回波信号模拟方法及系统、回波信号模拟器的制造方法
【专利摘要】本申请提供的一种回波信号模拟方法及系统、回波信号模拟器，其中方法应用于包括硬件处理芯片组的回波信号模拟器，方法包括：获取雷达工作信息、预设欺骗模型信息和雷达按雷达工作信息发射的电磁波；利用雷达工作信息和预设欺骗模型信息、计算与预设欺骗模型对应的欺骗散射信息；硬件处理芯片组依据雷达工作信息、欺骗散射信息和散射点位置集合，计算若干个散射点的调制信息；基于调制信息集合和电磁波数字信息计算中频回波信号；对中频回波信号进行上变频处理获得欺骗干扰回波信号。本申请可以实时地模拟大场景的欺骗干扰回波信号，从而提高实验效率。
【专利说明】
回波信号模拟方法及系统、回波信号模拟器
技术领域
[0001]本申请涉及雷达技术领域，尤其涉及一种回波信号模拟方法及系统、回波信号模拟器。
【背景技术】
[0002]伴随着科技的不断进步，现代化科学技术已经应用于军事化领域中。在军事化的电子对抗战中，成像雷达因为可以识别物体位置并对物体成像而被广泛应用，例如合成孔径雷达。为了防止己方的目标物体被敌方的成像雷达扫描到，目前已衍生出雷达欺骗技术。
[0003]雷达欺骗技术的思想主要为:在目标物体上安装干扰装置，干扰装置在接收雷达发射的电磁波之后，可以向雷达反馈欺骗干扰回波信号。欺骗干扰回波信号可以误导雷达或者阻碍雷达识别出目标物体的位置信息。例如，在位于地点D的目标物体A上安装干扰装置B。在雷达扫描到目标物体A和干扰装置B时，干扰装置B可以向雷达反馈欺骗干扰回波信号，欺骗干扰回波信号可以随着用户预设模式的变化而变化。例如，欺骗干扰回波信号可以为地点D楼宇的回波信号，这样可以使得雷达误以为地点D为楼宇;或者，欺骗干扰回波信号可以为地点E的目标物体A，这样可以使得雷达误以为目标物体A在地点E而非地点D。
[0004]由于敌对双方目前均已使用干扰装置，这样雷达识别出目标物体的几率便大大降低。为此，可以在雷达内设置抗干扰技术，以便抗击干扰装置反馈的欺骗干扰回波信号。目前，雷达的抗干扰技术正在实验阶段，为了验证雷达内抗干扰技术的各项抗干扰指标，所以需要大量不同的欺骗干扰回波信号。
[0005]如果大量不同的欺骗干扰回波信号通过雷达试飞的方式获得，则实验成本将非常高并且效率很低，因此衍生出回波信号模拟器。通过回波信号模拟器模拟出大量不同的欺骗干扰回波信号，以模拟代替试飞获得大量不同的欺骗干扰回波信号，这样可以大大降低实验成本并提尚效率。
[0006]目前的回波信号模拟器主要应用在PC机上，PC机可以获取雷达的相关参数，并利用软件计算得到欺骗模型各个散射点的调制信息。并且，在得到调制信息之后，需要将调制信息下载到硬件中；由硬件基于调制信息按照雷达的脉冲重复频率向雷达回放欺骗干扰回波信号。
[0007]由于PC机软件计算速率很慢，所以仅可以计算少量散射点的调制信息，即只能模拟较小欺骗模型(小场景)，并且通常需要花费多个小时。因为计算欺骗模型各个散射点的调制信息花费时间较长，因此，目前回波信号模拟器无法实时地模拟大场景的欺骗干扰回波信号。
[0008]因此，现在需要一种新型的回波信号模拟器和模拟方法，以便可以实时地模拟大场景的欺骗干扰回波信号，进而提高实验效率。
【发明内容】
[0009]本申请提供一种回波信号模拟方法及系统、回波信号模拟器，本申请可以实时地模拟大场景的欺骗回波信号，从而提高实验效率。
[0010]为了实现上述目的，本申请提供了以下技术手段:
[0011]—种回波信号模拟方法，应用于包括硬件处理芯片组的回波信号模拟器，所述方法包括:
[0012]获取雷达工作信息、预设欺骗模型信息和雷达按所述雷达工作信息发射的电磁波;其中，所述预设欺骗模型信息包括由预设欺骗模型的各个散射点的散射点位置组成的散射点位置集合；
[0013]利用所述雷达工作信息和所述预设欺骗模型信息、计算与所述预设欺骗模型对应的欺骗散射信息；
[0014]所述硬件处理芯片组依据所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息和所述散射点位置集合，计算若干个散射点的调制信息；
[0015]基于调制信息集合和电磁波数字信息计算中频回波信号；其中，所述调制信息集合由所述若干个散射点的调制信息组成，所述电磁波数字信息由对所述电磁波进行下变频处理后得到；
[0016]对所述中频回波信号进行上变频处理获得欺骗干扰回波信号。
[0017]优选的，所述硬件处理芯片组依据所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息和所述散射点位置集合，计算若干个散射点的调制信息，包括:
[0018]依据所述雷达工作信息计算雷达电磁波的当前覆盖范围；
[0019]计算所述预设欺骗模型信息中的所述散射点位置集合和所述当前覆盖范围的交集；
[0020]若所述交集非空集，则基于所述欺骗散射信息，计算与所述交集对应的调制信息
口 O
[0021 ]优选的，所述基于所述欺骗散射信息计算与所述交集对应的调制信息集合，包括:
[0022]基于所述欺骗散射信息，计算所述交集内每个散射点位置对应的调制信息；
[0023]依据每个散射点位置与雷达位置之间的第一距离、并结合第一距离与距离门之间的对应关系，确定每个散射点位置所处的距离门；
[0024]计算每个距离门内的所有散射点位置对应调制信息的累加值；
[0025]将与各个距离门对应累加值的集合，确定为所述调制信息集合。
[0026]优选的，基于所述欺骗散射信息，所述计算所述交集内每个散射点位置对应的调制信息，包括:
