一种多辐射源雷达序列生成方法和装置与流程

1.本发明涉及雷达信号仿真技术领域，尤其涉及一种多辐射源雷达序列实时生成及排序方法和装置。


背景技术：

2.雷达技术的飞速发展使得现代雷达信号电磁环境变得十分复杂。在新一代雷达设备的研发、试验和鉴定过程中，已不可能靠布置大量真实电子设备来提供所需要的电磁信号环境。因此，采用雷达信号环境仿真技术提供复杂、逼真、动态的电磁信号环境，评估雷达侦察设备的性能，优化系统设计，具有非常重要的现实意义。
3.在多辐射源雷达信号环境仿真系统中，需要首先模拟生成描述雷达信号环境的脉冲描述字(pdw)数据，以引导系统生成雷达信号环境数据，然后将数据转化为实际的电磁信号，输出给各种半实物仿真平台，完成电磁信号级的环境系统仿真。在把pdw数据转化为电磁信号输出时，传统的做法是在计算机软件里面，采用“逐个计算、整体排序”的方法来完成信号的生成和排序。计算机软件先把一组多辐射源pdw参数里的各个辐射源的延时信息都提取出来，然后先取出一个辐射源的延时信息，和其它辐射源延时全都进行比较，根据比较结果将这个辐射源排在相应的序列位置。接着，计算机软件再取出一个辐射源延时信息，再进行一轮比较，然后排在相应的位置。依次类推，计算机软件慢慢的将所有辐射源的位置序列都排出来。接下来再根据各个辐射源的位置序列，逐个计算每个辐射源的其它pdw参数，最终实现多辐射源序列的电磁信号输出。
4.可以看出，传统意义上基于计算机软件的排序方法操作复杂，灵活性差，尤其是排序计算时的耗时很大，在之前小规模的辐射源不多时还可以支撑使用，但随着目前应用场景中，辐射源数量越来越多，传统算法在大规模多辐射源排序计算时耗时极大的问题就严重影响了系统工作的实时性。
5.本发明针对越来越多的辐射源数量需求，提出了一种多辐射源雷达序列实时生成及排序的方法，在具有信号生成灵活、通用性强等特性的同时，极大的提升了数据生成电磁信号的实时性，可以形成超过百万量级的高密度脉冲流，满足日益提升的多辐射源高密度脉冲流的仿真场景构建需求。


