本發(fā)明屬于雷達(dá)目標(biāo)回波模擬方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)回波模擬方法。

背景技術(shù)：

步進(jìn)頻信號(hào)作為一種合成高分辨的信號(hào)形式，具有瞬時(shí)帶寬低、合成帶寬高的特點(diǎn)，可以在獲得距離高分辨率的同時(shí)降低對(duì)數(shù)字信號(hào)處理機(jī)瞬時(shí)帶寬的要求，易于實(shí)現(xiàn)，近年來得到了廣泛的應(yīng)用。為了有效的對(duì)步進(jìn)頻雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)和試驗(yàn)，在設(shè)備做外場(chǎng)試驗(yàn)前充分的進(jìn)行試驗(yàn)，檢驗(yàn)設(shè)備各部分的功能，目標(biāo)回波的模擬是非常有意義的。

在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于傳統(tǒng)雷達(dá)目標(biāo)回波的模擬，對(duì)雷達(dá)發(fā)射的每個(gè)脈沖分別進(jìn)行目標(biāo)距離、速度及目標(biāo)特征的調(diào)制從而得到目標(biāo)回波；針對(duì)步進(jìn)頻雷達(dá)回波的模擬，只是在傳統(tǒng)雷達(dá)目標(biāo)回波模擬的基礎(chǔ)上，考慮了一幀里多個(gè)脈沖的相位關(guān)系。對(duì)于步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射的每個(gè)脈沖分別進(jìn)行目標(biāo)距離、速度及目標(biāo)特征的調(diào)制從而得到目標(biāo)回波，而一幀信號(hào)里的每個(gè)脈沖都需要知道其中心頻率及每個(gè)脈沖的起始時(shí)刻，其獲取的途徑往往有：(1)被試?yán)走_(dá)提供；(2)采用數(shù)字檢波和數(shù)字測(cè)頻的方法；對(duì)于(1)，如果被試?yán)走_(dá)的步進(jìn)規(guī)律是線性的，該方法有一定的適用性，如果被試?yán)走_(dá)的步進(jìn)規(guī)律是非線性的，則該方法不可用，對(duì)于(2)，在數(shù)字域進(jìn)行檢波和測(cè)頻，對(duì)于信噪比的要求較高，信噪比低時(shí)，檢波會(huì)出現(xiàn)毛刺，測(cè)頻精度會(huì)很差。

上述方法未考慮到步進(jìn)頻雷達(dá)信號(hào)的特殊性，即采用多個(gè)脈沖合成寬 帶信號(hào)來實(shí)現(xiàn)高分辨，而是僅僅針對(duì)每個(gè)脈沖進(jìn)行處理，因此，在實(shí)際使用中，要么需要事先知道被試?yán)走_(dá)的相關(guān)參數(shù)，要么需要在信噪比很高的前提下使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)在很多軍事用途中，被試?yán)走_(dá)的參數(shù)是保密的情況，提出了一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)的模擬方法，無需事先知道被試步進(jìn)頻雷達(dá)的步進(jìn)規(guī)律，無需數(shù)字檢波和測(cè)頻，以解決現(xiàn)有技術(shù)中需要雷達(dá)先驗(yàn)信息及要求較高信噪比的問題。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)的模擬方法，包括如下步驟：

步驟一，接收步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號(hào)s_tr(t)；

步驟二，獲取一幀內(nèi)雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像特性h，并根據(jù)幀同步信號(hào)對(duì)h進(jìn)行更新；

步驟三，對(duì)于一幀內(nèi)的每個(gè)脈沖采用目標(biāo)一維距離像特性h進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)行卷積計(jì)算；

步驟四，計(jì)算雷達(dá)模擬目標(biāo)輸出信號(hào)s_r(t)；

雷達(dá)模擬目標(biāo)輸出信號(hào)s_r(t)為步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的回波。

進(jìn)一步，所述步驟一輸入的步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號(hào)s_tr(t)的表達(dá)式如公式(1)所示：

