本發(fā)明屬于電子通信，主要涉及的是一種基于脈沖多通道動(dòng)態(tài)分配的射頻仿真復(fù)雜電磁信號(hào)產(chǎn)生裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、雷達(dá)偵察設(shè)備主要用于在復(fù)雜電磁環(huán)境下快速、準(zhǔn)確獲取各種威脅信號(hào)參數(shù)。傳統(tǒng)雷達(dá)偵察設(shè)備外場(chǎng)試驗(yàn)一般采用實(shí)際設(shè)備構(gòu)建電磁環(huán)境，具有可信度高、數(shù)據(jù)真實(shí)等明顯優(yōu)勢(shì)，但是為了提高環(huán)境構(gòu)建的逼真度和復(fù)雜度，需要投入大量的設(shè)備，帶來(lái)組織難度大、耗費(fèi)成本高等一系列問(wèn)題。利用內(nèi)場(chǎng)射頻仿真技術(shù)可以靈活構(gòu)建電磁信號(hào)環(huán)境，且具有試驗(yàn)成本低、重復(fù)性好、樣本量大等優(yōu)勢(shì)，在雷達(dá)偵察設(shè)備試驗(yàn)領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

2、分選識(shí)別能力是雷達(dá)偵察設(shè)備的重要性能之一，利用射頻仿真手段開(kāi)展信號(hào)分選識(shí)別試驗(yàn)時(shí)，需要模擬多部威脅輻射源、多部背景輻射源信號(hào)來(lái)構(gòu)建復(fù)雜電磁信號(hào)環(huán)境，以檢驗(yàn)雷達(dá)偵察設(shè)備在高密度、多目標(biāo)情況下的偵察能力。因此，要求射頻仿真系統(tǒng)具備多輻射源構(gòu)成的復(fù)雜電磁環(huán)境模擬能力。

3、射頻仿真系統(tǒng)一般由微波暗室、信號(hào)模擬器、天線陣列等主要部分組成，天線陣列負(fù)責(zé)將信號(hào)模擬器產(chǎn)生的輻射源信號(hào)在指定位置輻射至微波暗室內(nèi)，形成時(shí)域、頻域、空域、能量域等多維變化的復(fù)雜電磁信號(hào)環(huán)境。其中，信號(hào)模擬器負(fù)責(zé)生成所需模擬的輻射源信號(hào)，天線陣列饋電通道負(fù)責(zé)對(duì)輻射源信號(hào)的幅度、相位、輻射位置等進(jìn)行調(diào)制。

4、通過(guò)獨(dú)立的天線陣列饋電通道將信號(hào)模擬器產(chǎn)生的單個(gè)輻射源信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，是目前射頻仿真通常采用的方法，即一個(gè)射頻通道只產(chǎn)生一部輻射源信號(hào)，該方法實(shí)現(xiàn)邏輯相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)信號(hào)模擬器的實(shí)時(shí)解算能力要求也不高，能夠滿足場(chǎng)景單一的設(shè)備性能驗(yàn)證測(cè)試，但難以滿足多輻射源、高密度的復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建需求。另外有研究通過(guò)脈沖排序?qū)崿F(xiàn)一個(gè)通道產(chǎn)生多部輻射源的方法，但每部輻射源都是在固定的射頻通道產(chǎn)生，如果不同輻射源脈沖信號(hào)有時(shí)間重疊就會(huì)丟棄，當(dāng)需要模擬的信號(hào)脈沖密度較高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高的脈沖丟失率，從而導(dǎo)致所模擬的復(fù)雜電磁環(huán)境有偏差。

