
其中，sr(t)為本方法模擬的步進頻雷達一幀內N個脈衝的目標回波信 號。
有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下優點：
針對在很多軍事用途中，被試雷達的參數是保密的情況，採用按幀進行目標模擬的方法，不需要事先知道被試雷達的相關參數；
採用按幀進行目標模擬的方法，不需要進行測頻、檢波處理，因此不需要高信噪比，適用範圍廣；
同時，針對步進頻雷達的特點：是靠一幀內的多個不同頻率的脈衝來實現大帶寬處理，其多個脈衝的頻率變化規律可以是線性的，也可以是非線性的，在本發明背景中提到的事先由被試雷達提供線性規律，這種情況下傳統的目標回波模擬方法能適用，但是對於非線性步進規律傳統的方法則不適用，而現實中的被試雷達有線性的，也有非線性的，還有的是線性與非線性組合，傳統方法無法適用，這是傳統方法的缺陷；本發明的方法不需要事先知道雷達步進規律，對於所有的步進頻雷達都適用。
附圖說明
圖1是本發明的結構框圖。
具體實施方式
一種步進頻雷達目標的模擬方法，包括如下步驟：
步驟一，接收步進頻雷達發射信號str(t)；
步驟二，獲取一幀內雷達模擬目標的一維距離像特性h，並根據幀同步信號對h進行更新；
步驟三，對於一幀內的每個脈衝採用目標一維距離像特性h進行調製， 進行卷積計算；
步驟四，計算雷達模擬目標輸出信號sr(t)；
雷達模擬目標輸出信號sr(t)為步進頻雷達發射信號的回波。
前述步驟一輸入的步進頻雷達發射信號str(t)的表達式如公式(1)所示：
其中，表示步進頻信號的矩形子脈衝包絡；Tr為步進頻信號的脈衝重複周期；τ為發射信號子脈衝寬度；t為時間；一幀包含N個脈衝，第n個脈衝的載頻為fn＝f0+nVf，n＝0,1,…,N-1；e是自然常數2.718282；
前述步驟二輸入的雷達模擬目標的一維距離像特性h的表達式如公式(2)所示：
其中，M為雷達模擬目標的一維距離像上散射點的數量；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式如公式(3)所示：
其中，採用一維距離像特性h進行調製；sr-n(t)為調製後第n個脈衝的回波；*表示卷積運算。
前述步驟四的模擬目標輸出信號sr(t)的表達式如公式(4)所示：
其中，sr(t)為本方法模擬的步進頻雷達一幀內N個脈衝的目標回波信號。
前述模擬的操作步驟在FPGA中通過邏輯編程實現。
下面結合實施例對本發明作更進一步的說明。
一種步進頻雷達目標模擬方法，包括如下步驟：
1、接收輸入的步進頻雷達發射信號str(t)，其表達式為：
其中，表示步進頻信號的矩形子脈衝包絡，Tr為步進頻信號的脈衝重複周期，τ為發射信號子脈衝寬度，t表示時間，一幀包含N個脈衝，第n個脈衝的載頻為fn＝f0+nVf，n＝0,1,…,N-1，e是自然常數2.718282；
2、設置雷達模擬目標的一維距離像上有M個散射點，獲取雷達模擬目標的一維距離像特性h，其表達示為：
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，對於一幀內的每個脈衝的回波，均採用目標一維距離像特性h進行調製，調製後第n個脈衝的回波sr-n(t)為：
其中，*表示卷積運算；
4、雷達模擬目標信號輸出，目標一維距離像調製完後的每個脈衝sr-n(t)作為當前發射脈衝的回波，則整個步進頻發射信號回波為：
實施例一
如圖1所示，以某步進頻雷達模擬系統為例，步進頻雷達一幀包含64個脈衝，頻率步進為8MHz，合成帶寬為512MHz，需要模擬的典型目標為一艘船，設置其一維距離像上有16個散射點，目標一維距離像特性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，實現目標特性調製的核心是數字域的可編程邏輯器件，主要是一片Xilinx公司的V5SX95T FPGA晶片。
其具體操作步驟如下：
(1)在FPGA中通過邏輯編程實現如圖1所示的架構；
(2)對於一幀內的64個脈衝來說，採用相同的一維距離像h進行卷積調製，相應的第n個脈衝回波為：
(3)將一幀內64個脈衝按時間順序進行疊加，即可得到一幀內的步進頻雷達目標回波：根據上述
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。