一种宽带雷达目标回波信号模拟系统及模拟方法技术方案

本发明专利技术公开一种宽带雷达目标回波信号模拟系统，其包括主控机、信号处理机和射频机，主控机用于实现系统自检、硬件状态监控、试验相关参数和命令设置、完成试验初始化，驱动整个系统的运行、管理、监视、并控制系统在各种模式下安全、可靠、稳定地运行，完成预定的试验内容；信号处理机主要用于中频宽带信号实时生成、采样和信号处理；射频机包括上变频模块、信号合成模块和下变频模块。本发明专利技术还公开一种宽带雷达目标回波信号模拟方法。本发明专利技术能够实现在通用计算平台上的宽带雷达系统实时模拟，大大提升了系统的开放可重构能力和高速数据交换能力，能够开展宽带雷达对抗注入式仿真试验，为电子信息系统试验、训练提供研究平台。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带雷达目标回波信号模拟系统及模拟方法
本专利技术属于雷达
，涉及雷达目标回波信号模拟
，尤其是涉及一种宽带雷达目标回波信号模拟系统及模拟方法。
技术介绍
随着雷达技术的不断发展，雷达对抗装备的性能不断提高，利用雷达装备验证雷达对抗装备性能的需求越来越多，相对于实装雷达，雷达模拟系统能够实现大样本、高效低耗的试验，广泛应用于雷达对抗装备的战技性能、复杂电磁环境适应性和作战性能考核。随着雷达性能提升和模拟系统升级扩展需求，雷达模拟系统的开放可重构能力、实时性仿真和高速传输成为了关键问题。与实际雷达装备不同，雷达模拟系统需要实时模拟目标回波信号，尤其是宽带雷达回波的实时模拟和高速传输一直是雷达模拟系统面临的技术难题，同时为了系统后续的升级、改造和扩充，系统的软硬件平台需满足开放可重构条件，这样才能够实现通用雷达系统的实时模拟。对于雷达实时模拟系统，传统模拟方法多采用“FPGA+DSP”架构实现，此种架构软件与硬件紧密结合，后期难以对软件进行改造、升级以适应新的仿真模拟需求，同时该方法多应用于模拟窄带雷达系统，当应用于宽带雷达系统模拟时，成本高昂、开发难度大且维护成本较高。传统宽带雷达模拟系统多采用回放式架构，也就是试验前预先计算目标回波信号和雷达发射信号，试验过程中按照时序控制关系发射信号，同时完成信号处理。采用回放式架构模拟雷达宽带系统时，仅能模拟宽带雷达系统的搜索模式开展开环试验，无法实现宽带雷达系统的搜索、跟踪和识别的完整闭环流程模拟。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种宽带雷达目标回波信号模拟系统及模拟方法，其利用通用计算平台实时仿真雷达的宽带回波信号，利用实时Linux操作系统和计算通信板提高雷达仿真计算的响应时间，通过高速光纤实现多路宽带回波信号的传输和存储，进而实现开放可重构架构的宽带雷达系统的实时模拟。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种宽带雷达目标回波信号模拟系统，其包括主控机、信号处理机和射频机；所述主控机包括控制与管理计算机、雷达综合显控计算机和第一电源板，控制与管理计算机用于完成试验战情规划、系统工作参数设置、状态显示、仿真流程控制、仿真画面显示功能，雷达综合显控计算机用于雷达模拟操控，实现与控制与管理计算机的数据通信，完成雷达模拟系统操控、参数控制、PPI显示功能，第一电源板用于为主控机供电；所述信号处理机包括信号产生模块、信号采集模块、计算通信模块、实时计算模块、GPU板、第一光纤板、第二光纤板、万兆网交换板、第二电源板、计算后接口板、通信后接口板和控制后接口板；所述信号产生模块用于将基带目标回波信号转化为中频信号，生成宽带雷达中频目标回波信号，或将雷达发射信号转化为中频信号，生成中频雷达发射信号，并将中频信号送入射频机箱中的上变频模块中；所述信号采集模块用于将中频雷达回波信号转化为数字雷达回波信号，同时根据战情信息生成整个系统的时序控制信号；所述计算通信模块用于和主控机进行工作状态、信号控制的数据通信；所述实时计算模块用于完成宽带雷达回波信号的实时模拟和雷达回波信号的实时处理；所述GPU板用于配合实时计算模块完成宽带雷达回波信号的实时模拟和雷达回波信号的实时处理；所述第一光纤板用于与信号产生模块、第二光纤板