一种船用雷达目标回波的模拟方法与流程

一种船用雷达目标回波的模拟方法，涉及船载雷达仿真测试。

背景技术：

船用雷达作为船上主要的电子装备，主要承担船的预警、目标搜索跟踪、武器控制、导航等重要作用。因此，对于雷达的维护保障，有着越来越高的要求。由于受使用现场和环境的限制，无法给雷达提供真实的目标，因此在船上对雷达整机功能性能的测试，必须使用雷达模拟信号源模拟雷达目标的回波进行测试。

目前已有的技术主要存在以下缺点：

1.目前标准的信号源只能模拟比较单一的几种信号波形，信号特征与真实目标的回波有很大的差异，不能进行多目标多批次的模拟。因此不能完成船用雷达跟踪精度、跟踪多批次能力的检测。

2.船用雷达与岸基雷达一个主要的区别是，船用雷达相对于目标本身也是运动的，岸基雷达相对于探测目标是静止的。因此，要对船用雷达的目标回波模拟时，要将船体的航迹信息计算在内，但是普通模拟信号源不具备这项功能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种船用雷达目标回波的模拟方法，模拟生成船用雷达探测目标的回波，以解决船用雷达在无真实目标时，在船靠岸或运行状态下，对于雷达整机功能性能的测试。

一种船用雷达目标回波的模拟方法，包括下列步骤：

步骤一、采集的待测雷达的正北信号、方位增量码、主脉冲信号及及需要模拟的目标距离、移动速度和目标方位参数输入显控航迹模拟模块；显控航迹模拟模块包括dsp、fpga、sdc/rdc及附加电路，其中dsp根据输入的模拟目标需求，对模拟目标的航迹信息进行解算；fpga、sdc/rdc对正北信号、方位增量码进行接收后解算方位信息，解算后的模拟目标的航迹信息和方位信息送入ddm模块；

步骤二、将雷达的输出信号送入输入变频模块，输入变频模块接收到雷达信号后，将雷达信号按照频率的高低至少分成4个频段，对不同频段采用不同级数的变频，将输入信号变换成合适ddm模块和移相电路的工作频率；将变频后的信号送入ddm模块；

步骤三、ddm模块将接收到的模拟目标航迹信息、方位信息和变频后的雷达信号进行计算，按照目标点迹的距离计算出回波信号延迟时间tr＝2r/c，其中，c为光速，c＝3×10⁸m/s，r为已知的点迹的距离；按照计算模拟回波信号的多普勒频移，其中υr为雷达和目标之间的径向速度，λ为载波波长；ddm模块监控方位信息，当方位信息为需要模拟的目标方位位置时，ddm模块按照延迟时间tr和多普勒频移fd向输出变频模块输出模拟目标信号；

步骤四、输出变频模块对ddm模块输出的多个频段的模拟目标信号进行变频、滤波、放大后，合成在一起，然后输出给雷达接收机，雷达目标回波的模拟完成。

本发明利用计算机模拟船用雷达的探测目标回波信号，给待测雷达提供一个已知的模拟目标信息，用于检测待测雷达的探测能力、信号处理能力及整机性能指标进行综合评估，解决了待测雷达无真实目标时的检测。本发明模拟的目标回波信号与真实信息非常接近，解决了雷达的岸边的检测问题。

附图说明

图1、本发明方框图；

图2、本发明输入变频模块电路框图；

图3、本发明ddm模块中的储频及信号模拟单元框图；

图4、图3中多普勒模拟模块框图；

图5、本发明输出变频模块中和路变频电路框图；

图6、本发明输出变频模块中方位输出变频电路框图。

具体实施方式

一种船用雷达目标回波的模拟方法，包括下列步骤：

步骤一、采集的待测雷达的正北信号、方位增量码、主脉冲信号及及需要模拟的目标距离、移动速度和目标方位参数输入显控航迹模拟模块；显控航迹模拟模块包括dsp、fpga、sdc/rdc及附加电路，其中dsp根据输入的模拟目标需求，对模拟目标的航迹信息进行解算；fpga、sdc/rdc对正北信号、方位增量码进行接收后解算方位信息，解算后的模拟目标的航迹信息和方位信息送入ddm模块；

步骤二、将雷达的输出信号送入输入变频模块，输入变频模块接收到雷达信号后，将雷达信号按照频率的高低至少分成4个频段，对不同频段采用不同级数的变频，将输入信号变换成合适ddm模块和移相电路的工作频率；将变频后的信号送入ddm模块；

步骤三、ddm模块将接收到的模拟目标航迹信息、方位信息和变频后的雷达信号进行计算，按照目标点迹的距离计算出回波信号延迟时间tr＝2r/c，其中，c为光速，c＝3×10⁸m/s，r为已知的点迹的距离；按照计算模拟回波信号的多普勒频移，其中υr为雷达和目标之间的径向速度，λ为载波波长；ddm模块监控方位信息，当方位信息为需要模拟的目标方位位置时，ddm模块按照延迟时间tr和多普勒频移fd向输出变频模块输出模拟目标信号；

