基于DRFM的一维HRRP目标模拟方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于DRFM的一维HRRP目标模拟方法及系统，涉及雷达电子对抗技术领域。本发明专利技术提出的方法基于目标控制和空馈目标参数的实时计算，目标模拟器工作时可基于线馈或空馈，事先仅需要知道雷达发射信号频率即可，降低了试验难度。此外，本系统模拟信号质量高，由于具备脉冲补相技术，目标高速运动带来的相位杂散被大大抑制，提升了信号质量。并且，本系统资源占用少；由于采用了第一个散射点大延时，其余散射点串联小延时技术，大大降低了高速信号处理中多个散射点延时同时读写带来的存储器的高并发数据吞吐率需求，而基于VP的中频采集降低了存储器容量需求。中频采集降低了存储器容量需求。中频采集降低了存储器容量需求。

【技术实现步骤摘要】
基于DRFM的一维HRRP目标模拟方法及系统


[0001]本专利技术涉及雷达电子对抗
，尤其涉及基于DRFM的一维HRRP目标模拟方法及系统。

技术介绍

[0002]在雷达发展早期其主要功能是目标检测与跟踪，以便尽早的发现目标并估计其位置、速度及航迹等信息。随着雷达应用领域的不断扩大雷达功能已涉及到战场预警侦察、智能目标识别、目标结构反演等诸多崭新领域，所获取的目标特征范围也有了很大扩展，如目标长度、大小、几何外形、材质等物理属性。
[0003]在雷达目标识别流程中目标特征提取与优选是其中的关键步骤和前提条件，而如何准确的获取目标各种特征直接决定了目标识别的有效性。当前雷达能够提取出的目标特征包括：运动轨迹特征、调制特征、多普勒调制特征、极化特征及高分辨特征等。然而随着威胁目标种类的日趋复杂，如何构建多种场景的目标去验证雷达的目标识别能力，成为了雷达亟需解决的问题。
[0004]作为雷达高分辨率特征的雷达回波模拟核心技术，一维HRRP目标模拟可以较为方便在半实物环境中实现各种威胁目标的模拟，可广泛用于电子对抗、辐射源侦查、雷达探测、武器装备研制、性能试验和鉴定提供相应的电磁信号环境，以便于正确评估武器装备的性能指标。雷达目标模拟器技术分为基于DRFM的转发式干扰模拟技术和基于参数估计的再生式干扰模拟技术，同时由于基于DRFM的干扰模拟技术具有产生速度快，信号相干性强的优点，在干扰模拟技术中广泛得到了应用，可方便实现多散射点的目标模拟。然而，基于DRFM的多散射点的目标模拟有较大的存储吞吐率需求，对外接存储器数据率带宽提出了严重挑战，虽然FPGA（现场可编程逻辑门阵列，Field
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Programmable Gate Array）有较大的数据吞吐率带宽，但其存储空间较少；同时，目标模拟延迟带来的相位杂散，损失了模拟目标的逼真性，公开号为CN111289952A的中国专利公开了雷达目标回波模拟方法及装置，该专利中目标模拟未有考虑相位杂散，同时还无法实现多散射点一维HRRP目标模拟。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：提出一种基于DRFM的一维HRRP目标模拟方法及系统，以解决现有技术存在的上述问题。
[0006]第一方面，提出一种基于DRFM的一维HRRP目标模拟方法，该方法步骤如下：
[0007]S1、把设备工作带宽划分为n个顺序均匀交叠的子频段；通过下变频技术将子频段变频到同一高中频带宽产生中频信号，经过DRFM和一维HRRP处理后，通过上变频技术将中频信号用同一本地振荡器上变频到工作带宽内的子频段；
[0008]S2、根据雷达工作频率设置本振频率，使雷达工作频率被包含在某一子频段的中心区域，同时设置中频频率为雷达发射信号载频下变频的高中频频率；
[0009]S3、根据雷达验证测试的目标参数进行目标控制，即设置目标模拟运动航迹，实时
输出第一个散射点（雷达最近散射点）目标距离和速度；设置目标类型特征参数（包含不限于飞机、导弹、直升机、舰船、坦克），以实时输出目标一维HRRP共N个散射点归一化幅度、目标特征调制信号和N
‑