通信，转发来自第二光纤板的信号控制字；所述第二光纤板用于与信号采集模块、第一光纤板、计算后接口板通信，将信号采集模块得到的数字雷达回波信号通过光纤送入实时计算模块进行处理；所述万兆网交换板用于信号处理机的内部网络通信；所述第二电源板用于为信号处理机供电；所述计算后接口板用于接收第二光纤板转发的来自信号采集模块的数字雷达回波信号；所述通信后接口板用于与主控与显示机进行数据交互，接收信号处理机的控制参数，上报系统工作状态；所述控制后接口板用于与射频机进行通信，完成频率、功率的参数控制；所述射频机包括上变频模块、信号合成模块和下变频模块，所述上变频模块用于实现来自信号处理机的信号生成模块的中频雷达发射信号和中频目标回波信号的上变频功能；所述信号合成模块用于完成目标回波信号和环境信号的射频合成，形成多通道射频雷达回波信号；所述下变频模块用于完成多通道射频雷达回波信号的下变频处理，形成多通道中频雷达回波信号。一种宽带雷达目标回波信号模拟方法，其基于上述的宽带雷达目标回波信号模拟系统来实现，包括以下步骤：S1、模拟系统加电、自检，并按照系统设定的战情信息完成系统初始化；S2、主控机的控制与管理计算机生成仿真试验战情信息；S3、信号处理机的信号采集模块根据战情信息生成整个模拟系统的时序控制信号；S4、信号处理机的实时计算模块接收到战情信息后，按照设定的参数利用GPU板实时生成雷达目标回波信号和雷达发射信号的数字信号；S5、实时计算模块将生成的数字信号通过计算后接口板、光纤、第二光纤板转发至第一光纤板，第一光纤板通过背板将数字信号发送至信号产生模块；S6、信号产生模块将数字目标回波信号和雷达发射信号分别转换为中频目标回波信号和中频雷达发射信号；S7、射频机中的上变频模块将中频目标回波信号和中频雷达发射信号转换为射频信号，将射频目标回波信号送入信号合成模块，将射频雷达发射信号送入复杂电磁环境模拟设备；S8、复杂电磁环境模拟设备接收到雷达发射信号后，生成射频电磁环境信号；S9、信号合成模块完成目标回波信号和环境信号的射频合成，形成多通道雷达回波信号送入下变频模块，下变频模块将射频信号转换为中频信号送入信号处理机中的信号采集模块；S10、信号采集模块完成中频雷达回波信号的采样，通过第一光纤板、第二光纤板、光纤、计算后接口板送入实时计算模块，实时计算模块将数字回波信号送入GPU板进行处理；S11、GPU板按照系统时序信号完成雷达回波信号的信号处理和数据处理；S12、主控与显示机的雷达综合显控计算机完成雷达操作界面的PPI显示；S13、判断试验是否结束，“是”则试验结束，“否”则转到步骤S3继续进行宽带雷达对抗半实物仿真试验。由于采用如上所述的技术方案，本专利技术具有如下优越性：该宽带雷达目标回波信号模拟系统及模拟方法，其利用“CPU+GPU”架构实现开放式、可重构的回波仿真和雷达信号处理，利用实时Linux操作系统和实时中断响应接口提高雷达系统通用计算平台的响应时间，通过光纤板实现多路宽带信号的高速传输和交互，进而实现在通用计算平台上的宽带雷达系统实时模拟，大大提升了系统的开放可重构能力和高速数据交换能力；能够实现宽带雷达实时模拟，开展宽带雷达对抗注入式仿真试验，为电子信息系统试验、训练提供研究平台，具有良好的推广应用价值。附图说明图1是本专利技术宽带雷达目标回波信号模拟系统的结构示意图；图2是本专利技术宽带雷达目标回波信号模拟系统中的信号产生模块的结构示意图；图3是本专利技术宽带雷达目标回波信号模拟系统中的信号采集模块的结构示意图；图4是本专利技术宽带雷达目标回波信号模拟系统中的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽带雷达目标回波信号模拟系统，其特征是：其包括主控机、信号处理机和射频机；/n所述主控机，用于实现系统自检、硬件状态监控、试验相关参数和命令设置、完成试验初始化，驱动整个系统的运行、管理、监视、并控制系统在各种模式下安全、可靠、稳定地运行，完成预定的试验内容；/n所述信号处理机包括信号产生模块、信号采集模块、计算通信模块、实时计算模块、GPU板、第一光纤板、第二光纤板、万兆网交换板、第二电源板、计算后接口板、通信后接口板和控制后接口板；所述信号产生模块用于将基带目