[0027]依据每个散射点位置与雷达位置之间的第一距离、并结合距离与相位信息的之间对应关系，确定每个散射点位置对应的相位信息；
[0028]在所述欺骗散射信息中，获取所述交集中每个散射点位置的后向散射系数;其中，所述欺骗散射信息包括所述预设欺骗模型中所有散射点的后向散射系数；
[0029]依据所述雷达工作信息、所述交集内每个散射点位置和所述交集内每个散射点位置的后向散射系数，计算所述交集内每个散射点的幅度信息；
[0030]基于所述交集内每个散射点的幅度信息和相位信息，确定所述交集内每个散射点的调制信息。
[0031]优选的，所述依据所述雷达工作信息、所述交集内每个散射点位置和所述交集内每个散射点位置的后向散射系数，计算所述交集内每个散射点的幅度信息，包括:
[0032]依据所述雷达工作信息和每个散射点位置，计算所述交集内每个散射点的天线方位向加权因子和天线距离向加权因子；
[0033]计算所述每个散射点的天线方位向加权因子、天线距离向加权因子以及每个散射点位置的后向散射系数的乘积，将所述乘积作为每个散射点的幅值信息。
[0034]优选的，所述利用所述雷达工作信息和所述预设欺骗模型信息、计算与所述预设欺骗模型对应的欺骗散射信息，包括:
[0035]利用射线跟踪法、基于所述雷达工作信息中的角度信息计算所述预设欺骗模型中各个散射点的后向散射系数；
[0036]将所述预设欺骗模型中各个散射点的散射点位置和对应的后向散射系数，确定为所述欺骗散射信息。
[0037]优选的，在基于调制信息集合和电磁波数字信息计算中频回波信号之前，还包括:
[0038]计算所述预设欺骗模型的模型位置和雷达位置之间的第二距离；
[0039]按距离与功率之间的对应关系，确定与所述第二距离对应的当前功率；
[0040]对所述调制信息集合按所述当前功率进行衰减，获得衰减后的调制信息集合。
[0041]—种回波信号模拟器，包括:
[0042]控制分系统，与所述控制分系统相连的汇聚/解汇聚板，与所述汇聚/解汇聚板相连的存储设备和数字射频存储器DRFM，与所述汇聚/解汇聚板和所述存储设备相连的硬件处理芯片组，与所述DRFM相连的射频处理设备;所述射频处理设备包括下行处理模块和上行处理模块；
[0043]所述控制分系统，用于获取所述雷达工作信息和预设欺骗模型信息，并利用所述雷达工作信息和所述预设欺骗模型信息、计算与预设欺骗模型对应的欺骗散射信息，并发送所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息以及散射点位置集合;其中，所述预设欺骗模型信息包括由预设欺骗模型的各个散射点的散射点位置组成的散射点位置集合；
[0044]所述汇聚/解汇聚板，用于接收所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息和所述散射点位置集合，并将所述雷达工作信息和所述散射点位置集合发送至所述硬件处理芯片组以及将所述欺骗散射信息发送至所述存储设备;接收所述硬件处理芯片组发送的若干个散射点的调制信息，并将所述若干个散射点的调制信息汇聚成调制信息集合；
[0045]所述硬件处理芯片组，用于从所述汇聚/解汇聚板接收的所述雷达工作信息和所述预设欺骗模型信息，利用所述雷达工作信息、所述散射点位置集合并结合存储设备中的所述欺骗散射信息、计算若干个散射点的调制信息，并将若干个散射点的调制信息发送至所述汇聚/解汇聚板；
[0046]所述DRFM，用于接收所述汇聚/解汇聚板发送的所述调制信息集合以及从所述射频处理设备发送的电磁波数字信息，并基于调制信息集合和电磁波数字信息输出中频回波信号;其中，所述电磁波数字信息为所述射频处理设备的下行处理模块，对雷达按所述雷达工作信息发射的电磁波、进行下变频处理后得到的；
[0047]所述射频处理设备的上行处理模块，用于接收所述中频回波信号，并对所述中频回波信号进行上变频处理获得欺骗干扰回波信号。
[0048]优选的，所述硬件处理芯片组包括FPGA芯片，或者，DSP芯片和FPGA芯片。
[0049]—种回波信号模拟系统，包括:
[0050]雷达控制器，用于接收仿真指令，并依据所述仿真指令输出雷达工作信息；
[0051]与所述雷达控制器相连的雷达，用于接收所述雷达工作信息，并按所述雷达工作信息发射电磁波；
[0052]与所述雷达控制器相连的回波信号模拟器，用于获取雷达工作信息、预设欺骗模型信息和雷达按所述雷达工作信息发射的电磁波;其中，所述预设欺骗模型信息包括由预设欺骗模型的各个散射点的散射点位置组成的散射点位置集合;利用所述雷达工作信息和所述预设欺骗模型信息、计算与所述预设欺骗模型对应的欺骗散射信息;所述硬件处理芯片组依据所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息和所述散射点位置集合，计算若干个散射点的调制信息;基于调制信息集合和电磁波数字信息计算中频回波信号;其中，所述调制信息集合由所述若干个散射点的调制信息组成，所述电磁波数字信息由对所述电磁波进行下变频处理后得到;对所述中频回波信号进行上变频处理获得欺骗干扰回波信号，并将所述欺骗干扰回波信号发送至所述雷达。
[0053]通过以上内容，可以看出本申请具有以下有益效果:
[0054]本申请提供了一种回波信号模拟方法，本方法可以应用于回波信号模拟器。为了提高回波信号模拟器的计算能力，本申请提供的回波信号模拟器包含硬件处理芯片组，可以理解的是，硬件的处理速率大于软件处理速率，所以利用硬件处理芯片组的处理速率大于现有PC机软件的计算速率。因此，本申请可以较快地处理大量的散射点的调制信息，从可以实时地模拟大场景的欺骗干扰回波信号，进而可以提高实验效率。