5、通過(guò)增射頻電通道數(shù)量提高射頻仿真信號(hào)模擬復(fù)雜度是目前通常采用的方法，該方法通過(guò)擴(kuò)大饋電通道硬件規(guī)模，增加信號(hào)傳輸通道數(shù)量來(lái)提高輻射源模擬數(shù)量，進(jìn)而提高信號(hào)環(huán)境的模擬復(fù)雜程度。但是饋電通道中的微波器件數(shù)量大、價(jià)格高，通過(guò)簡(jiǎn)單疊加，一方面成本高昂，且能力提高有限，費(fèi)效比較低；另一方面，當(dāng)通道數(shù)量增加后，不同通道間的器件一致性控制將直接帶來(lái)幅相一致性控制難度增大，影響信號(hào)模擬的質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述的不足，本發(fā)明提供了一種基于脈沖多通道動(dòng)態(tài)分配的射頻仿真復(fù)雜電磁信號(hào)產(chǎn)生裝置及方法。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案：

3、一種基于脈沖多通道動(dòng)態(tài)分配的射頻仿真復(fù)雜電磁信號(hào)產(chǎn)生裝置，包括輻射源信號(hào)模擬單元和天線陣列饋電通道單元；

4、所述輻射源信號(hào)模擬單元包括：高性能服務(wù)器、多個(gè)基帶產(chǎn)生模塊和多個(gè)上變頻模塊，所述高性能服務(wù)器根據(jù)時(shí)空關(guān)系解算復(fù)雜電磁環(huán)境脈沖序列，并完成脈沖級(jí)的通道動(dòng)態(tài)分配與通道內(nèi)脈沖排序，將分配好的脈沖描述字傳輸給相應(yīng)通道的基帶產(chǎn)生模塊，基帶產(chǎn)生模塊根據(jù)接收到的脈沖描述字序列產(chǎn)生基帶信號(hào)，并由上變頻模塊對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行頻率搬移產(chǎn)生射頻輻射源信號(hào)；

5、所述天線陣列饋電通道單元包括多個(gè)饋電通道；

6、所述饋電通道包括：移相器、衰減器、功率放大器和電子開(kāi)關(guān)，饋電通道用于接收輻射源信號(hào)模擬單元輸出的射頻輻射源信號(hào)，完成射頻輻射源信號(hào)的幅相調(diào)制、功率放大和位置控制，并將射頻輻射源信號(hào)在系統(tǒng)解算的天線陣列單元輻射出去；

7、所述輻射源信號(hào)模擬單元的射頻通道與天線陣列饋電通道單元的饋電通道一一對(duì)應(yīng)。

8、所述輻射源信號(hào)模擬單元與天線陣列饋電通道單元之間的射頻接口采用標(biāo)準(zhǔn)sma接口，數(shù)字接口采用光纖接口。

9、所述高性能服務(wù)器與基帶產(chǎn)生模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)pcie接口，基帶產(chǎn)生模塊與上變頻模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)sma接口。

10、所述天線陣列饋電通道單元中的移相器、衰減器、功率放大器和電子開(kāi)關(guān)之間均采用標(biāo)準(zhǔn)sma接口。

11、一種基于脈沖多通道動(dòng)態(tài)分配的射頻仿真復(fù)雜電磁信號(hào)產(chǎn)生方法，包括射頻仿真復(fù)雜電磁信號(hào)產(chǎn)生裝置，具體包括如下步驟：

12、1）通過(guò)設(shè)置合理的輻射源優(yōu)先級(jí)策略，確定復(fù)雜環(huán)境中輻射源優(yōu)先級(jí)，降低排序復(fù)雜度；

13、2）在每個(gè)仿真幀周期中，根據(jù)時(shí)空關(guān)系解算每部輻射源的脈沖序列，并根據(jù)脈沖到達(dá)時(shí)間與脈沖寬度對(duì)每個(gè)脈沖信號(hào)在系統(tǒng)可用通道中進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分配；

14、3）采用遞歸排序算法對(duì)各個(gè)通道應(yīng)輸出的脈沖序列進(jìn)行排序輸出；每個(gè)通道的基帶產(chǎn)生模塊據(jù)此生成射頻輻射源信號(hào)，經(jīng)上變頻模塊后送天線陣列饋電通道單元；