标回波信号转化为中频信号，生成宽带雷达中频目标回波信号，或将雷达发射信号转化为中频信号，生成中频雷达发射信号，并将中频信号送入射频机箱中的上变频模块中；所述信号采集模块用于将中频雷达回波信号转化为数字雷达回波信号，同时根据战情信息生成整个系统的时序控制信号；所述计算通信模块用于和主控机进行工作状态、信号控制的数据通信；所述实时计算模块用于完成宽带雷达回波信号的实时模拟和雷达回波信号的实时处理；所述GPU板用于配合实时计算模块完成宽带雷达回波信号的实时模拟和雷达回波信号的实时处理；所述第一光纤板用于与信号产生模块、第二光纤板通信，转发来自第二光纤板的信号控制字；所述第二光纤板用于与信号采集模块、第一光纤板、计算后接口板通信，将信号采集模块得到的数字雷达回波信号通过光纤送入实时计算模块进行处理；所述万兆网交换板用于信号处理机的内部网络通信；所述第二电源板用于为信号处理机供电；所述计算后接口板用于接收第二光纤板转发的来自信号采集模块的数字雷达回波信号；所述通信后接口板用于与主控与显示机进行数据交互，接收信号处理机的控制参数，上报系统工作状态；所述控制后接口板用于与射频机进行通信，完成频率、功率的参数控制；/n所述射频机包括上变频模块、信号合成模块和下变频模块，所述上变频模块用于实现来自信号处理机的信号生成模块的中频雷达发射信号和中频目标回波信号的上变频功能；所述信号合成模块用于完成目标回波信号和环境信号的射频合成，形成多通道射频雷达回波信号；所述下变频模块用于完成多通道射频雷达回波信号的下变频处理，形成多通道中频雷达回波信号。/n...

【技术特征摘要】
1.一种宽带雷达目标回波信号模拟系统，其特征是：其包括主控机、信号处理机和射频机；
所述主控机，用于实现系统自检、硬件状态监控、试验相关参数和命令设置、完成试验初始化，驱动整个系统的运行、管理、监视、并控制系统在各种模式下安全、可靠、稳定地运行，完成预定的试验内容；
所述信号处理机包括信号产生模块、信号采集模块、计算通信模块、实时计算模块、GPU板、第一光纤板、第二光纤板、万兆网交换板、第二电源板、计算后接口板、通信后接口板和控制后接口板；所述信号产生模块用于将基带目标回波信号转化为中频信号，生成宽带雷达中频目标回波信号，或将雷达发射信号转化为中频信号，生成中频雷达发射信号，并将中频信号送入射频机箱中的上变频模块中；所述信号采集模块用于将中频雷达回波信号转化为数字雷达回波信号，同时根据战情信息生成整个系统的时序控制信号；所述计算通信模块用于和主控机进行工作状态、信号控制的数据通信；所述实时计算模块用于完成宽带雷达回波信号的实时模拟和雷达回波信号的实时处理；所述GPU板用于配合实时计算模块完成宽带雷达回波信号的实时模拟和雷达回波信号的实时处理；所述第一光纤板用于与信号产生模块、第二光纤板通信，转发来自第二光纤板的信号控制字；所述第二光纤板用于与信号采集模块、第一光纤板、计算后接口板通信，将信号采集模块得到的数字雷达回波信号通过光纤送入实时计算模块进行处理；所述万兆网交换板用于信号处理机的内部网络通信；所述第二电源板用于为信号处理机供电；所述计算后接口板用于接收第二光纤板转发的来自信号采集模块的数字雷达回波信号；所述通信后接口板用于与主控与显示机进行数据交互，接收信号处理机的控制参数，上报系统工作状态；所述控制后接口板用于与射频机进行通信，完成频率、功率的参数控制；
所述射频机包括上变频模块、信号合成模块和下变频模块，所述上变频模块用于实现来自信号处理机的信号生成模块的中频雷达发射信号和中频目标回波信号的上变频功能；所述信号合成模块用于完成目标回波信号和环境信号的射频合成，形成多通道射频雷达回波信号；所述下变频模块用于完成多通道射频雷达回波信号的下变频处理，形成多通道中频雷达回波信号。


2.根据权利要求1所述的宽带雷达目标回波信号模拟系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏宇，何勇刚，李廷鹏，杨晓帆，郝晓军，李永成，刘国柱，蔡奥林，申绪涧，曾勇虎，汪连栋，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三八九二部队，
类型：发明
国别省市：河南;41