【附图说明】
[0055]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0056]图1为本发明提供的一种回波信号模拟系统的结构示意图；
[0057]图2为本发明提供的一种回波信号模拟方法的流程图；
[0058]图3为本发明提供的又一种回波信号模拟方法的流程图；
[0059]图4为本发明提供的一种回波信号模拟方法的流程图；
[0060]图5为本发明提供的又一种回波信号模拟方法的流程图；
[0061 ]图6为本发明提供的一种回波信号模拟方法的流程图；
[0062]图7为本发明提供的又一种回波信号模拟方法的流程图；
[0063]图8为本发明提供的一种回波信号模拟方法的流程图；
[0064]图9为本发明提供的又一种回波信号模拟方法的流程图；
[0065]图10为本发明提供的又一种回波信号模拟方法的流程图；
[0066]图11为本发明提供的一种回波信号模拟器的结构示意图；
[0067]图12为本发明提供的又一种回波信号模拟器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0068]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0069]本申请所示的雷达均为成像雷达，下述雷达不再一一赘述。
[0070]为了清楚介绍本申请的应用场景，首先介绍回波信号模拟系统。如图1所示，所述系统包括雷达半实物仿真系统，雷达半实物仿真系统包括雷达控制器U，与所述雷达控制器11相连的雷达12和回波信号模拟器13。其中，回波信号模拟器包括硬件处理芯片组。利用硬件处理芯片1、硬件处理芯片2……硬件处理芯片N表示硬件处理芯片组。其中，N为非零自然数。
[0071]为了提高本申请可处理的数据量，本申请中的所述硬件处理芯片组可以包括至少两个硬件处理芯片。
[0072]下面分别对各个部分进行说明:
[0073](I)雷达控制器11，用于接收仿真指令，并依据所述仿真指令输出雷达工作信息。
[0074]雷达控制器11为雷达半实物仿真系统中的控制部分，雷达控制器11可以接收用户输入仿真指令，并根据仿真指令输出雷达工作信息。雷达工作信息主要包括雷达位置信息、雷达速度信息、雷达角度信息和雷达仰角信息等与雷达实际发射电磁波相关的信息。雷达控制器11生成雷达工作信息之后，可以输出雷达工作信息。
[0075](2)雷达12，用于接收所述雷达工作信息，并按所述雷达工作信息发射电磁波。
[0076]雷达12可以接收雷达控制器11发送的雷达控制信息，并按照雷达工作信息进行工作，并在工作过程中发生电磁波。
[0077](3)回波信号模拟器13，用于获取雷达工作信息、预设欺骗模型信息和雷达按所述雷达工作信息发射的电磁波，并在经过处理之后输出欺骗干扰回波信号，并将所述欺骗干扰回波信号发送至所述雷达12。
[0078]回波信号模拟器13可以接收雷达控制器11发送的雷达工作信息，并处于雷达发射电磁波的覆盖范围内，从而可以接收雷达发送的电磁波，此外，还接收即将模拟的预设欺骗模型信息。然后，基于雷达工作信息、预设欺骗模型信息和电磁波进行处理，获得欺骗干扰回波信号。为了使得雷达接收欺骗干扰回波信号，可以将欺骗干扰回波信号发送至雷达。回波信号模拟器13的详细执行过程将在后续实施例中进行详细说明。在此不再赘述。
[0079]为了使得雷达在接收欺骗干扰回波信号后，可以利用欺骗干扰回波信号真实成像，所以将预设欺骗模型反馈的预设欺骗干扰回波信号和雷达自身的电磁波进行叠加，将两者叠加后的电磁波作为真正的欺骗干扰回波信号。因此，回波信号模拟器13应该在雷达电磁波的覆盖范围内，以便回波信号模拟器13可以接收到雷达发送的电磁波。
[0080]下面介绍回波信号模拟器的具体执行过程。本申请提供了一种回波信号模拟方法，应用于包括硬件处理芯片组的回波信号模拟器。
[0081]如图2所示，所述方法包括以下步骤:
[0082]步骤S201:获取雷达工作信息、预设欺骗模型信息和雷达按所述雷达工作信息发射的电磁波;其中，所述预设欺骗模型信息包括由预设欺骗模型的各个散射点的散射点位置组成的散射点位置集合。
[0083]回波信号模拟器可以获取雷达工作信息，雷达工作信息为雷达发射电磁波的相关信息，回波信号模拟器通过雷达工作信息可以得知雷达的工作情况，以便进行欺骗干扰回波信号模拟。
[0084]并且，回波信号模拟器还可以获取雷达发送的电磁波，以便将预设欺骗模型反馈的预设欺骗干扰回波信号和电磁波进行叠加，以便输出可以雷达真实可用的欺骗干扰回波信号。
[0085]在开始模拟之前，用户需要确定模拟场景，然后根据模拟场景确定预设欺骗模型信息。下面详细介绍获取预设欺骗模型信息的过程。如图3所示，具体包括以下步骤:
[0086]步骤S301:获取用于表示所述预设欺骗模型的预设标识和用于表示所述预设欺骗模型大小的预设地址范围。
[0087]在回波信号模拟器中预先存储有多个预设欺骗模型信息，为了便于区分，每个预设欺骗模型信息对应一个标识。在用户确定模拟场景之后，便可以根据模拟场景确定预设欺骗模型，以及预设欺骗模型的大小。然后向回波信号模拟器发送与预设欺骗模型对应的预设标识，以及用于表示预设欺骗模型大小的预设地址范围。
[0088]步骤S302:确定与所述预设标识对应的欺骗模型信息。
[0089]回波信号模拟器在标识与欺骗模型信息的对应关系中，查找与预设标识对应的欺骗模型信息。
