本發(fā)明屬于雷達(dá)仿真測試設(shè)備雷達(dá)目標(biāo)回波模擬領(lǐng)域，具體涉及基于頻域匹配濾波的脈沖壓縮雷達(dá)密集目標(biāo)模擬方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)日新月異的發(fā)展，雷達(dá)波形設(shè)計越來越復(fù)雜，多采用種捷變頻、非線性調(diào)頻、相位編碼、大帶寬等多種技術(shù)設(shè)計波形，獲得更好的目標(biāo)搜索、跟蹤及抗干擾、反隱身性能。隨之帶來的雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計、研制、調(diào)試、檢測難度也越來越大。如果僅靠外場試驗的方式，在滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭復(fù)雜的電子對抗環(huán)境要求下，需要耗費(fèi)巨大的人力物力及時間?，F(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)仿真模擬技術(shù)的發(fā)展，正好可以解決此問題，雷達(dá)目標(biāo)回波信號模擬系統(tǒng)在雷達(dá)研制、性能評估，以及日常功能檢測和操作人員的培訓(xùn)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)的雷達(dá)目標(biāo)回波模擬技術(shù)多采用基于聲表面波或光纖等模擬延時轉(zhuǎn)發(fā)方式，但存在帶寬、目標(biāo)模擬精度、信號質(zhì)量等多方面的問題?，F(xiàn)在，主要采用基于數(shù)字射頻存儲技術(shù)(drfm)的延時轉(zhuǎn)發(fā)方式和基于dds技術(shù)的直接頻率合成注入方式。現(xiàn)有的延時轉(zhuǎn)發(fā)方式是指通過微波接收通道、射頻采樣存儲等技術(shù)將雷達(dá)激勵存儲下來，延遲一段時間后讀出，則得到一定延遲的目標(biāo)回波信號，再通過微波發(fā)射通道向雷達(dá)天線陣面輻射，從而實現(xiàn)雷達(dá)目標(biāo)回波模擬。此方法模擬目標(biāo)的真實程度受制并依賴于射頻接收通道，且目標(biāo)信號特性可控性不強(qiáng)，當(dāng)接收信號干擾較多時，模擬目標(biāo)信號作用受限，并不能滿足雷達(dá)試驗、研制時作為標(biāo)準(zhǔn)測試信號的需求。基于現(xiàn)有dds技術(shù)的注入方式是指系統(tǒng)根據(jù)雷達(dá)所提供的時序及波形參數(shù)利用dds技術(shù)直接產(chǎn)生中頻目標(biāo)模擬信號，再經(jīng)過延時、疊加產(chǎn)生單個或多個脈沖，最后上變頻至射頻段輻射輸出，從而實現(xiàn)雷達(dá)目標(biāo)回波模擬。此方法模擬目標(biāo)信號特征可控性強(qiáng)，但實現(xiàn)方法復(fù)雜，消耗fpga邏輯資源多。且由于脈沖壓縮雷達(dá)特性，當(dāng)實現(xiàn)多目標(biāo)模擬時直接產(chǎn)生的調(diào)頻脈沖信號經(jīng)過脈沖壓縮后目標(biāo)過于稀疏，僅單純的延時疊加無法模擬真實情況中密集多目標(biāo)距離較近或成片雜波目標(biāo)的情況。

因此，研究一種方法能夠更加真實、精確可控地模擬脈沖壓縮雷達(dá)密集目標(biāo)回波的應(yīng)用是非常有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于頻域匹配濾波的脈沖壓縮雷達(dá)密集目標(biāo)模擬方法，以實現(xiàn)目標(biāo)特性可控的密集目標(biāo)實時模擬功能。本發(fā)明通過密集目標(biāo)實時模擬方法可以花費(fèi)較少的設(shè)備邏輯資源，靈活的產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)多目標(biāo)信號，以測試?yán)走_(dá)的多目標(biāo)檢測分辨精度；可模擬產(chǎn)生基于密集目標(biāo)的成片雜波目標(biāo)信號，以檢測雷達(dá)信號處理的抗雜波檢測能力；可模擬產(chǎn)生基于密集目標(biāo)的靈巧噪聲干擾信號，以檢測雷達(dá)信號處理的抗靈巧噪聲干擾能力。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于頻域匹配濾波的脈沖壓縮雷達(dá)密集目標(biāo)模擬方法，其特征在于：包括步驟如下，

步驟一、產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)模擬脈沖信號、成片雜波目標(biāo)脈沖信號或靈巧噪聲干擾脈沖信號步驟，并將三組信號合成一組、或?qū)⑵鋬山M組合、或只用單組模擬脈沖信號輸入步驟二；

