一種直升機(jī)旋翼雷達(dá)回波信號(hào)模擬源系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達(dá)信號(hào)模擬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直升機(jī)旋翼雷達(dá)回波信號(hào)模擬 源系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 國(guó)外在上個(gè)世紀(jì)70年代報(bào)道了有關(guān)現(xiàn)代噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管內(nèi)的高速旋轉(zhuǎn)葉片對(duì) 雷達(dá)回波的周期性調(diào)制現(xiàn)象，稱之為J.E.Μ效應(yīng)。與噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片類似，直升機(jī)旋翼 等周期性運(yùn)動(dòng)部件也會(huì)對(duì)雷達(dá)回波產(chǎn)生調(diào)制，這種調(diào)制作用有時(shí)也稱為類J.E.Μ效應(yīng)。目標(biāo) 的周期性運(yùn)動(dòng)部件調(diào)制(Periodically Moving Parts Modulation，PMPM)將導(dǎo)致回波能量 頻譜擴(kuò)散，這些PMPM分量一方面作為"目標(biāo)噪聲"影響多普勒頻率跟蹤精度，另一方面由于 其與目標(biāo)結(jié)構(gòu)特征的對(duì)應(yīng)關(guān)系可作為目標(biāo)識(shí)別的有效特征。已有相關(guān)文獻(xiàn)基于電磁散射模 型計(jì)算了飛機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片雷達(dá)回波，并給出了旋轉(zhuǎn)葉片回波的數(shù)學(xué)模型。
[0003] 由于直升機(jī)旋翼雷達(dá)回波信號(hào)復(fù)雜度較高，如何模擬直升機(jī)旋翼雷達(dá)回波成為反 直升機(jī)防空導(dǎo)彈導(dǎo)引頭研制的關(guān)鍵。目前，測(cè)試導(dǎo)引頭對(duì)直升機(jī)目標(biāo)的探測(cè)性能，多是通過 軟件仿真或者直接通過導(dǎo)引頭外場(chǎng)試驗(yàn)的手段。軟件仿真的方法建立在純理論基礎(chǔ)上，對(duì) 導(dǎo)引頭的驗(yàn)證忽略了真實(shí)系統(tǒng)的影響；外場(chǎng)試驗(yàn)可以得到真實(shí)的直升機(jī)回波，但是試驗(yàn)條 件較為苛刻，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種直升機(jī)旋翼雷達(dá)回波信號(hào)模擬源系統(tǒng)及其方法，系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，方法易操作，可以利用直升機(jī)旋翼的數(shù)學(xué)模型，模擬所需要的不同種類 的直升機(jī)旋翼雷達(dá)回波，同時(shí)也可以通過回放真實(shí)回波數(shù)據(jù)的工作模式回放外場(chǎng)試驗(yàn)的真 實(shí)回波。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種直升機(jī)旋翼雷達(dá)回波信 號(hào)模擬源系統(tǒng)，采用控制計(jì)算機(jī)對(duì)模擬源系統(tǒng)進(jìn)行控制，所述的控制計(jì)算機(jī)，用于建立人機(jī) 交互界面，并生成模擬回波基帶信號(hào)及保存在外場(chǎng)試驗(yàn)中采集的真實(shí)回波基帶信號(hào)，以向 模擬源系統(tǒng)發(fā)送回波基帶信號(hào)數(shù)據(jù)及模擬源系統(tǒng)控制指令，其特點(diǎn)是，該模擬源系統(tǒng)包含：
[0006] 網(wǎng)口芯片，與所述控制計(jì)算機(jī)連接，用于通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，將控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換為模擬源系統(tǒng)可以識(shí)別的數(shù)據(jù)格式，并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
[0007] 處理器，與所述網(wǎng)口芯片連接，用于模擬源系統(tǒng)的功能控制及數(shù)據(jù)處理；
[0008] 存儲(chǔ)器，與所述處理器連接，用于存儲(chǔ)模擬回波基帶信號(hào)或者真實(shí)回波基帶信號(hào)；
[0009] DDS器件，與所述處理器連接，用于根據(jù)處理器的控制指令將模擬回波基帶信號(hào)或 真實(shí)回波基帶信號(hào)正交調(diào)制成中頻模擬信號(hào)；
[0010]微波模塊，與所述DDS器件連接，用于將DDS器件產(chǎn)生的中頻模擬信號(hào)與本振信號(hào) 進(jìn)行混頻，得到所需的回波模擬信號(hào)；