[0090]步骤S303:按照所述预设地址范围对所述欺骗模型信息进行放大或缩小处理，将处理后欺骗模型信息确定为所述预设欺骗模型信息。
[0091]在步骤S302中获得欺骗模型信息对应的预设欺骗模型的大小，可能并不符合用户所希望的预设地址范围，因此，需要将欺骗模型信息按照欺骗模型信息进行放大或缩小。可以理解的是，为了保证欺骗模型信息可以模拟真实场景的预设欺骗模型，所以欺骗模型信息中的散射点数量与欺骗模型大小成正比，即欺骗模型较大时，则欺骗模型信息中的散射点数量较多;欺骗模型较小时，则欺骗模型信息中的散射点数量较少。
[0092]为了按照预设地址范围合理地增大或缩小预设欺骗模型，则当预设地址范围较小时，在缩小欺骗模型信息时，可以减少欺骗模型信息中散射点数量，当预设地址范围较大时，可以增加处理后得到的欺骗模型信息中的散射点数量较大。这样可以使得最终得到的预设欺骗模型信息，可以合理地模拟真实场景的预设欺骗模型。
[0093]接着返回图2，进入步骤S202:利用所述雷达工作信息和所述预设欺骗模型信息、计算与所述预设欺骗模型对应的欺骗散射信息。
[0094]在雷达发送的电磁波辐射至预设欺骗模型时，预设欺骗模型会产生散射。不同欺骗模型的散射强度不一致，并且，同一欺骗模型的不同位置点的散射强度也不尽相同。因此骗回波信号模拟器计算预设欺骗模型各个散射点的散射强度，也即后向散射系数。
[0095]下面介绍本步骤的具体执行过程，如图所示，具体包括以下步骤:
[0096]步骤S401:利用射线跟踪法、基于所述雷达工作信息中的角度信息计算所述预设欺骗模型中各个散射点的后向散射系数。
[0097]雷达发射电磁波的角度不同，预设欺骗模型中各个散射点的后向散射系数也不同。因此，通过雷达工作信息的角度信息，可以得知雷达发射电磁波的覆盖范围。然后，可以借助射线跟踪法跟踪电磁波覆盖范围内的多条电磁波。然后，通过计算可以得到各个散射点的后向散射系数。
[0098]步骤S402:将所述预设欺骗模型中各个散射点的散射点位置和对应的后向散射系数，确定为所述欺骗散射信息。
[0099]在获得各个散射点的后向散射系数之后，可以预设欺骗模型中各个散射点的散射点位置和各个散射点对应的后向散射系数一一对应存储。并且，将各个散射点的散射点位置和对应的后向散射系数，确定为所述欺骗散射信息。
[0100]接着返回图2，进入步骤S203:所述硬件处理芯片组依据所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息和所述散射点位置集合，计算若干个散射点的调制信息。
[0101]本步骤主要为硬件处理芯片组计算若干个散射点的调制信息，由于硬件处理芯片组中具有多个硬件处理芯片，并且各个硬件处理芯片可以并行计算散射点调制信息。即，大量的散射点的调制信息可以分配至各个硬件处理芯片，这样可以加快整体的处理速度。
[0102]关于硬件处理芯片的具体执行过程，将在后续实施例中进行详细描述，在此不再赘述。
[0103]步骤S204:基于调制信息集合和电磁波数字信息计算中频回波信号;其中，所述调制信息集合由所述若干个散射点的调制信息组成，所述电磁波数字信息由对所述电磁波进行下变频处理后得到。
[0104]经过步骤S203可以获得若干个散射点的调制信息，为了便于称呼将若干个散射点的调制信息确定为调制信息集合。
[0105]为了获得预设欺骗模型反馈的预设欺骗干扰回波信号和电磁波信号的叠加信号，所以回波信号模拟器基于调制信息集合和电磁波数字信息计算中频回波信号。具体执行过程可以为:计算所述调制信息集合和所述电磁波数字信息的卷积;将卷积结果确定为所述中频回波信号。在该计算过程中并没有考虑调制信息集合的功率，这使得欺骗干扰回波信号功率不可控。
[0106]雷达能否识别出欺骗干扰回波信号，在一方面取决于欺骗干扰回波信号和真实回波的功率比，当欺骗干扰回波信号的功率大于真实回波功率时，可能影响雷达对真实回波的辨识度。因此，可以增加调整调制信息集合功率的过程。
[0107]如图5所示，在计算所述调制信息集合和所述电磁波数字信息的卷积之前，还可以包括以下步骤:
[0108]步骤S501:计算所述预设欺骗模型的模型位置和雷达位置之间的第二距离。
[0109]可以理解的是，预设欺骗模型与雷达的距离越远，则基于预设欺骗模型反馈的欺骗干扰回波信号的功率越低;预设欺骗模型与雷达的距离越近，则基于预设欺骗模型反馈的欺骗干扰回波信号的功率越高。因此，为了合理调整调制信息集合的功率，计算预设欺骗模型的模型位置和雷达位置之间的第二距离。
[0110]预设欺骗模型的模型位置可以为预设欺骗模型的中心位置，或者重心位置，或者其它可以表示预设欺骗模型的一个位置，在此不再赘述。
[0111]步骤S502:按距离与功率之间的对应关系，确定与所述第二距离对应的当前功率。
[0112]回波信号模拟器中预先存储有距离与功率之间的对应关系，在步骤S501中获得第二距离之后，可以在距离与功率之间的对应关系中查找与第二距离对应的当前功率。
[0113]步骤S503:对所述调制信息集合按所述当前功率进行衰减，获得衰减后的调制信白隹A
心、口 O
[0114]将调制信息集合按当前功率进行衰减，从而获得衰减后的调制信息集合。衰减后的调制信息集合的功率与第一距离对应，这样可以使得调制信息集合的功率较为合理。
[0115]在获得衰减后的调制信息集合之后，再计算所述调制信息集合和所述电磁波数字信息的卷积;将卷积结果确定为所述中频回波信号。
[0116]步骤S205:对所述中频回波信号进行上变频处理获得欺骗干扰回波信号。