其中，表示步進(jìn)頻信號(hào)的矩形子脈沖包絡(luò)；T_r為步進(jìn)頻信號(hào)的脈沖重復(fù)周期；τ為發(fā)射信號(hào)子脈沖寬度；t為時(shí)間；一幀包含N個(gè)脈沖，第n個(gè)脈沖的載頻為f_n＝f₀+nVf，n＝0,1,…,N-1；e是自然常數(shù)2.718282；

進(jìn)一步，所述步驟一輸入的雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像特性h的表達(dá)式如公式(2)所示：

其中，M為雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像上散射點(diǎn)的數(shù)量；表示該一維距離像第i個(gè)散射點(diǎn)的散射特性i＝1,2,…M，A_i表示幅度，表示相位；

所述步驟二獲取的雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像特性h，是根據(jù)幀同步信號(hào)來進(jìn)行更新的。

進(jìn)一步，所述步驟三的卷積計(jì)算的表達(dá)式如公式(3)所示：

其中，采用一維距離像特性h進(jìn)行調(diào)制；s_r-n(t)為調(diào)制后第n個(gè)脈沖的回波；*表示卷積運(yùn)算。

進(jìn)一步，所述步驟四的模擬目標(biāo)輸出信號(hào)s_r(t)的表達(dá)式如公式(4)所示：

其中，s_r(t)為本方法模擬的步進(jìn)頻雷達(dá)一幀內(nèi)N個(gè)脈沖的目標(biāo)回波信 號(hào)。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

針對(duì)在很多軍事用途中，被試?yán)走_(dá)的參數(shù)是保密的情況，采用按幀進(jìn)行目標(biāo)模擬的方法，不需要事先知道被試?yán)走_(dá)的相關(guān)參數(shù)；

采用按幀進(jìn)行目標(biāo)模擬的方法，不需要進(jìn)行測(cè)頻、檢波處理，因此不需要高信噪比，適用范圍廣；

同時(shí)，針對(duì)步進(jìn)頻雷達(dá)的特點(diǎn)：是靠一幀內(nèi)的多個(gè)不同頻率的脈沖來實(shí)現(xiàn)大帶寬處理，其多個(gè)脈沖的頻率變化規(guī)律可以是線性的，也可以是非線性的，在本發(fā)明背景中提到的事先由被試?yán)走_(dá)提供線性規(guī)律，這種情況下傳統(tǒng)的目標(biāo)回波模擬方法能適用，但是對(duì)于非線性步進(jìn)規(guī)律傳統(tǒng)的方法則不適用，而現(xiàn)實(shí)中的被試?yán)走_(dá)有線性的，也有非線性的，還有的是線性與非線性組合，傳統(tǒng)方法無法適用，這是傳統(tǒng)方法的缺陷；本發(fā)明的方法不需要事先知道雷達(dá)步進(jìn)規(guī)律，對(duì)于所有的步進(jìn)頻雷達(dá)都適用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)的模擬方法，包括如下步驟：

步驟一，接收步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號(hào)s_tr(t)；

步驟二，獲取一幀內(nèi)雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像特性h，并根據(jù)幀同步信號(hào)對(duì)h進(jìn)行更新；

步驟三，對(duì)于一幀內(nèi)的每個(gè)脈沖采用目標(biāo)一維距離像特性h進(jìn)行調(diào)制， 進(jìn)行卷積計(jì)算；

步驟四，計(jì)算雷達(dá)模擬目標(biāo)輸出信號(hào)s_r(t)；

雷達(dá)模擬目標(biāo)輸出信號(hào)s_r(t)為步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的回波。

前述步驟一輸入的步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號(hào)s_tr(t)的表達(dá)式如公式(1)所示：

其中，表示步進(jìn)頻信號(hào)的矩形子脈沖包絡(luò)；T_r為步進(jìn)頻信號(hào)的脈沖重復(fù)周期；τ為發(fā)射信號(hào)子脈沖寬度；t為時(shí)間；一幀包含N個(gè)脈沖，第n個(gè)脈沖的載頻為f_n＝f₀+nVf，n＝0,1,…,N-1；e是自然常數(shù)2.718282；