步驟二、將步驟一輸入的信號變?yōu)榧尤攵嗥绽疹l率調(diào)制及雷達(dá)設(shè)計波形s(t)所調(diào)制的零中頻調(diào)頻信號；所述步驟二的具體步驟是：首先將由多普勒頻率所引起的幅度起伏調(diào)制到目標(biāo)模擬脈沖信號上；然后對距離和多普勒頻率調(diào)制后的脈沖信號進(jìn)行頻域匹配濾波逆脈沖壓縮處理實現(xiàn)雷達(dá)波形調(diào)制，即將距離和頻率調(diào)制后的脈沖信號x(t)轉(zhuǎn)換為頻域x(ω)，再通過雷達(dá)逆脈沖壓縮頻域濾波器s(ω)匹配濾波，變換成雷達(dá)發(fā)射原始調(diào)頻信號的目標(biāo)反射回波的零中頻調(diào)頻信號y(t)＝ifft(x(ω)*s^*(ω))；

步驟三，對零中頻調(diào)頻信號進(jìn)行上變頻處理產(chǎn)生射頻目標(biāo)模擬信號。

根據(jù)如上基于頻域匹配濾波的脈沖壓縮雷達(dá)密集目標(biāo)模擬方法，其特征在于：所述的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)模擬脈沖信號根據(jù)設(shè)定目標(biāo)數(shù)量、目標(biāo)距離，產(chǎn)生一組與距離對應(yīng)延時為t的目標(biāo)模擬脈沖信號。

根據(jù)如上基于頻域匹配濾波的脈沖壓縮雷達(dá)密集目標(biāo)模擬方法，其特征在于：所述的步驟一中成片雜波目標(biāo)脈沖信號產(chǎn)生步驟為：首先設(shè)置高斯雜波的譜參數(shù),均值f,方差σ；然后根據(jù)譜參數(shù)及功率譜密度函數(shù)得到模擬成片雜波的頻域信號最后，將信號轉(zhuǎn)到時域x＝ifft(y),即可得到雜波目標(biāo)脈沖信號。

根據(jù)如上基于頻域匹配濾波的脈沖壓縮雷達(dá)密集目標(biāo)模擬方法，其特征在于：所述的步驟一中靈巧噪聲干擾脈沖信號產(chǎn)生步驟為；首先生成pn碼偽隨機(jī)序列x(n)；然后讓x(n)通過一個中頻帶寬線性濾波器h(n)，其帶寬為接收機(jī)中放帶寬δbr，生成高斯噪聲調(diào)制信號序列u(t)；最后代入噪聲調(diào)頻信號的表達(dá)式：并且進(jìn)行100次的積累后求平均值得到噪聲調(diào)頻干擾信號，對其進(jìn)行快速傅里葉變換后，求出功率譜，由此得到噪聲調(diào)幅干擾的頻域信號y(ω)；最后，將信號轉(zhuǎn)到時域x＝ifft(y),即可得到噪聲干擾脈沖信號。

根據(jù)如上基于頻域匹配濾波的脈沖壓縮雷達(dá)密集目標(biāo)模擬方法，其特征在于：所述的步驟三具體步驟為：首先將調(diào)頻信號數(shù)字上變頻處理，即將零中頻調(diào)頻信號經(jīng)過內(nèi)插、濾波，進(jìn)行數(shù)字上變頻處理，轉(zhuǎn)換成模擬中頻目標(biāo)回波信號；然后將模擬中頻目標(biāo)回波信號模擬混頻轉(zhuǎn)換為射頻目標(biāo)模擬信號，即模擬中頻目標(biāo)回波信號與一本、二本信號模擬混頻至射頻f0，二次混頻轉(zhuǎn)換為射頻目標(biāo)模擬信號