[0117]中频回波信号的频率较低，为了使得欺骗干扰回波信号模拟真实的电磁波频率，可以对中频回波信号进行上变频处理，最终获得所需的欺骗干扰回波信号。
[0118]回波信号模拟器可以将欺骗干扰回波信号反馈至雷达，以便雷达接收欺骗干扰回波信号。
[0119]下面详细介绍图2中步骤S203:所述硬件处理芯片组依据所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息和所述散射点位置集合，计算若干个散射点的调制信息的详细执行过程。如图6所示，具体包括以下步骤:
[0120]步骤S601:依据所述雷达工作信息计算雷达电磁波的当前覆盖范围。
[0121]雷达工作信息包括位置信息、角度信息、仰角信息和速度信息。由于雷达的不断运动，因此，不同时刻的覆盖范围不同，不同的覆盖范围对计算调制信息具有重要作用。
[0122]因此，首先确定雷达的电磁波的当前覆盖范围。根据雷达的工作信息可以确定雷达电磁波的当前覆盖范围。在此不再赘述详细执行过程。
[0123]步骤S602:计算所述预设欺骗模型信息中的所述散射点位置集合和所述当前覆盖范围的交集。
[0124]可理解的是，若预设欺骗模型未在电磁波的当前覆盖范围内，则预设欺骗模型不会向雷达反馈电磁波，只有预设欺骗模型在电磁波的当前覆盖范围内，则预设欺骗模型才会向雷达反馈电磁波。因此，计算预设欺骗模型信息中散射点位置集合和当前覆盖范围的交集。
[0125]步骤S603:判断所述交集是否为空集;若是，则结束本次模拟过程。若否，则进入步骤S604。
[0126]判断素步骤S602中得到交集是否为空集，若是，则说明雷达发射的电磁波未覆盖预设欺骗模型，因此，预设欺骗模型则无需将雷达反馈欺骗干扰回波信号，所以无需模拟欺骗干扰回波信号，因此可以结束本次模拟过程。
[0127]步骤S604:若所述交集非空集，则基于所述欺骗散射信息，计算与所述交集对应的调制信息集合。
[0128]若交集为空集，则说明预设欺骗模型的部分散射点或者全部散射点在雷达电磁波的覆盖范围内。可以理解的是，预设欺骗模型中处于交集之外散射点未处于电磁波覆盖内，因此，交集之外散射点无需计算调制信息。因此，本实施例仅需要计算交集内各个散射点的调制信息，并确定与交集对应的调制信息集合。
[0129]计算交集对应的调制信息集合可以由两种方式，下面一一介绍这两种方式:
[0130]第一种方式:由各个散射点的调制信息直接确定调制信息集合。
[0131]如图7所示，第一种方式具体包括以下步骤:
[0132]步骤S701:基于所述欺骗散射信息，计算所述交集内每个散射点位置对应的调制?目息O
[0133]步骤S702:将所述交集内每个散射点位置对应的调制信息的集合，确定为所述调制信息集合。
[0134]在步骤S701中计算得到各个散射点的调制信息之后，可以直接将交集内各个散射点的调制信息确定为调制信息集合。
[0135]第二种方式:将各个距离门内调制信息的累加值，确定为调制信息集合。
[0136]如图8所示，第二种方式具体包括以下步骤:
[0137]步骤S801:基于所述欺骗散射信息，计算所述交集内每个散射点位置对应的调制
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[0138]步骤S802:依据每个散射点位置与雷达位置之间的第一距离、并结合第一距离与距离门之间的对应关系，确定每个散射点位置所处的距离门。
[0139]由于在模拟大场景时散射点数量很大，若直接采用第一种方式将每个散射点的调制信息确定为调制信息集合，在后续在使用调制信息集合，需要处理的散射点数量太大。因此，可以预先确定多个距离门，每个距离门对应一个距离范围，该距离范围用于表示散射点位置与雷达位置之间距离的范围。
[0140]计算交集内每个散射点与雷达位置之间的第一距离，根据各个距离门对应的距离范围，并依据每个散射点位置对应的第一距离，确定每个散射点所处的距离门。
[0141]步骤S803:计算每个距离门内的所有散射点位置对应调制信息的累加值。
[0142]将每个距离门内所有散射点位置对应的调制信息进行累加，然后将累加值作为该距离门内的调制信息。
[0143]步骤S804:将与各个距离门对应累加值的集合，确定为所述调制信息集合。
[0144]将各个距离门的调制信息的集合，也即各个距离门的累加值的集合，确定调制信白隹A
心、口 O
[0145]可以理解的是，第二种方式中一个距离门内可以包含多个散射点，通过距离门的方式可以将多个大量散射点分配至不同距离门内，从而将大量散射点的调制信息变换成少量距离门的调制信息。
[0146]在第一种方式和第二种方式中未介绍步骤S701和步骤S801基于所述欺骗散射信息，计算所述交集内每个散射点位置对应的调制信息的详细执行过程。如图9所示，本步骤的具体执行过程包括以下步骤:
[0147]步骤S901:依据每个散射点位置与雷达位置之间的第一距离、并结合距离与相位信息的之间对应关系，确定每个散射点位置对应的相位信息。
[0148]计算每个散射点位置与雷达位置之间的第一距离，回波信号模拟器预先存储有距离与相位信息之间的对应关系，然后可以根据每个散射点位置的第一距离，确定每个散射点的相位信息。
[0149]步骤S902:在所述欺骗散射信息中，获取所述交集中每个散射点位置的后向散射系数;其中，所述欺骗散射信息包括所述预设欺骗模型中所有散射点的后向散射系数。
[0150]步骤S903:依据所述雷达工作信息、所述交集内每个散射点位置和所述交集内每个散射点位置的后向散射系数，计算所述交集内每个散射点的幅度信息。