前述步驟二輸入的雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像特性h的表達(dá)式如公式(2)所示：

其中，M為雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像上散射點(diǎn)的數(shù)量；表示該一維距離像第i個(gè)散射點(diǎn)的散射特性i＝1,2,…M，A_i表示幅度，表示相位；

前述步驟三的卷積計(jì)算的表達(dá)式如公式(3)所示：

其中，采用一維距離像特性h進(jìn)行調(diào)制；s_r-n(t)為調(diào)制后第n個(gè)脈沖的回波；*表示卷積運(yùn)算。

前述步驟四的模擬目標(biāo)輸出信號(hào)s_r(t)的表達(dá)式如公式(4)所示：

其中，s_r(t)為本方法模擬的步進(jìn)頻雷達(dá)一幀內(nèi)N個(gè)脈沖的目標(biāo)回波信號(hào)。

前述模擬的操作步驟在FPGA中通過邏輯編程實(shí)現(xiàn)。

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

一種步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)模擬方法，包括如下步驟：

1、接收輸入的步進(jìn)頻雷達(dá)發(fā)射信號(hào)s_tr(t)，其表達(dá)式為：

其中，表示步進(jìn)頻信號(hào)的矩形子脈沖包絡(luò)，T_r為步進(jìn)頻信號(hào)的脈沖重復(fù)周期，τ為發(fā)射信號(hào)子脈沖寬度，t表示時(shí)間，一幀包含N個(gè)脈沖，第n個(gè)脈沖的載頻為f_n＝f₀+nVf，n＝0,1,…,N-1，e是自然常數(shù)2.718282；

2、設(shè)置雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像上有M個(gè)散射點(diǎn)，獲取雷達(dá)模擬目標(biāo)的一維距離像特性h，其表達(dá)示為：

其中，表示該一維距離像第i個(gè)散射點(diǎn)的散射特性，A_i表示幅度， 表示相位；i＝1,2,…M；

3、卷積計(jì)算，對(duì)于一幀內(nèi)的每個(gè)脈沖的回波，均采用目標(biāo)一維距離像特性h進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后第n個(gè)脈沖的回波s_r-n(t)為：

其中，*表示卷積運(yùn)算；

4、雷達(dá)模擬目標(biāo)信號(hào)輸出，目標(biāo)一維距離像調(diào)制完后的每個(gè)脈沖s_r-n(t)作為當(dāng)前發(fā)射脈沖的回波，則整個(gè)步進(jìn)頻發(fā)射信號(hào)回波為：

實(shí)施例一

如圖1所示，以某步進(jìn)頻雷達(dá)模擬系統(tǒng)為例，步進(jìn)頻雷達(dá)一幀包含64個(gè)脈沖，頻率步進(jìn)為8MHz，合成帶寬為512MHz，需要模擬的典型目標(biāo)為一艘船，設(shè)置其一維距離像上有16個(gè)散射點(diǎn)，目標(biāo)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(gè)散射點(diǎn)的散射特性，i＝1,2,…,16；目前，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)特性調(diào)制的核心是數(shù)字域的可編程邏輯器件，主要是一片Xilinx公司的V5SX95T FPGA芯片。

其具體操作步驟如下：

(1)在FPGA中通過邏輯編程實(shí)現(xiàn)如圖1所示的架構(gòu)；

(2)對(duì)于一幀內(nèi)的64個(gè)脈沖來說，采用相同的一維距離像h進(jìn)行卷積調(diào)制，相應(yīng)的第n個(gè)脈沖回波為：

(3)將一幀內(nèi)64個(gè)脈沖按時(shí)間順序進(jìn)行疊加，即可得到一幀內(nèi)的步進(jìn)頻雷達(dá)目標(biāo)回波：根據(jù)上述

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。