本發(fā)明方法有益效果如下：本方法目標(biāo)信號特性參數(shù)控制靈活，管理性強(qiáng)，既能產(chǎn)生中頻模擬信號，也能產(chǎn)生射頻模擬信號。能很好的適應(yīng)于雷達(dá)試驗、研制時作為標(biāo)準(zhǔn)多模擬目標(biāo)測試信號的多樣性需求。本方法根據(jù)脈沖壓縮雷達(dá)的波形特性，采用對目標(biāo)模擬脈沖信號進(jìn)行頻域匹配濾波的逆脈沖壓縮處理，生成高精度密集目標(biāo)模擬寬帶調(diào)頻信號，再上變頻為射頻信號輸出。模擬目標(biāo)信號特征可控性強(qiáng)，距離延時精度高，不受制且不依賴于射頻接收通道干擾環(huán)境的影響?？朔藗鹘y(tǒng)延時轉(zhuǎn)發(fā)方法中多目標(biāo)模擬時直接產(chǎn)生的調(diào)頻脈沖信號脈壓后目標(biāo)過于稀疏的問題，實現(xiàn)了模擬真實情況中近距離成片密集目標(biāo)同時出現(xiàn)的情況。本方法與dds注入式模擬方法相比，多目標(biāo)模擬時不是簡單的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)信號重復(fù)多次延時存儲幅度疊加，而是通過頻域匹配濾波的逆脈沖壓縮處理，使得目標(biāo)模擬信號不受硬件平臺邏輯資源有限的影響，可產(chǎn)生成片密集模擬目標(biāo)信號，更接近真實雜波及噪聲干擾的環(huán)境，更有利于研制過程中雷達(dá)信號處理算法的驗證。

附圖說明

圖1延時產(chǎn)生目標(biāo)模擬脈沖信號；

圖2頻域濾波逆脈壓處理產(chǎn)生目標(biāo)模擬調(diào)頻信號；

圖3上變頻處理產(chǎn)生目標(biāo)模擬射頻信號。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

如圖1至圖3，本發(fā)明的一種基于頻域匹配濾波的脈沖壓縮雷達(dá)密集目標(biāo)模擬方法，基于雷達(dá)發(fā)射信號的特性采用頻域匹配濾波逆脈沖壓縮處理方法，及高速dac+dsp+fpga的硬件架構(gòu)實現(xiàn)，包括步驟如下：

1、產(chǎn)生目標(biāo)模擬脈沖信號。根據(jù)設(shè)定目標(biāo)數(shù)量、目標(biāo)距離，產(chǎn)生一組與距離對應(yīng)延時為t的目標(biāo)模擬脈沖信號。即對目標(biāo)模擬脈沖信號進(jìn)行距離調(diào)制。延時t即對應(yīng)多個模擬目標(biāo)之間的距離，具體對應(yīng)關(guān)系為延時1us對應(yīng)距離滯后150米。最終產(chǎn)生目標(biāo)模擬脈沖信號x(w)。下面詳細(xì)描述針對具體應(yīng)用所產(chǎn)生目標(biāo)模擬脈沖信號。

1)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)兩目標(biāo)脈沖信號。即根據(jù)目標(biāo)距離延時產(chǎn)生兩個標(biāo)準(zhǔn)的矩形脈沖信號疊加，矩形脈沖寬度為1us。信號形式如下：

x(t)＝[u(t)-u(t-t1)]+[u(t)-u(t-t2)]，t1，t2對應(yīng)兩個目標(biāo)的延時距離。該信號可以靈活的產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)多目標(biāo)信號，以測試?yán)走_(dá)的多目標(biāo)檢測分辨精度；如在檢測過程中，可以根據(jù)模擬精度實時調(diào)整雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)，不用通過雷達(dá)實際開機(jī)后采集數(shù)據(jù)分析，提高了設(shè)計效率。

2)產(chǎn)生成片雜波目標(biāo)脈沖信號。以基于高斯分布的雷達(dá)雜波為例，產(chǎn)生基于高斯分布的雷達(dá)雜波脈沖生成步驟如下：首先，設(shè)置高斯雜波的譜參數(shù),均值f,方差σ；然后，根據(jù)譜參數(shù)及功率譜密度函數(shù)得到模擬成片雜波的頻域信號最后，將信號轉(zhuǎn)到時域x＝ifft(y),即可得到雜波目標(biāo)脈沖信號。這樣模擬產(chǎn)生基于密集目標(biāo)的成片雜波目標(biāo)信號，可以檢測雷達(dá)信號處理的抗雜波檢測能力；通過不同雜波的驗證，可以在設(shè)計早期驗證雷達(dá)系統(tǒng)的抗雜波能力，進(jìn)而縮短雷達(dá)的研發(fā)周期。