[0151]其中，如图1O所示，本步骤具体过程包括:
[0152]步骤S1001:依据所述雷达工作信息和每个散射点位置，计算所述交集内每个散射点的天线方位向加权因子和天线距离向加权因子。
[0153]步骤S1002:计算所述每个散射点的天线方位向加权因子、天线距离向加权因子以及每个散射点位置的后向散射系数的乘积，将所述乘积作为每个散射点的幅值信息。
[0154]接着返回图9，进入步骤S904:基于所述交集内每个散射点的幅度信息和相位信息，确定所述交集内每个散射点的调制信息。
[0155]在确定交集内每个散射点的幅度信息和相位信息之后，便可以确定每个散射点的调制信息。
[0156]通过以上内容可以看出本申请具有以下有益效果:
[0157]本申请提供了一种回波信号模拟方法，本方法可以应用于回波信号模拟器。为了提高回波信号模拟器的计算能力，本申请提供的回波信号模拟器包含硬件处理芯片组，可以理解的是，硬件的处理速率大于软件处理速率，所以利用硬件处理芯片组的处理速率大于现有PC机软件的计算速率。并且，硬件处理芯片组包括多个硬件处理芯片，多个硬件处理芯片可以并行计算散射点的调制信息，所以可以进一步加快计算调制信息的速率。因此，本申请可以较快地处理大量的散射点的调制信息，从可以实时地模拟大场景的欺骗干扰回波?目号，进而可以提尚实验效率。
[0158]此外，本申请还具有其它优势:(I)实验干扰效果明显:本申请利用预设欺骗干扰回波信号和电磁波的相干性，能够实现距离和方位的高分辨率。(2)干扰位置精度高:传统欺骗干扰或回放式图像欺骗干扰，在距离和方位上的干扰位置很难把控，合成孔径雷达图像欺骗干扰实时回波模拟器能够精准确定干扰图像位置，可以较好验证雷达抗干扰方位等。(3)欺骗干扰回波信号功率精度高:传统欺骗信号模拟器功率局限于硬件数控衰减器所以控制精度较低，功率控制实时性差。本申请可以根据雷达和预设欺骗模型之间的第二距离，实时计算当前功率，从而实现功率精度和实时性。(4)由于本申请的处理速率较快，因此仿真真实场景模拟雷达以高重频发射电磁波的情景。
[0159]如图11所示，下面提供一种回波信号模拟器，包括:
[0160]控制分系统100，与所述控制分系统100相连的汇聚/解汇聚板200，与所述汇聚/解汇聚板200相连的存储设备300和数字射频存储器DRFM400，与所述汇聚/解汇聚板200和所述存储设备300相连的硬件处理芯片组500，与所述DRFM400相连的射频处理设备600;所述射频处理设备600包括下行处理模块601和上行处理模块602。
[0161 ] (I)所述控制分系统100，用于获取所述雷达工作信息和预设欺骗模型信息，并利用所述雷达工作信息和所述预设欺骗模型信息、计算与预设欺骗模型对应的欺骗散射信息，并发送所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息以及散射点位置集合;其中，所述预设欺骗模型信息包括由预设欺骗模型的各个散射点的散射点位置组成的散射点位置集合。
[0162]控制分系统100是整个回波信号模拟器的控制端，用户可以操作控制分系统100。为了实现模拟欺骗干扰回波信号的目的，欺骗信号模拟器需要接收雷达工作信息，以通过雷达工作信息得知雷达的工作情况。此外，用户在决定实验场景之后，可以利用控制分系统100生成预设欺骗模型信息。
[0163](2)所述汇聚/解汇聚板200，用于接收所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息和所述散射点位置集合，并将所述雷达工作信息和所述散射点位置集合发送至所述硬件处理芯片组以及将所述欺骗散射信息发送至所述存储设备300;接收所述硬件处理芯片组500发送的若干个散射点的调制信息，并将所述若干个散射点的调制信息汇聚成调制信息集合。
[0164]汇聚/解汇聚板200接收由控制分系统发送的雷达工作信息、所述欺骗散射信息和所述散射点位置集合。由于这些数据应该分配至不同的硬件，因此，本申请采用汇聚/解汇聚板200的解汇聚的功能，将控制分系统100发送数据分配至不同的硬件中。具体而言，汇聚/解汇聚板200将雷达工作信息和所述散射点位置集合发送至所述硬件处理芯片组500中，并将所述欺骗散射信息发送至所述存储设备300进行存储，以便后续在计算调制信息使用。
[0165](3)所述硬件处理芯片组500，用于从所述汇聚/解汇聚板200接收的所述雷达工作信息和所述预设欺骗模型信息，利用所述雷达工作信息、所述散射点位置集合并结合存储设备中的所述欺骗散射信息、计算若干个散射点的调制信息，并将若干个散射点的调制信息发送至所述汇聚/解汇聚板200。
[0166]硬件处理芯片组计算若干个散射点的调制信息，并将所述调制信息集合发送至所述汇聚/解汇聚板。由于硬件处理芯片组具有多个硬件处理芯片，为了加快处理速率，每个硬件处理芯片均可以计算一部分散射点的调制信息。
[0167]在计算完成之后，为了将当前散射点位置集合中各个散射点的调制信息汇集到一起，因此，各个硬件处理芯片均将自身处理的散射点的调制信息发送至汇聚/解汇聚板200。汇聚/解汇聚板200将各个硬件处理芯片计算的得到的散射点的调制信息汇集到一起，得到调制信息集合。
[0168](4)所述DRFM400，用于接收所述汇聚/解汇聚板200发送的所述调制信息集合以及从所述射频处理设备600发送的电磁波数字信息，并基于调制信息集合和电磁波数字信息输出中频回波信号；其中，所述电磁波数字信息为所述射频处理设备600的下行处理模块601，对雷达按所述雷达工作信息发射的电磁波、进行下变频处理后得到的。
