一种去斜体制导引头雷达信号处理器精度标定方法与流程

本发明涉及一种去斜体制导引头雷达信号处理器精度标定方法，属于空间微波雷达测量技术领域。

背景技术：

导引头雷达是现代精确制导武器的关键组成部分，它根据武器系统提供的导弹姿态、速度等先验数据，在相应的空域内有效检测目标信号，实时提取导弹与目标的相对位置和相对运动参数，自主独立完成对地面静止、慢速移动和快速移动目标，海面小型舰船的检测和跟踪，输出制导信息，导引导弹命中目标。

导引头毫米波雷达信号处理器针对不同的应用场景(如动目标、静止目标、对海模式、对地模式等)具有目标测距、测速功能，其特点是目标场景模式复杂、测量参数多，这就使得导引头雷达信号处理器模式分支多、时序控制复杂。信号处理器的精度标定就会非常繁琐。传统回波模拟器测试法测试工作繁重，研制成本增加，且精度测量易受回波模拟器影响。急切需要探索导引头雷达信号处理器快速测试验证和精度标定的新方法，既能减小精度标定工作量，又能保证标定的精度。去斜体制导引头雷达信号处理器精度标定是信号处理器性能指示和系统误差核算的必要环节，如何简单、高效、准确地对信号处理器精度标定对导引头雷达至关重要。

对已公开的标定相关资料进行查阅，对去斜体制信号处理器精度标定有以下几种方式：

1)信号处理器模拟回波标定法。该方法适用于处理器硬件资源富余较多的情况，测试流程复杂，回波参数调整耗时不灵活，耗费硬件资源，提升了开发成本，且测试不全面，测试未包含ADC采样电路的测试和标定。

2)专用回波模拟器测试标定设备。该方法测试参数调整灵活，但对专用回波模拟器测试标定设备回波模拟精度要求高，提升了开发成本，精度标定过程中也引入了模拟器本身的额外误差。

从以上几种精度标定方法可以看出，传统精度标定方法需要耗费额外的硬件资源，着呢广大了开发成本，且标定过程工作量大，引入额外的测试设备误差，难以满足高精度的标定需求。基于单频信号源的测试及精度标定方法还未见相关文献报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术不足，提出了一种去斜体制导引头雷达信号处理器精度标定方法，方法具有测试信号产生容易、引入仪器额外误差小、功能验证全面、参数标定精度高等特点。

本发明技术解决方案：一种去斜体制导引头雷达信号处理器精度标定方法，包括步骤如下：

1)去斜体制导引头雷达信号处理器测速功能测试：

11)调整单频信号源频率fin为

其中，PRF为脉冲重复频率；fI为接收机工作的中频频率；n为期望目标所在的速度单元，n＝0表示静止目标测试，n≠0表示动目标测试；Nint为慢时间积累多普勒窄带滤波器组的滤波器个数；m为使得的整数，其中BI为接收机中频采样带宽；n取值为整数；

12)将单频信号源频率fin通过1分多路功分器分解成多路信号，并送至信号处理器；

13)判断信号处理器输出的目标速度v，当速度误差时，判定结果为信号处理器测速功能合格，并跳转到步骤3)；其中为信号处理器输出的目标速度理论结果；当速度误差时，则放弃信号处理器精度标定，判定信号处理器测速功能不合格；

2)去斜体制导引头雷达信号处理器测距功能测试

21)调整单频信号源频率为fin；

22)将单频信号源频率fin通过1分多路功分器分解成多路信号，并送至信号处理器；

23)判断信号处理器输出的目标距离r，当距离误差时，判定结果为信号处理器测距功能合格，并跳转到步骤3)；其中为信号处理器输出的目标距离理论结果，其中Kr为发射信号的调频斜率；调整n值其中k为整数，Nr为距离FFT信号积累的点数，fs为ADC采样率；C为光速，Rref为参考距离；当速度误差时，则放弃信号处理器速度精度标定，判定信号处理器测距功能不合格；

3)去斜体制导引头雷达信号处理器测速、测距精度标定

调整参考距离使得目标处于不同的距离段，连续变换n，使得目标真实距离、目标速度处于非整数倍距离单元、速度单元处，记录相应的距离测量值ri、速度测量值vi，计算信号处理器距离σr、速度σv精度标定值分别为：

其中I为测试次数。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

信号处理器精度的标定会直接影响雷达系统的最终测量误差，提高标定精度对高精度导引雷达具有重大的意义。因此，简单、高效地获得高精度的标定数据对导引头雷达信号处理器的先期验证和精度标定具有广阔的应用前景。