技术实现要素：

6.本技术提出一种多辐射源雷达序列生成方法和装置，解决了现有技术高密度脉冲流生成效率不高、高密度脉冲流生成及排序不满足实时性需要的问题。
7.一方面，本技术实施例提出一种多辐射源雷达序列生成装置，包含n个信号生成模块、排序模块、dds模块。
8.所述信号生成模块，用于对多辐射源pdw数据进行并行处理，产生雷达波形控制字和触发信号；
9.所述排序模块，根据n个触发信号的发生时间，对所述n个信号生成模块输出的雷
达波形控制字进行排序，生成控制字序列；
10.所述dds模块，根据所述控制字序列，产生雷达脉冲波形数据。
11.优选地，所述信号生成模块，根据pdw终端的距离信息，计算出辐射信号源的延时信息，所述触发信号的发生时间和所述延时信息相对应。
12.优选地，每个辐射源的pdw数据带有独自的编号，根据编号将pdw数据分别送入相应的信号生成模块。
13.优选地，所述控制字包含以下至少一种：
14.频率控制字，用于实现频域信息控制，生成单点频雷达信号或线性调频雷达信号；
15.相位控制字，用于实现调相控制，生成相位编码雷达信号；
16.幅度控制字，用于实现距离和脉冲成型控制，不同距离的雷达信号功率不同，脉内幅度控制字不为零而脉外幅度控制字为零来形成脉冲。
17.优选地，所述信号生成模块、排序模块、dds模块使用基于28nm或更小值工艺的fpga实现。
18.进一步地，本技术的多辐射源雷达序列生成装置的实施例，还包含dac模块、上变频模块。
19.所述dac模块，用于将所述雷达脉冲波形数据转换为模拟信号；
20.所述上变频模块，用于将模拟信号上变频到所需要的雷达信号频段，最终形成雷达频段的射频电磁信号输出。
21.第二方面，本技术还提出一种多辐射源雷达序列生成方法，用于本技术任意一项实施例所述装置，包含以下步骤：
22.对多辐射源pdw数据进行并行处理，产生n个辐射源的雷达波形控制字和触发信号；
23.根据n个触发信号的发生时间，对所述n个信号生成模块输出的雷达波形控制字进行排序，生成控制字序列；
24.根据所述控制字序列，产生雷达脉冲波形数据。
25.优选地，根据pdw终端的距离信息，计算出辐射信号源的延时信息，所述触发信号的发生时间和所述延时信息相对应。
26.优选地，所述控制字包含以下至少一种：
27.频率控制字，用于实现频域信息控制，生成单点频雷达信号或线性调频雷达信号；
28.相位控制字，用于实现调相控制，生成相位编码雷达信号；
29.幅度控制字，用于实现距离和脉冲成型控制，不同距离的雷达信号功率不同，脉内幅度控制字不为零而脉外幅度控制字为零来形成脉冲。
30.在本技术的最佳实施例中，排序算法按“先到先出、同时到达优先级高出”的规则执行。
31.本技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
32.使用多辐射源雷达序列实时生成及排序的方法，解决了传统计算机软件方法排序及生成电磁信号时操作复杂、灵活性差、排序计算耗时大的问题。
附图说明
33.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
34.图1为本技术的多辐射源雷达序列生成装置的实施例；
35.图2为本技术方法的实施例流程图。
具体实施方式
36.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.以下结合附图，详细说明本技术各实施例提供的技术方案。
38.图1为本技术的多辐射源雷达序列生成装置的实施例。
39.本技术实施例提出一种多辐射源雷达序列生成装置，包含n个信号生成模块101～10n、排序模块12、dds(数字直接频率综合器)模块13。
40.所述信号生成模块，用于对多辐射源pdw数据进行并行处理，产生n个辐射源的雷达波形控制字和触发信号。所述排序模块，根据n个触发信号的发生时间，对所述n个信号生成模块输出的雷达波形控制字进行排序，生成控制字序列。所述dds模块，根据所述控制字序列，产生雷达脉冲波形数据。
41.作为本技术进一步优化的实施例，所述信号生成模块，根据pdw终端的距离信息，计算出辐射信号源的延时信息，所述触发信号的发生时间和所述延时信息相对应。
42.作为本技术装置进一步优化的实施例，每个辐射源的pdw数据带有独自的编号，根据编号将pdw数据分别送入相应的信号生成模块。
43.所述控制字包含以下至少一种：频率控制字，用于实现频域信息控制，生成单点频雷达信号或线性调频雷达信号；相位控制字，用于实现调相控制，生成相位编码雷达信号；幅度控制字，用于实现距离和脉冲成型控制，不同距离的雷达信号功率不同，脉内幅度控制字不为零而脉外幅度控制字为零来形成脉冲。
44.作为本技术装置进一步优化的实施例，所述信号生成模块、排序模块、dds模块使用基于28nm或更小值工艺的fpga电路10实现。
45.例如，使用高性能fpga。高性能fpga具有基于28nm(或更小数值)逻辑工艺生产制造，具有许多优良的性能：
46.fpga接口速率理论上可以达到1ghz@ddr，实际工程上可以稳定工作在800mhz@ddr，完全可以对接所使用的大容量存储器。fpga由于采用28nm逻辑工艺，使得其内部时钟网络可以工作在最高800mhz的时钟速率，即使附加上组合逻辑引入的延时，也可以很方便的实现超高速单路数据速率。
47.fpga内部集成有高性能的数字信号处理模块dsp48e1，最高可达600mhz的工作速率使其很方便的处理超高速率数据。dsp48e1内部集成有1个25x18的乘法器、1个48bits的逻辑单元等高性能数字处理部件，可以方便的实现数字加乘、数字滤波等处理；
48.virtex7系列的fpga还具有丰富的可编程逻辑资源和接口，在逻辑控制上完全满
足使用要求。