1个相对于前一个散射点的相对间隔及目标RCS（雷达截面积，Radar Cross Section）幅度；
[0010]S4、设备工作起始时刻起于微波中频检波VP（视频脉冲，Video Pulse），根据S1中所述的中频信号进行AD采样、DDC（数字下变频，Digital Down Conversion），根据微波中频检波VP对DDC信号进行中频采集，时长为微波中频检波VP持续时间；
[0011]S5、基于目标控制进行目标整体延时控制，即根据S3中所述的第一个散射点目标距离，换算成目标延时，以控制中频播放起始时刻产生中频IQ信号，时长为微波中频检波VP持续时间，并根据微波中频检波VP同步输出中频播放VP；
[0012]S6、基于相位旋转进行脉冲补相，即根据S2中所述的中频频率和S5中所述的目标延时计算补偿相位，对中频IQ信号进行脉冲补相产生调相IQ信号，时长为微波中频检波VP持续时间，并根据中频播放VP同步输出中频调相VP；
[0013]S7、基于目标控制进行一维HRRP目标模拟，即根据S3中所述的共N
‑
1个相对于前一个散射点的相对间隔，对第2~N路共N
‑
1路调相IQ信号进行串联延时；根据S3中所述的N个散射点归一化幅度、目标特征调制信号，分别对N路调相IQ信号（其中N
‑
1路延时输出）进行幅度调制，同时目标特征调制；随后将N路中频相加，并根据S2中所述的雷达发射信号载频和S3中所述的第一个散射点目标速度控制多普勒频移产生一维HRRP IQ信号，并根据调相VP产生的N路同步延时VP相或输出一维HRRP JP（干扰脉冲，Jamming Pulse），时长为一维HRRP JP持续时间；
[0014]S8、对一维HRRP IQ信号进行DUC（数字上变频，Digital Up Conversion），并通过DA采样输出目标模拟中频信号；
[0015]S9、基于目标控制进行RCS目标模拟，即对根据S3中所述的RCS幅度对DA输出中频信号上变频后进行脉冲级电调衰减，根据一维HRRP JP对上变频的射频信号进行开关调制，时长为一维HRRP JP持续时间，则本脉冲目标模拟流程结束；
[0016]S10、等待下一个微波中频检波VP，跳转至S4。
[0017]在第一方面的一些可实现方式中，所述步骤S1中通过下变频技术将子频段变频到同一高中频带宽产生中频信号，结合当前ADC器件和FPGA芯片水平，选用2GHz带宽，采样率为4.8GSPS，各子频段顺序均匀交叠。
[0018]在第一方面的一些可实现方式中，所述步骤S2本地振荡器把子频段下变频至同一高中频，在中频进行一维HRRP目标模拟。
[0019]在第一方面的一些可实现方式中，步骤S3中所述的目标参数进行目标控制过程至少包括如下步骤：
[0020]S301、根据雷达和目标的相对位置和朝向关系，将模拟目标分割成为N个强散射点的径向分辨单元，每个分辨单元可以看作是一个独立的点目标，其回波的持续时间为雷达发射信号脉宽PW，相邻散射点的回波时延为
[0021][0022]其中，为第i
‑
1个散射点和第i个散射点间隔，C为电磁波在自由空间中的传播
速度，因此，N个散射点将产生N
‑
1个散射点间隔，且表示第i
‑
1个散射点和第i个散射点延时，以此类推；各散射点雷达截面积为，则目标RCS参数为
[0023][0024]由此可得N个散射点归一化幅度为
[0025][0026]其中，为第i个散射点归一化RCS幅度；
[0027]S302、当S301所述目标散射点为直升机旋翼叶片等旋转散射点集合时，则可得到第i个散射点目标特征调制信号为
[0028][0029]其中，代表第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于DRFM的一维HRRP目标模拟方法，其特征在于，包括：S1、把设备工作带宽划分为n个顺序均匀交叠的子频段：将子频段变频到同一高中频带宽产生中频信号，经过DRFM和一维HRRP处理后，将中频信号用同一本地振荡器上变频到工作带宽内的子频段；S2、根据雷达工作频率设置本振频率，使雷达工作频率被包含在某一子频段的中心区域，同时设置中频频率为雷达发射信号载频下变频的高中频频率；S3、根据雷达验证测试的目标参数进行目标控制：设置目标模拟运动航迹，实时输出第一个散射点的目标距离和速度；设置目标类型特征参数，以实时输出目标一维HRRP共N个散射点归一化幅度、目标特征调制信号以及N