提出的基于单频信号源的去斜体制导引头雷达信号处理器精度标定技术，能够降低去斜体制导引头雷达信号处理器精度标定的难度、减小工作量；可以满足距离、速度测量的多种模式标定，无需产生复杂的脉冲串信号，满足系统快速测试和精度标定应用要求。适用于多模式的验证和标定，可推广应用至去斜体制的目标检测、跟踪雷达信号处理器的功能验证和标定。其主要优点体现在下述两个方面：

(1)采用单频信号源的方法具有测试仪器精度高，参数调整快速灵活的特点，克服了其他传统方法测试仪器成本高，参数调整繁琐的缺陷。

(2)从精度标定的角度讲，具有操作简单，引入额外标定仪器误差小的特点，其标定精度高。

附图说明

图1是本发明中涉及的去斜信号处理器处理流程示意图；

图2是本发明测试仪器连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的工作原理和工作过程：

如图1所示，去斜体制导引头信号处理器进行目标测距和测速的流程主要包含中频模拟数字转换(ADC)、数字正交解调、杂波抑制、目标积累检测和目标距离、速度参数输出多个模块。信号处理器通过串口接收外部模式控制指令工作于不同的模式，比如工作于不同的距离段模式、静止目标模式、运动目标模式等，每种工作模式对应不同的ADC采样时间、目标积累检测时序及方法，信号处理器解析串口控制指令工作于不同的工作模式，不同工作模式对应不同的信号处理程序。在测试过程中，不同的工作模式需要进行分别标定，每次精度标定过程中，工作模式必须固定。

该标定方法也仅适用于中频模拟数字转换的去斜体制导引头信号处理器的标定，不适用于基带正交模拟数字转换的信号处理器。

信号处理器首先采样中频回波信号，中频采样后的信号，处理器通过数字正交解调下变频至基带，随后进行杂波抑制，目标积累检测首先对多个脉冲进行相参积累处理，并进行门限检测，最后，依据目标检测所在的距离门和速度门换算出目标的距离、速度，并由目标测量参数输出模块通过串口输出所测量的目标距离、速度参数。

在参数标定过程中，通过调整单频信号源输出的频率，理论计算出目标距离和速度参数的精确值，与信号处理器处理单频信号源输出的实际距离、速度测量值进行比对进行距离和速度测量值的精度标定。这样就无需采用回波模拟器来模拟目标参数，仅需要单频信号源产生测试信号，具有测试信号产生容易的优点，同时，单频信号源一般均为标准的高精度仪器，产生信号具有误差小的特点，故该测试方法引入测试仪器误差很小，其标定精度高。

如图2所示，本发明中测试仪器主要有单频信号源和一台具有串口通信接口的计算机。

本发明的具体步骤如下：

一种去斜体制导引头雷达信号处理器精度标定方法，主要包含功能合格判定和精度标定两个部分，具体包括步骤如下：

1)去斜体制导引头雷达信号处理器测速功能测试：

11)调整单频信号源频率fin为

其中，PRF为脉冲重复频率；fI为接收机工作的中频频率；n为期望目标所在的速度单元，n＝0表示静止目标测试，n≠0表示动目标测试；Nint为慢时间积累多普勒窄带滤波器组的滤波器个数；m为使得的整数，其中BI为接收机中频采样带宽；n取值为整数；

12)将单频信号源频率fin输入信号处理器；

13)判断信号处理器串口输出的目标速度v，当速度误差时，判定结果为信号处理器测速功能合格，并跳转到步骤3)；其中为信号处理器输出的目标速度理论结果；当速度误差时，则判定信号处理器测速功能不合格，放弃信号处理器速度精度标定。

(2)去斜体制导引头雷达信号处理器测距功能测试：

21)调整单频信号源频率为fin，

22)将单频信号源输出频率调整至fin，并输入信号处理器；

23)判断信号处理器输出的目标距离r，当距离误差时，判定结果为信号处理器测距功能合格，并跳转到步骤3)；其中为信号处理器输出的目标距离理论结果，其中Kr为发射信号的调频斜率；调整n值其中k为整数，Nr为距离FFT信号积累的点数，fs为ADC(模数转换器)采样率；C为光速，Rref为参考距离；当速度误差时，则判定信号处理器测距功能不合格，放弃信号处理器距离精度标定。

3)去斜体制导引头雷达信号处理器测速、测距精度标定：

调整参考距离使得目标处于不同的距离段，连续变换n，使得目标真实距离、目标速度处于非整数倍距离单元、速度单元处，记录相应的距离测量值ri、速度测量值vi，计算信号处理器距离σr、速度σv精度标定值分别为：

其中I为测试次数。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。