15、4）天線陣列饋電通道單元對(duì)應(yīng)的饋電通道對(duì)分配到該通道的頻輻射源信號(hào)進(jìn)行脈沖級(jí)的控制，最終產(chǎn)生所需的復(fù)雜電磁信號(hào)環(huán)境。

16、所述步驟1）中輻射源優(yōu)先級(jí)策略為：將輻射源優(yōu)先級(jí)設(shè)置兩級(jí)，分別為第一級(jí)優(yōu)先級(jí)和第二級(jí)優(yōu)先級(jí)，所述第一級(jí)優(yōu)先級(jí)分為4檔，即0#~3#優(yōu)先級(jí)；第二級(jí)優(yōu)先級(jí)根據(jù)最大輻射源模擬數(shù)量分檔；

17、設(shè)置0#優(yōu)先級(jí)表示回放信號(hào)，即該優(yōu)先級(jí)的信號(hào)要指定并獨(dú)占通道，不參與排序；

18、1#優(yōu)先級(jí)指的是不允許丟脈沖的重點(diǎn)輻射源信號(hào)，也要指定并獨(dú)占通道，不參與排隊(duì)，1#優(yōu)先級(jí)與0#優(yōu)先級(jí)的區(qū)別在于基帶產(chǎn)生模塊的處理方式不同，1#優(yōu)先級(jí)需由系統(tǒng)產(chǎn)生信號(hào)，0#優(yōu)先級(jí)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)回放即可；

19、2#優(yōu)先級(jí)信號(hào)指的是次重點(diǎn)輻射源，在除了被0#、1#優(yōu)先級(jí)信號(hào)占用的所有可用通道內(nèi)優(yōu)先進(jìn)行分配；因?yàn)槎鄠€(gè)2#優(yōu)先級(jí)信號(hào)在進(jìn)行通道分配時(shí)可能存在時(shí)間重疊，因此會(huì)面臨哪個(gè)輻射源優(yōu)先分配的問(wèn)題，此時(shí)按第二優(yōu)先級(jí)檔位順序分配；當(dāng)分配優(yōu)先權(quán)靠后的脈沖沒(méi)有通道資源可用時(shí)，將會(huì)被丟棄，即不再產(chǎn)生該脈沖；

20、3#優(yōu)先級(jí)指的是非重點(diǎn)輻射源，在2#優(yōu)先級(jí)信號(hào)分配之后的剩余通道資源內(nèi)，將所有3#優(yōu)先級(jí)信號(hào)平均分配各通道中，對(duì)無(wú)資源可用的脈沖進(jìn)行丟棄。

21、所述步驟2）中每個(gè)脈沖信號(hào)在系統(tǒng)可用通道中進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分配的具體步驟為：

22、a)當(dāng)接收到戰(zhàn)情數(shù)據(jù)后，在幀周期開(kāi)始之前，進(jìn)行輻射源信號(hào)參數(shù)解析，內(nèi)容包括脈寬、重頻、起始時(shí)間、優(yōu)先級(jí)、脈內(nèi)調(diào)制參數(shù)；根據(jù)獨(dú)占通道輻射源的通道號(hào)參數(shù)，將所有獨(dú)占通道標(biāo)記為1#通道，其余通道標(biāo)記為2#通道，以供后續(xù)排序使用；計(jì)算0#優(yōu)先級(jí)信號(hào)和1#優(yōu)先級(jí)信號(hào)占用的通道數(shù)，分別為n0和n1，計(jì)算2#和3#優(yōu)先級(jí)信號(hào)可用的通道數(shù)為n2；

23、b)處理0#優(yōu)先級(jí)輻射源信號(hào)時(shí)，由于0#優(yōu)先級(jí)占用通道為數(shù)據(jù)回放通道，只需要根據(jù)設(shè)置在n0個(gè)通道進(jìn)行數(shù)據(jù)回放即可；