[0169]射频处理设备600的下行处理模块601包括功率调整单元，下变频单元和放大单元；可以对电磁波进行功率调整，下变频处理以及放大处理之后，得到电磁波数字信息。DRFM400基于调制信息集合和电磁波数字信息输出中频回波信号。
[0170](5)所述射频处理设备600的上行处理模块602，用于接收所述中频回波信号，并对所述中频回波信号进行上变频处理获得欺骗干扰回波信号。
[0171]所述射频处理设备600的上行处理模块602包括滤波单元，上变频单元和功率放大及程控衰减单元，可以对中频回波信号进行滤波、上变频和功率放大和程控衰减处理，最终得到欺骗干扰回波信号。
[0172]如图12所示，所述汇聚/解汇聚板200还包括所述功率衰减模块201，则所述DRFM与所述汇聚/解汇聚板的所述功率衰减模块201相连。
[0173]所述功率衰减模块201，用于接收所述调制信息集合，并计算所述预设欺骗模型的模型位置与雷达位置之间的第二距离，按距离与功率之间的对应关系，确定与所述第二距尚对应的当前功率;对所述调制?目息集合按所述当前功率进行发减，获得;S减后的调制?目息集合;将衰减后的调制信息集合输出至所述DRFM。
[0174]其中，所述硬件处理芯片组包括若干个FPGA芯片，或者，DSP芯片和若干个FPGA芯片。由于FPGA芯片的处理速度较快，因此，可以较快的处理大量散射点的调制信息。为了进一步加快处理过程，硬件处理芯片组可以为DSP芯片和若干个FPGA芯片。由于DSP芯片编程简单灵活，因此，利用DSP芯片对数据进行预处理，将处理后的数据发送至各个FPGA芯片，由各个FPGA芯片计算散射点的调制信息。
[0175]如图1所示，本申请提供了一种回波信号模拟系统，包括:
[0176]雷达控制器11，用于接收仿真指令，并依据所述仿真指令输出雷达工作信息。
[0177]与所述雷达控制器相连的雷达12，用于接收所述雷达工作信息，并按所述雷达工作信息发射电磁波。
[0178]与所述雷达控制器相连的回波信号模拟器13，用于获取雷达工作信息、预设欺骗模型信息和雷达按所述雷达工作信息发射的电磁波;其中，所述预设欺骗模型信息包括由预设欺骗模型的各个散射点的散射点位置组成的散射点位置集合;利用所述雷达工作信息和所述预设欺骗模型信息、计算与所述预设欺骗模型对应的欺骗散射信息;所述硬件处理芯片组依据所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息和所述散射点位置集合，计算若干个散射点的调制信息;基于调制信息集合和电磁波数字信息计算中频回波信号;其中，所述调制信息集合由所述若干个散射点的调制信息组成，所述电磁波数字信息由对所述电磁波进行下变频处理后得到;对所述中频回波信号进行上变频处理获得欺骗干扰回波信号，并将所述欺骗干扰回波信号发送至所述雷达。
[0179]回波信号模拟器已在图2所示的实施例中进行详细说明，在此不再赘述。
[0180]本实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(R0M，Read-0nly Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0181]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
[0182]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种回波信号模拟方法，其特征在于，应用于包括硬件处理芯片组的回波信号模拟器，所述方法包括: 获取雷达工作信息、预设欺骗模型信息和雷达按所述雷达工作信息发射的电磁波；其中，所述预设欺骗模型信息包括由预设欺骗模型的各个散射点的散射点位置组成的散射点位置集合； 利用所述雷达工作信息和所述预设欺骗模型信息、计算与所述预设欺骗模型对应的欺骗散射信息； 所述硬件处理芯片组依据所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息和所述散射点位置集合，计算若干个散射点的调制信息； 基于调制信息集合和电磁波数字信息计算中频回波信号；其中，所述调制信息集合由所述若干个散射点的调制信息组成，所述电磁波数字信息由对所述电磁波进行下变频处理后得到； 对所述中频回波信号进行上变频处理获得欺骗干扰回波信号。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬件处理芯片组依据所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息和所述散射点位置集合，计算若干个散射点的调制信息，包括: 依据所述雷达工作信息计算雷达电磁波的当前覆盖范围； 计算所述预设欺骗模型信息中的所述散射点位置集合和所述当前覆盖范围的交集； 若所述交集非空集，则基于所述欺骗散射信息，计算与所述交集对应的调制信息集合。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述欺骗散射信息计算与所述交集对应的调制信息集合，包括: 基于所述欺骗散射信息，计算所述交集内每个散射点位置对应的调制信息； 依据每个散射点位置与雷达位置之间的第一距离、并结合第一距离与距离门之间的对应关系，确定每个散射点位置所处的距离门； 计算每个距离门内的所有散射点位置对应调制信息的累加值； 将与各个距离门对应累加值的集合，确定为所述调制信息集合。