‑
1个相对于前一个散射点的相对间隔及目标RCS幅度；S4、设备工作起始时刻起于微波中频检波VP，根据S1中所述中频信号进行AD采样和数字下变频操作，根据微波中频检波VP对DDC信号进行中频采集，时长为微波中频检波VP持续时间；S5、基于目标控制进行目标整体延时控制，即根据S3中所述的第一个散射点目标距离，换算成目标延时，以控制中频播放起始时刻产生中频IQ信号，时长为微波中频检波VP持续时间，并根据微波中频检波VP同步输出中频播放VP；S6、基于相位旋转进行脉冲补相，即根据S2中所述的中频频率和S5中所述的目标延时计算补偿相位，对中频IQ信号进行脉冲补相产生调相IQ信号，时长为微波中频检波VP持续时间，并根据中频播放VP同步输出中频调相VP；S7、基于目标控制进行一维HRRP目标模拟，根据S3中所述的共N
‑
1个相对于前一个散射点的相对间隔，对第2~N路共N
‑
1路调相IQ信号进行串联延时；根据S3中所述的N个散射点归一化幅度、目标特征调制信号，分别对N路调相IQ信号进行幅度调制，同时目标特征调制；将N路中频相加，并根据S2中所述的雷达发射信号载频和S3中所述的第一个散射点目标速度控制多普勒频移产生一维HRRP IQ信号，并根据调相VP产生的N路同步延时VP相或输出一维HRRP JP，时长为一维HRRP JP持续时间；S8、对一维HRRP IQ信号进行数字上变频操作，并通过DA采样输出目标模拟中频信号；S9、基于目标控制进行RCS目标模拟，即对根据S3中所述的RCS幅度对DA输出中频信号上变频后进行脉冲级电调衰减，根据一维HRRP JP对上变频的射频信号进行开关调制，时长为一维HRRP JP持续时间，则本脉冲目标模拟流程结束；S10、等待下一个微波中频检波VP，跳转至S4。2.根据权利要求1所述的目标模拟方法，其特征在于，步骤S3中所述的目标参数进行目标控制过程至少包括如下步骤：S301、根据雷达和目标的相对位置和朝向关系，将模拟目标分割成为N个强散射点的径向分辨单元，每个分辨单元可以看作是一个独立的点目标，其回波的持续时间为雷达发射信号脉宽PW，相邻散射点的回波时延为：；其中，为第i
‑
1个散射点和第i个散射点间隔，C为电磁波在自由空间中的传播速度，因此，N个散射点将产生N
‑
1个散射点间隔，且表示第i
‑
1个散射点和第i个散射点延时，
以此类推；各散射点雷达截面积为，则目标RCS参数为：；由此可得N个散射点归一化幅度为：；其中，为第i个散射点归一化RCS幅度；S302、当S301所述目标散射点为直升机旋翼叶片等旋转散射点集合时，得到第i个散射点目标特征调制信号为：；其中，代表第i个散射点由K个旋翼叶片组成的目标特征调制信号，K代表旋翼叶片个数，为第k个旋翼叶片相位调制信号，第k个旋翼叶片幅度调制信号，且满足：；其中，C为电磁波在自由空间中的传播速度，为雷达发射信号载频，为旋翼叶片长度，为旋翼轴转速，为第i个散射点第k个旋翼叶片的回波相位损失；S303、根据目标相对于雷达运动航迹，计算目标距离和速度为：；其中，为第1个散射点在t时刻目标距离，为第1个散射点在t时刻目标速度，为第1个散射点初始距离，为第1个散射点初始速度，a为第1个散射点加速度，t为目标运动相对于起始时刻时间；S304、根据S303中所述的第1个散射点目标距离，计算S5所述目标延时为：；其中，为第1个散射点目标延时，为第1个散射点初始距离，为第1个散射点初始速度，a为第1个散射点加速度，C为电磁波在自由空间中的传播速度；S305、根据S303中所述的第1个散射点目标速度，计算S7所述多普勒频移为：；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇强，秦睢睢，朱震辉，祝俊，陆晨阳，奚宏亚，
申请(专利权)人：南京航天工业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：