49.进一步地，本技术的多辐射源雷达序列生成装置的实施例，还包含dac模块14、上变频模块15。所述dac模块，用于将所述雷达脉冲波形数据转换为模拟信号；所述上变频模块，用于将模拟信号上变频到所需要的雷达信号频段，最终形成雷达频段的射频电磁信号输出。例如，所述dac模块使用高速dac芯片。高速dac芯片的工作频率高达2.5ghz，位宽为12bits。芯片本身是双通道输入，经过芯片内部的升速模块将两路低速数据合成一路高速数据，再经过内部高速数模转换模块转换为模拟信号输出。上变频模块将高速dac芯片输出的模拟信号上变频到所需要的雷达信号频段，最终形成雷达频段的射频电磁信号输出。
50.图2为本技术方法的实施例流程图。
51.第二方面，本技术还提出一种多辐射源雷达序列生成方法，用于本技术任意一项实施例所述装置，包含以下步骤：
52.步骤21、对多辐射源pdw数据进行并行处理，产生n个辐射源的雷达波形控制字和触发信号。
53.优选地，根据pdw终端的距离信息，计算出辐射信号源的延时信息，所述触发信号的发生时间和所述延时信息相对应。
54.优选地，所述控制字包含以下至少一种：
55.频率控制字，用于实现频域信息控制，生成单点频雷达信号或线性调频雷达信号；
56.相位控制字，用于实现调相控制，生成相位编码雷达信号；
57.幅度控制字，用于实现距离和脉冲成型控制，不同距离的雷达信号功率不同，脉内幅度控制字不为零而脉外幅度控制字为零来形成脉冲。
58.例如，fpga接收多辐射源pdw数据，然后将各个辐射源的pdw数据并行分拆给图1所示的信号生成模块。实现实时计算的第一个关键模块信号生成模块，是实时生成辐射源信号的模块。它的输入是pdw数据，输出是底层的实现数据，包含有：(1)激励dds产生雷达波形的各种控制字，包括频率控制字、幅度控制字、相位控制字等。(2)延时及排序申请触发信号，即根据pdw里的距离信息，计算出辐射源信号相对之间的延时信息。根据计算出的延时信息，通过计数器延时得到一个触发信号，这个触发信号对齐于当前辐射脉冲的上升沿，表明当前辐射源马上要输出一个雷达脉冲。触发信号用于后级排序模块。
59.这些子模块为独立计算个体，每个辐射源pdw数据都对应一个子模块，因此可以同时完成数据计算，这比传统计算机软件的“取一个算一个”的逐个计算方法有了极大的提升，可以一次性得到所有辐射源的信号数据。
60.步骤22、根据n个触发信号的发生时间，对所述n个信号生成模块输出的雷达波形控制字进行排序，生成控制字序列。
61.在本技术的最佳实施例中，排序算法按“先到先出、同时到达优先级高出”的规则执行。
62.在步骤22中，由步骤21中计算出的所有辐射源信号数据传入排序模块，进行排序，因为在fpga可以进行并行计算结构的实现，因此可以同时对输入的多个辐射源进行排序编号输出，这比传统计算机软件“逐个比较延时量排序”的逐个比较方法快了很多，可以实现实时排序的需求。
63.步骤23、根据所述控制字序列，产生雷达脉冲波形数据。
64.dds模块将输入的一路控制字数据流转化成雷达波形数据，其中频率控制字完成频域信息控制，比如单点频雷达信号或线性调频雷达信号；相位控制字完成调相控制，比如相位编码雷达信号；幅度控制字完成距离和脉冲成型控制，不同距离的雷达信号功率不同，脉内幅度控制字不为零而脉外幅度控制字为零来形成脉冲；等等。由于输入的是排好序的控制字数据流，因此输出的也是排好序的雷达脉冲波形数据。雷达脉冲波形数据从fpga输出给高速dac，再经过上变频模块形成高密度脉冲流的多辐射源雷达电磁信号。
65.步骤24、对所述雷达脉冲波形数据进行数模转换和调制处理，生成高密度雷达电磁脉冲流。
66.例如，通过附图1实施例中的dds模块，根据排序输出的辐射源数据实时产生雷达波形，传入高速dac生成模拟信号，然后进入上变频模块。上变频模块将模拟信号上变频到所需的雷达频段，输出电磁脉冲信号，最终形成了高密度的雷达电磁脉冲流信号。
67.本技术的创新之处在于，相较于传统的流水式计算平台，基于fpga计算平台的特点是可以实现并行的多个相同功能模块。因此，根据仿真系统要求输出的辐射源数量n，在fpga里将信号实时生成模块重复实现n次，得到一个并行计算矩阵，每个模块都有独自的编号。工作时，根据仿真场景计算好的多辐射源pdw数据传入fpga，每个辐射源的pdw数据都同样带有独自的编号，fpga根据编号将pdw数据分别送入相应的辐射源信号实时生成模块中。并行计算矩阵实时计算n个辐射源的控制字数据，并给出相应的排序触发信号，传入下一级的实时排序模块。
68.不同于传统计算机软件进行的“逐个比较延时量排序”方法，fpga里的硬件实时排序模块可以完成一次排序运算就把排序结果给dds模块的操作，具有极高的实时性，因此基于fpga硬件实时算法的实时排序模块是形成高密度脉冲流的关键模块。实时排序模块的工作方式是把n个辐射源的控制字数据融合成一路数据流，实时接收来自前级的排序触发信号。因为每个排序触发信号都表示其所代表的辐射源马上要有一个雷达脉冲输出，因此根据“先到先出”的原则，哪个辐射源的排序触发信号先到，就将其控制字传给后面的dds模块，输出此辐射源的一个脉冲。如果两个辐射源的排序脉冲同时到达，则根据约定的优先级顺序，将优先级高的辐射源控制输出。最终模块的输出是合成一路的各辐射源排序后的控制数据流。
69.由于序列生成及排序方法建立在基于fpga实时运算平台的系统之上，均采用了实时计算的信号产生、处理模块，相较于传统计算机软件，可以将非常多的辐射源融合在一起，形成指标可达百万以上数量级的极高密度雷达电磁脉冲流。
70.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
71.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。