[0011]數(shù)控衰減器，與所述微波模塊連接，用于控制回波模擬信號(hào)的輸出功率。
[0012] -種采用直升機(jī)旋翼雷達(dá)回波信號(hào)模擬源系統(tǒng)的回波模擬信號(hào)生成方法，其特點(diǎn) 是，包含以下步驟：
[0013] S1、在控制計(jì)算機(jī)中選擇回波模擬信號(hào)的生成模式；
[0014] S2.1、若為發(fā)生模式，則控制計(jì)算機(jī)根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算生成模擬回波基帶信號(hào)數(shù) 據(jù)后執(zhí)行步驟S3;
[0015] S2.2、若為回放模式，則控制計(jì)算機(jī)將已保存的真實(shí)回波基帶信號(hào)數(shù)據(jù)調(diào)出后執(zhí) 行步驟S3;
[0016] S3、控制計(jì)算機(jī)對(duì)模擬回波基帶信號(hào)或真實(shí)回波基帶信號(hào)進(jìn)行正交變換后得到相 位相差90°的兩路信號(hào)，并通過網(wǎng)口芯片傳輸給處理器；
[0017] S4、處理器控制DDS器件將正交變換后模擬回波基帶信號(hào)或真實(shí)回波基帶信號(hào)進(jìn) 行正交調(diào)制到中頻信號(hào)，得到中頻模擬信號(hào)；
[0018] S5、微波模塊將中頻模擬信號(hào)與本振信號(hào)進(jìn)行混頻后得到回波模擬信號(hào)；
[0019 ] S6、數(shù)控衰減器控制回波模擬信號(hào)的輸出功率并輸出回波模擬信號(hào)。
[0020] 所述的步驟S2.1中生成模擬回波基帶信號(hào)的步驟包含：
[0021] 選擇待模擬的直升機(jī)旋翼參數(shù)；
[0022] 根據(jù)旋轉(zhuǎn)葉片回波數(shù)學(xué)模型生成模擬回波基帶信號(hào)。
[0023] 所述的模擬回波基帶信號(hào)表示為：
[0024] A：=.U /C-U 1_ ' ^
τ 」
[0025] 其_
上表示直升機(jī)葉片長(zhǎng) 度;λ表示雷達(dá)信號(hào)波長(zhǎng);β表示雷達(dá)觀測(cè)俯仰角；Ω表示散射點(diǎn)繞葉片中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的角速 度;θ〇為散射點(diǎn)的初始旋轉(zhuǎn)角;c表示聲速。
[0026] 本發(fā)明一種直升機(jī)旋翼雷達(dá)回波信號(hào)模擬源系統(tǒng)及其方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有 以下優(yōu)點(diǎn):通過設(shè)置不同的直升機(jī)旋翼參數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)的雷達(dá)回波模擬信號(hào)，同時(shí)還可以用 于重放外場(chǎng)試驗(yàn)的真實(shí)回波信號(hào)，利用FPGA及DDS器件，簡(jiǎn)化了雷達(dá)性能驗(yàn)證試驗(yàn)條件，節(jié) 約了雷達(dá)實(shí)戰(zhàn)能力測(cè)試的成本。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明一種直升機(jī)旋翼雷達(dá)回波信號(hào)模擬源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明回波模擬信號(hào)生成方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
[0030] 如圖1所示，一種直升機(jī)旋翼雷達(dá)回波信號(hào)模擬源系統(tǒng)，采用控制計(jì)算機(jī)100對(duì)模 擬源系統(tǒng)進(jìn)行控制，所述的控制計(jì)算機(jī)100,用于建立人機(jī)交互界面，并生成模擬回波基帶 信號(hào)及保存在外場(chǎng)試驗(yàn)中采集的真實(shí)回波基帶信號(hào)，以向模擬源系統(tǒng)發(fā)送回波基帶信號(hào)數(shù) 據(jù)及模擬源系統(tǒng)控制指令，該模擬源系統(tǒng)包含：網(wǎng)口芯片200,與所述控制計(jì)算機(jī)100連接， 用于通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，將控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬源系統(tǒng)可以識(shí)別的數(shù)據(jù)格式，并 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;處理器300(FPGA)，與所述網(wǎng)口芯片200連接，用于模擬源系統(tǒng)的功能控制及 數(shù)據(jù)處理;存儲(chǔ)器400 (DDR3 )，與所述處理器300連接，用于存儲(chǔ)模擬回波基帶信號(hào)或者真實(shí) 回波基帶信號(hào);DDS器件500(型號(hào)為AD公司DDS芯片AD9957)，與所述處理器300連接，用于根 據(jù)處理器300的控制指令將模擬回波基帶信號(hào)或真實(shí)回波基帶信號(hào)正交