24、c)處理1#優(yōu)先級(jí)輻射源信號(hào)時(shí)，根據(jù)參數(shù)解析內(nèi)容形成脈沖參數(shù)序列；根據(jù)脈沖信號(hào)起始時(shí)間，進(jìn)行脈寬與脈沖重復(fù)頻率調(diào)制，脈內(nèi)參數(shù)調(diào)制；根據(jù)脈沖重復(fù)頻率計(jì)算得到的下一個(gè)脈沖起始時(shí)間，再進(jìn)行上述處理，直到脈沖的起始時(shí)間不處于當(dāng)前幀周期；直接對(duì)1#優(yōu)先級(jí)信號(hào)在指定的在n1個(gè)通道中按脈沖參數(shù)序列進(jìn)行輸出即可；

25、d)處理2#優(yōu)先級(jí)輻射源信號(hào)時(shí)，首先建立可用通道時(shí)間片資源鏈表，即按一定的時(shí)間長(zhǎng)度τ1將可用通道當(dāng)前幀周期劃分子格并打上是否空閑的標(biāo)簽；τ1應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)計(jì)算能力與天線陣列饋電通道單元的響應(yīng)時(shí)間選擇；按第二優(yōu)先級(jí)順序逐個(gè)輻射源進(jìn)行處理；

26、e)處理3#優(yōu)先級(jí)輻射源信號(hào)時(shí)，對(duì)3#優(yōu)先級(jí)信號(hào)按起始時(shí)間進(jìn)行選擇，選出起始時(shí)間在這一幀周期時(shí)間片內(nèi)的3#優(yōu)先級(jí)信號(hào)，平均分配到n2個(gè)2#通道中去；在每個(gè)通道下，計(jì)算3#優(yōu)先級(jí)信號(hào)的脈沖參數(shù)序列，按脈沖寬度依次插入到剩余時(shí)間片中，直到無(wú)剩余時(shí)間片資源可用，插入時(shí)要注意同一個(gè)通道內(nèi)信號(hào)與信號(hào)間的最小時(shí)間間隔。

27、所述步驟3）遞歸排序算法的具體方法是：首先采用幀周期一半的時(shí)刻作分界點(diǎn)，將脈沖到達(dá)時(shí)間鏈表劃分為兩個(gè)鏈表，再將幀周期的1/4時(shí)刻及3/4時(shí)刻作為分界點(diǎn)，將兩個(gè)鏈表劃分為4個(gè)鏈表，依次循環(huán)，直到鏈表中只有1個(gè)脈沖，再?gòu)男〉酱蠛喜㈡湵恚纯赏瓿纱送ǖ赖拿}沖排序。

28、由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性：

29、本發(fā)明提供的一種基于脈沖多通道動(dòng)態(tài)分配的射頻仿真復(fù)雜電磁信號(hào)產(chǎn)生裝置及方法，突破傳統(tǒng)射頻仿真通過(guò)增加饋電通道數(shù)量提高環(huán)境模擬復(fù)雜度的方法，充分利用有效的系統(tǒng)射頻通道硬件資源，對(duì)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)輻射源信號(hào)根據(jù)實(shí)戰(zhàn)要求進(jìn)行優(yōu)先級(jí)配置，根據(jù)時(shí)空關(guān)系進(jìn)行脈沖級(jí)參數(shù)解算，通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算將高密度信號(hào)脈沖序列在不同通道間動(dòng)態(tài)分配，通過(guò)遞歸排序形成可在多射頻通道產(chǎn)生的最終脈沖序列及相應(yīng)的天線陣列同步控制碼，實(shí)現(xiàn)射頻通道時(shí)間資源的最大化利用，從而在有限通道數(shù)量條件下實(shí)現(xiàn)多輻射源、高脈密的復(fù)雜信號(hào)環(huán)境，大幅提高系統(tǒng)復(fù)雜電磁環(huán)境生成能力。