3)產(chǎn)生靈巧噪聲干擾脈沖信號。首先，生成pn碼偽隨機(jī)序列x(n)；接下來讓x(n)通過一個中頻帶寬線性濾波器h(n)，其帶寬為接收機(jī)中放帶寬δbr，生成高斯噪聲調(diào)制信號序列u(t)；最后代入噪聲調(diào)頻信號的表達(dá)式：并且進(jìn)行100次的積累后求平均值得到噪聲調(diào)頻干擾信號，對其進(jìn)行快速傅里葉變換后，求出功率譜，由此得到噪聲調(diào)幅干擾的頻域信號y(ω)。最后，將信號轉(zhuǎn)到時域x＝ifft(y),即可得到噪聲干擾脈沖信號。上述pn序列偽隨機(jī)碼有優(yōu)良的自相關(guān)函數(shù)，是狹義的偽噪聲序列，而且易于產(chǎn)生和復(fù)制。上述偽隨機(jī)pn序列采用線性反饋移位寄存器產(chǎn)生。設(shè)置特征多項式系數(shù)為[536210]，它決定了移位寄存器的反饋連接和序列的結(jié)構(gòu)，即實現(xiàn)的多項式為p(z)＝z⁵³+z⁶+z²+z¹+1。這樣可模擬產(chǎn)生基于密集目標(biāo)的靈巧噪聲干擾信號，以檢測雷達(dá)信號處理的抗靈巧噪聲干擾能力?，F(xiàn)有抗靈巧噪聲干擾的檢測方式是雷達(dá)系統(tǒng)完成調(diào)試后，在調(diào)試場放置干擾機(jī)，設(shè)計人員只能通過采集的信號后期分析對雷達(dá)信號處理抗干擾算法進(jìn)行驗證。而本發(fā)明的方法，可以使設(shè)計人員在實驗室模擬外部干擾機(jī)的干擾信號，試驗時不需要采用外部干擾機(jī)，即可完成雷達(dá)靈巧噪聲干擾的檢測，可以在設(shè)計初期就進(jìn)行抗干擾算法驗證。

本步驟中的三組信號可以單組模擬送入步驟2中，也可以將其三組信號合成一組、或?qū)⑵鋬山M組合后輸入步驟2中，這樣可以在設(shè)計過程中，設(shè)計人員可以對雷達(dá)信號所處的真實復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行設(shè)計、分析和驗證，綜合提高設(shè)計人員在設(shè)計階段的試驗效率，且本步驟中，目標(biāo)模擬特性可以直接通過軟件設(shè)置修改，十分便捷。

2、產(chǎn)生多普勒頻率調(diào)制及雷達(dá)設(shè)計波形s(t)所調(diào)制的零中頻調(diào)頻信號。首先將由多普勒頻率所引起的幅度起伏調(diào)制到目標(biāo)模擬脈沖信號上。即使得脈沖信號具有目標(biāo)多普勒頻率引起的pri之間的多普勒相位變化信息。然后對距離和多普勒頻率調(diào)制后的脈沖信號進(jìn)行頻域匹配濾波逆脈沖壓縮處理實現(xiàn)雷達(dá)波形調(diào)制，即距離和頻率調(diào)制后的脈沖信號x(t)轉(zhuǎn)換為頻域x(ω)，通過雷達(dá)逆脈沖壓縮頻域濾波器s(ω)匹配濾波，變換成雷達(dá)發(fā)射原始調(diào)頻信號的目標(biāo)反射回波的零中頻調(diào)頻信號y(t)＝ifft(x(ω)*s^*(ω))，即模擬雷達(dá)目標(biāo)回波信號產(chǎn)生具有一定脈寬的零中頻調(diào)頻信號。在步驟一種產(chǎn)生脈沖信號十分便捷，本步驟也可以通過簡單算法將步驟一種的信號變?yōu)榱阒蓄l調(diào)頻信號。在本領(lǐng)域中，直接產(chǎn)生具有步驟一中目標(biāo)特性的零中頻調(diào)頻信號難度十分大，比如現(xiàn)有的采用dds直接產(chǎn)生或延時轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)產(chǎn)生，數(shù)據(jù)處理量都非常大，設(shè)備資源消耗很大，不容易實現(xiàn)，且目標(biāo)模擬特性難以修改。

3、對零中頻調(diào)頻信號進(jìn)行上變頻處理產(chǎn)生射頻目標(biāo)模擬信號。首先將調(diào)頻信號數(shù)字上變頻處理，即將零中頻調(diào)頻信號經(jīng)過內(nèi)插、濾波，進(jìn)行數(shù)字上變頻處理，轉(zhuǎn)換成模擬中頻目標(biāo)回波信號。然后將模擬中頻目標(biāo)回波信號模擬混頻轉(zhuǎn)換為射頻目標(biāo)模擬信號，即模擬中頻目標(biāo)回波信號與一本、二本信號模擬混頻至射頻f0，二次混頻轉(zhuǎn)換為射頻目標(biāo)模擬信號