專利名稱：Sar雷達(dá)回波實(shí)時(shí)模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種SAR雷達(dá)回波實(shí)時(shí)模擬方法。
背景技術(shù)：
目前獲得回波信號(hào)普遍采用大規(guī)模FPGA陣列作為硬件平臺(tái)。第一種方式是采用多級(jí)流水節(jié)拍在延遲若干脈沖重復(fù)周期后得到回波信號(hào)。第二種方式是根據(jù)數(shù)據(jù)格式采用定點(diǎn)、相位計(jì)算精度和大點(diǎn)數(shù)卷積的方式得到回波信號(hào)，但是這種方式所得出的計(jì)算精度較差，并且以泰勒展開方式獲取開方值，因此占用的硬件資源極其龐大。另外，為滿足強(qiáng)實(shí)時(shí)性要求，即當(dāng)前脈沖重復(fù)周期雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的回波在當(dāng)前脈沖重復(fù)周期內(nèi)產(chǎn)生，只能采用并行度高延遲小的運(yùn)算架構(gòu)，而不能采用多節(jié)拍流水方式以減小對(duì)硬件資源的消耗量，同時(shí)為了滿足對(duì)回波相位計(jì)算精度的要求及大點(diǎn)數(shù)卷積中數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)范圍及計(jì)算精度要求，數(shù)據(jù)及計(jì)算格式需要采用雙精度浮點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算，降低了硬件資源消耗，但增加了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提出一種SAR雷達(dá)回波實(shí)時(shí)模擬方法，包括以下步驟:S1:在脈沖重復(fù)周期時(shí)刻獲得雷達(dá)的坐標(biāo)和障礙物散射點(diǎn)的坐標(biāo)；S2:根據(jù)所述雷達(dá)坐標(biāo)和所述散射點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算所述雷達(dá)與所述散射點(diǎn)的距離；S3:根據(jù)所述距離計(jì)算延遲值、相位值和幅度值；S4:根據(jù)所述距離計(jì)算延遲值、相位值和幅度值得到每個(gè)散射點(diǎn)的沖激響應(yīng)；以及S5:根據(jù)每個(gè)散射點(diǎn)的所述沖激響應(yīng)獲得響應(yīng)函數(shù)并通過對(duì)所述響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行卷積獲得回波信號(hào)。`根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法，通過FPGA硬件平臺(tái)的高性能計(jì)算能力，按照雷達(dá)實(shí)際工作的脈沖重復(fù)周期和回波延時(shí)，為閉環(huán)仿真系統(tǒng)中的SAR雷達(dá)提供體目標(biāo)或面目標(biāo)的回波信號(hào)，同時(shí)采用高并行度運(yùn)算架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)實(shí)時(shí)和低延時(shí)，并且計(jì)算過程中每個(gè)運(yùn)算單元內(nèi)部采用可編程串行方式，從而提高了靈活性。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述雷達(dá)的坐標(biāo)和障礙物散射點(diǎn)距離通過如下公式計(jì)
(na,nr)個(gè)散射點(diǎn)的三維坐標(biāo)，(x0, y0, z0)表示所述雷達(dá)的坐標(biāo),Rna,表示第(na, nr)個(gè)散射點(diǎn)到所述雷達(dá)的距離。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述延遲值dbin通過如下公式計(jì)算，dbin=Rna,m/fsnin,其中，f Snin表不一個(gè)米樣點(diǎn)所代表的距離。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述相位值(P；通過如下公式計(jì)算，
權(quán)利要求
1.一種SAR雷達(dá)回波實(shí)時(shí)模擬方法，其特征在于，包括以下步驟: 51:在脈沖重復(fù)周期時(shí)刻獲得雷達(dá)的坐標(biāo)和障礙物散射點(diǎn)的坐標(biāo)；52:根據(jù)所述雷達(dá)坐標(biāo)和所述散射點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算所述雷達(dá)與所述散射點(diǎn)的距離； 53:根據(jù)所述距離計(jì)算延遲值、相位值和幅度值；54:根據(jù)所述距離計(jì)算延遲值、相位值和幅度值得到每個(gè)散射點(diǎn)的沖激響應(yīng)；以及 55:根據(jù)每個(gè)散射點(diǎn)的所述沖激響應(yīng)獲得響應(yīng)函數(shù)并通過對(duì)所述響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行卷積獲得回波信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的SAR雷達(dá)回波實(shí)時(shí)模擬方法，其特征在于，所述雷達(dá)的坐標(biāo)和障礙物散射點(diǎn)距離通過如下公式計(jì)算，
3.如權(quán)利要求1所述的SAR雷達(dá)回波實(shí)時(shí)模擬方法，其特征在于，所述延遲值dbin通過如下公式計(jì)算，
4.如權(quán)利要求1所述的SAR雷達(dá)回波實(shí)時(shí)模擬方法，其特征在于，所述相位值W通過如下公式計(jì)算，
5.如權(quán)利要求1所述的SAR雷達(dá)回波實(shí)時(shí)模擬方法，其特征在于，所述復(fù)數(shù)值ona, 由FPGA實(shí)時(shí)從片外存儲(chǔ)器中取出，并采用隨機(jī)化以去相關(guān)。
6.如權(quán)利要求1所述的SAR雷達(dá)回波實(shí)時(shí)模擬方法，其特征在于，所述沖激響應(yīng)，
7.如權(quán)利要求1所述的SAR雷達(dá)回波實(shí)時(shí)模擬方法，其特征在于，所述沖激響應(yīng)通過如下公式計(jì)算，
8.如權(quán)利要求1所述的SAR雷達(dá)回波實(shí)時(shí)模擬方法，其特征在于，所述運(yùn)算采用高端FPGA作為計(jì)算平臺(tái)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種SAR雷達(dá)回波實(shí)時(shí)模擬方法。該方法包括以下步驟在脈沖重復(fù)周期時(shí)刻獲得雷達(dá)的坐標(biāo)和障礙物散射點(diǎn)的坐標(biāo)；根據(jù)雷達(dá)坐標(biāo)和散射點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算雷達(dá)與散射點(diǎn)的距離；根據(jù)距離計(jì)算延遲值、相位值和幅度值；根據(jù)距離計(jì)算延遲值、相位值和幅度值得到每個(gè)散射點(diǎn)的沖激響應(yīng)；以及根據(jù)每個(gè)散射點(diǎn)的沖激響應(yīng)獲得響應(yīng)函數(shù)并通過對(duì)響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行卷積獲得回波信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法，通過FPGA硬件平臺(tái)的高性能計(jì)算能力，按照雷達(dá)實(shí)際工作的脈沖重復(fù)周期和回波延時(shí)，為閉環(huán)仿真系統(tǒng)中的SAR雷達(dá)提供體目標(biāo)或面目標(biāo)的回波信號(hào)，同時(shí)采用高并行度運(yùn)算架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)實(shí)時(shí)和低延時(shí)，并且計(jì)算過程中每個(gè)運(yùn)算單元內(nèi)部采用可編程串行方式，從而提高了靈活性。
文檔編號(hào)G01S7/41GK103176179SQ20131005744
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月22日
發(fā)明者陶青長(zhǎng), 梁志恒, 袁昊 申請(qǐng)人:清華大學(xué)