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述欺骗散射信息，所述计算所述交集内每个散射点位置对应的调制信息，包括: 依据每个散射点位置与雷达位置之间的第一距离、并结合距离与相位信息的之间对应关系，确定每个散射点位置对应的相位信息； 在所述欺骗散射信息中，获取所述交集中每个散射点位置的后向散射系数;其中，所述欺骗散射信息包括所述预设欺骗模型中所有散射点的后向散射系数； 依据所述雷达工作信息、所述交集内每个散射点位置和所述交集内每个散射点位置的后向散射系数，计算所述交集内每个散射点的幅度信息； 基于所述交集内每个散射点的幅度信息和相位信息，确定所述交集内每个散射点的调制信息。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述依据所述雷达工作信息、所述交集内每个散射点位置和所述交集内每个散射点位置的后向散射系数，计算所述交集内每个散射点的幅度信息，包括: 依据所述雷达工作信息和每个散射点位置，计算所述交集内每个散射点的天线方位向加权因子和天线距离向加权因子； 计算所述每个散射点的天线方位向加权因子、天线距离向加权因子以及每个散射点位置的后向散射系数的乘积，将所述乘积作为每个散射点的幅值信息。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述雷达工作信息和所述预设欺骗模型信息、计算与所述预设欺骗模型对应的欺骗散射信息，包括: 利用射线跟踪法、基于所述雷达工作信息中的角度信息计算所述预设欺骗模型中各个散射点的后向散射系数； 将所述预设欺骗模型中各个散射点的散射点位置和对应的后向散射系数，确定为所述欺骗散射信息。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于调制信息集合和电磁波数字信息计算中频回波信号之前，还包括: 计算所述预设欺骗模型的模型位置和雷达位置之间的第二距离； 按距离与功率之间的对应关系，确定与所述第二距离对应的当前功率； 对所述调制信息集合按所述当前功率进行衰减，获得衰减后的调制信息集合。8.—种回波信号模拟器，其特征在于，包括: 控制分系统，与所述控制分系统相连的汇聚/解汇聚板，与所述汇聚/解汇聚板相连的存储设备和数字射频存储器DRFM，与所述汇聚/解汇聚板和所述存储设备相连的硬件处理芯片组，与所述DRFM相连的射频处理设备;所述射频处理设备包括下行处理模块和上行处理模块； 所述控制分系统，用于获取所述雷达工作信息和预设欺骗模型信息，并利用所述雷达工作信息和所述预设欺骗模型信息、计算与预设欺骗模型对应的欺骗散射信息，并发送所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息以及散射点位置集合;其中，所述预设欺骗模型信息包括由预设欺骗模型的各个散射点的散射点位置组成的散射点位置集合； 所述汇聚/解汇聚板，用于接收所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息和所述散射点位置集合，并将所述雷达工作信息和所述散射点位置集合发送至所述硬件处理芯片组以及将所述欺骗散射信息发送至所述存储设备;接收所述硬件处理芯片组发送的若干个散射点的调制信息，并将所述若干个散射点的调制信息汇聚成调制信息集合； 所述硬件处理芯片组，用于从所述汇聚/解汇聚板接收的所述雷达工作信息和所述预设欺骗模型信息，利用所述雷达工作信息、所述散射点位置集合并结合存储设备中的所述欺骗散射信息、计算若干个散射点的调制信息，并将若干个散射点的调制信息发送至所述汇聚/解汇聚板； 所述DRFM，用于接收所述汇聚/解汇聚板发送的所述调制信息集合以及从所述射频处理设备发送的电磁波数字信息，并基于调制信息集合和电磁波数字信息输出中频回波信号;其中，所述电磁波数字信息为所述射频处理设备的下行处理模块，对雷达按所述雷达工作信息发射的电磁波、进行下变频处理后得到的； 所述射频处理设备的上行处理模块，用于接收所述中频回波信号，并对所述中频回波信号进行上变频处理获得欺骗干扰回波信号。9.如权利要求8所述的模拟器，其特征在于，所述硬件处理芯片组包括FPGA芯片，或者，DSP芯片和FPGA芯片。10.一种回波信号模拟系统，其特征在于，包括: 雷达控制器，用于接收仿真指令，并依据所述仿真指令输出雷达工作信息； 与所述雷达控制器相连的雷达，用于接收所述雷达工作信息，并按所述雷达工作信息发射电磁波； 与所述雷达控制器相连的回波信号模拟器，用于获取雷达工作信息、预设欺骗模型信息和雷达按所述雷达工作信息发射的电磁波;其中，所述预设欺骗模型信息包括由预设欺骗模型的各个散射点的散射点位置组成的散射点位置集合;利用所述雷达工作信息和所述预设欺骗模型信息、计算与所述预设欺骗模型对应的欺骗散射信息;所述硬件处理芯片组依据所述雷达工作信息、所述欺骗散射信息和所述散射点位置集合，计算若干个散射点的调制信息;基于调制信息集合和电磁波数字信息计算中频回波信号;其中，所述调制信息集合由所述若干个散射点的调制信息组成，所述电磁波数字信息由对所述电磁波进行下变频处理后得到;对所述中频回波信号进行上变频处理获得欺骗干扰回波信号，并将所述欺骗干扰回波信号发送至所述雷达。
【文档编号】G01S7/38GK105911529SQ201610266582
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】马胜杰, 王金花, 刘佳佳, 王京茹
【申请人】北京润科通用技术有限公司