步骤四、输出变频模块对ddm模块输出的多个频段的模拟目标信号进行变频、滤波、放大后，合成在一起，然后输出给雷达接收机，雷达目标回波的模拟完成。

首先，向显控/航迹模拟模块输入正北信号、方位增量码、主脉冲信号以及需要模拟的目标距离、移动速度和目标方位等参数。在显控/航迹模拟模块由dsp(数字信号处理芯片)、fpga(现场可编程门阵列)、sdc/rdc(自整角机)及其附加电路组成。其中dsp(数字信号处理芯片)根据输入的模拟目标需求，对模拟目标的航迹信息进行解算。fpga(现场可编程门阵列)和sdc/rdc(自整角机)对正北信号、方位增量码进行接收后解算方位信息。解算后的模拟目标的航迹信息和方位信息送入ddm模块(距离-多普勒频移模块)。

其次，将雷达的输出信号送入输入变频模块，输入变频模块接收到雷达信号后，将输入的信号变换至ddm(距离-多普勒频移模块)电路合适的工作频率，将变频后的信号送入ddm模块(距离-多普勒频移模块)。

ddm模块(距离-多普勒频移模块)将接收到的模拟目标航迹信息、方位信息和变频后的雷达信号进行计算，按照目标点迹的距离计算出回波信号延迟时间tr＝2r/c(c为光速，c＝3×10⁸m/s，r为已知的点迹的距离)；按照计算模拟回波信号的多普勒频移(υr为雷达和目标之间的径向速度，λ为载波波长)；ddm模块(距离-多普勒频移模块)监控方位信息，当方位信息为需要模拟的目标方位位置时，ddm模块(距离-多普勒频移模块)按照延迟时间tr和fd向输出变频模块输出模拟目标信号。

最后，输出变频模块对ddm(距离-多普勒频移模块)输出的模拟目标信号进行变频、滤波、放大后，输出给雷达接收机。

输入变频模块

输入变频处理模块主要有：单路输入变频电路、三路输出变频电路及变频电路所需的频率源等组成，用于将输入信号变换至ddm(距离-多普勒频移模块)和移相电路合适的工作频率。

为了保证变频电路输出信号的质量，经分析将注入的信号按照频率的高低适当的分为4个频段，对不同频段采用不同级数的变频(最低频段拟采用4级变频)，如下图所示，将输入信号变换至ddm(距离-多普勒频移模块)和移相电路合适的工作频率。

显控/航迹模拟模块

本模块完成整个目标模拟的设置、运行以及命令和数据的发送，有输入/显示电路、控制信号接口板、航迹模拟电路三部分组成，完成人机对话、接收被试雷达的控制信号、完成控制信号的电平转换，产生试验航迹。

输入/显示电路是通用雷达目标模拟源人机交互、对外通讯的核心，通过以太网、usb、串行接口等完成与外部通信。根据试验要求，在显示控制计算机中根据设置的工作样式和被试雷达参数的产生模拟目标的数据。航迹模拟单元接收输入/显示电路的控制命令和数据，形成模拟目标的航迹参数。

ddm模块(距离-多普勒频移模块)

ddm(距离-多普勒频移模块)是本发明的关键，它以输入信号为母本进行数字储频，通过对储频输出信进行多普勒频率及输出幅度进行调制，实现目标回波信号的模拟。

储频单元采用幅度量化、全脉冲存储方式的数字射频存储，存储输入变频电路输出的被试雷达中频脉冲调制信号，并进行距离和多普勒调制实现目标回波的模拟

储频单元主要由drfm模块(存储控制模块)、技术产生器以及多普勒模拟模块等组成，如下图所示。

对于运动目标，则由技术产生器计算出每个目标的多普勒频移，控制多普勒模拟模块dds的频率，模拟目标的多普勒频率。

输出变频处理模块

输出变频模块将ddm模块(距离-多普勒频移模块)输出的仿真信号(目标)还原至输入信号相同的工作频率上，完成全工作带宽的信号模拟。

幅度控制和相位控制用于实现目标的幅度调制，并保证三路输出信号的相差在规定的范围内。输出变频电路：输出变频电路用于将ddm(距离-多普勒频移模块)和杂波模拟的输出还原至模拟信号所需的工作频率，如图所示。

和路输出变频电路实际为输入变频电路的逆变频电路。在方位/仰角输出变频电路中，增加了幅度和相位控制，用于实现目标回波相对于雷达天线电轴的偏移的模拟。输入/输出频率源为接收单元和发射单元提供变频所用的本振频率信号。

本发明的关键点：

本发明的关键点一是ddm模块(距离-多普勒频移模块)，以输入信号为母本进行数字储频，通过对储频输出信进行多普勒频率及输出幅度进行调制，实现目标回波信号的模拟。

本发明的关键点二是航迹模拟单元接收输入/显示电路的控制命令和数据，形成模拟目标的航迹参数。

有益效果

该技术成果已经应用到具体的某项目中，实现了对某船用雷达的测试。该技术成果已经完成了陆上联调试验的充分验证，其发明具备了多雷达系统测试的适应能力，提升了我国船用雷达装备的测试水平，同时促进了我国雷达系统科研、试验、调试、检验的技术升级。