一种单通道数字化群组目标实现方法及系统与流程

1.本发明涉及一种单通道数字化群组目标实现方法及系统，属于电子信息工程射频半实物仿真技术领域。


背景技术：

2.在飞行器无线电系统的研制和鉴定过程中需要进行多次试验，通过试验能够尽早发现问题，不断优化系统的设计。射频半实物仿真技术是各种试验方案中经济效益高、可重复、适应性强、置信度高的一种技术方案，在国内外军事领域得到了越来越广泛的应用。
3.随着飞行器无线电导引技术的快速发展，无线电导引设备的分辨能力及功能不断提高，群组目标尺寸已远大于无线电导引设备分辨单元，并且，无线电导引设备不仅需要获取群组目标的位置信息及速度信息，还需要获取群组目标的外形、运动状态等信息。此时，不能再把群组目标作为简单的点目标，而应看作具有多散射中心的目标或具有几何特性的扩展目标。射频半实物仿真系统作为无线电导引设备仿真试验和测试的重要手段，为保证电磁环境模拟和群组目标特性模拟的逼真性，需要完成多散射中心目标或扩展目标的模拟。
4.现阶段，国内已建成启用的射频半实物仿真试验系统有如下两种方案实现多散射中心目标或扩展目标的模拟：
5.1、针对无线电导引设备的径向扩展群组目标，一般采用一维距离像扩展目标回波模拟的方式实现，其实现方案已较为成熟；但这种方式的缺点是仅能实现径向扩展群组目标，无法实现角度扩展群组目标；
6.2、针对无线电导引设备的角度扩展群组目标，一般采用多通道组合的方式实现，即每个独立通道实现一个散射点的仿真模拟，多个独立通道协同工作完成多个散射点的仿真模拟；这种方式的缺点是该方案实现独立散射点的数量受限于独立通道的数量，一般仅能实现少数几个散射点的模拟，如果想实现更多散射中心的群组目标或扩展目标的模拟，所需要的设备量及建设成本将极大提高，因此，该实现方案已逐渐不能满足高分辨率无线电导引设备的仿真测试需求。
7.由以上方案可知，现有的角度扩展群组目标实现方法具有技术缺陷，且设备量大、代价昂贵，无法满足实验室环境下高分辨率无线电导引设备的高性价比仿真试验的需要，严重制约了射频仿真技术的发展和高分辨率无线电导引设备的仿真试验。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种单通道数字化群组目标实现方法及系统，在单个通道内采用数字化方案实现群组目标的角度扩展，该方案具有性价比高、设备量较少、试验配置简单、试验效率高等优点，可为高分辨率无线电导引设备的研制和性能参数评估提供可靠的试验手段，并将会极大促进国内射频仿真试验技术的发展。
9.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
10.第一方面，本发明提供了一种单通道数字化群组目标实现系统，包括：三通道目标模拟器、粗位控制单元、球面阵列结构、辐射单元、连接线缆、一体化仿真控制系统，所述球面阵列结构安装固定在微波暗室内部的专用地基上，所述辐射单元安装于球面阵列结构上，所述辐射单元通过连接线缆依次与粗位控制单元、三通道目标模拟器相连接，所述一体化仿真控制系统用于控制三通道目标模拟器和粗位控制单元协同工作。
11.进一步的，所述连接线缆包括射频电缆、电源线以及控制线，用于完成各设备之间传输信号的互联互通。
12.进一步的，所述球面阵列结构包括球面屏及其支撑结构、维护平台，所述球面屏上安装辐射天线组成所述辐射单元。
13.进一步的，所述球面阵列结构为球面球冠面阵，采用三元组合成方式安装有三组辐射天线。
14.进一步的，所述三组辐射天线的后部均连接射频电缆，通过所述射频电缆依次与粗位控制单元、三通道目标模拟器相连接。
15.进一步的，还包括：供电设备，所述供电设备通过电源线分别与三通道目标模拟器和粗位控制单元相连接。
16.进一步的，所述一体化仿真控制系统通过控制线分别与三通道目标模拟器和粗位控制单元相连接，用于根据场景设置情况实现对三通道目标模拟器、粗位控制单元等设备的协同控制。
17.进一步的，所述三通道目标模拟器包括信号调制单元和数字精位控制单元，用于进行信号调制和数字精位控制。
18.第二方面，本发明提供一种单通道数字化群组目标实现方法，由三通道目标模拟器实现精位的数字控制和目标回波的调制，所述三通道目标模拟器包括信号调制单元和数字精位控制单元，用于进行信号调制和数字精位控制，所述方法包括：
19.将输入信号经微波下变频、ad变换后进入fpga，在fpga中进行目标回波调制，在fpga内对三元组精位在数字域进行调制控制，得到三路调制后的目标回波信号和干扰信号；
20.将所述目标回波信号和干扰信号分别经过数字上变频、da变换后，经微波上变频得到调制后的三路射频输出信号；
21.将所述三路射频输出信号输入粗位控制单元，通过所述数字精位控制单元与粗位控制单元协同工作，实现单通道下群组目标角度扩展的模拟需求。
22.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
23.本发明提供一种单通道数字化群组目标实现方法及系统，在单个通道内采用数字化方案实现群组目标的角度扩展，该方案具有性价比高、设备量较少、试验配置简单、试验效率高等优点，可为高分辨率无线电导引设备的研制和性能参数评估提供可靠的试验手段，并将会极大促进国内射频仿真试验技术的发展。
附图说明
24.图1是本发明实施例提供的一种单通道数字化群组目标实现系统的系统组成和工作原理图。
25.图2是本发明实施例提供的三通道目标模拟器连接工作原理图。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.实施例1
29.如图1所示，本实施例介绍一种单通道数字化群组目标实现系统，包括：
30.包括三通道目标模拟器、粗位控制单元、供电设备、球面阵列结构、辐射单元、一体化仿真控制系统、连接线缆(射频电缆、电源线、控制线)等，如图1所示。球面阵列结构安装固定在微波暗室内部的专用地基上。球面屏上安装辐射天线，在辐射天线的后部连接射频电缆，通过射频电缆依次连接粗位控制单元、三通道目标模拟器，一体化仿真控制系统通过控制线分别与三通道目标模拟器和粗位控制单元相连，供电设备通过电源线分别为三通道目标模拟器和粗位控制单元等用电设备提供所需电源。
31.其中，三通道模拟器实现信号调制、数字精位控制等；粗位控制单元实现模拟粗位控制；供电设备为三通道目标模拟器、粗位控制单元等设备提供用电；球面阵列结构用于为辐射单元、粗位控制单元、连接线缆等提供安装载体；辐射单元用于调制信号的辐射；一体化仿真控制系统根据场景设置情况实现对三通道目标模拟器、粗位控制单元等设备的协同控制；连接线缆用于完成各设备之间传输信号的互联互通。
32.本发明提供的系统与传统射频仿真系统最大不同和创新是摒弃原有模拟精位控制单元，将精位控制与原单通道目标模拟器进行一体化设计(称之为三通道目标模拟器)，在三通道目标模拟器的数字域实现对三元组目标合成所需的精位调制，从而可以高效便捷实现单通道下群组目标的模拟需求。同时为了适应这种设计变化，对原控制系统进行了改进，新的控制系统可以实现对目标模拟、数字精位以及粗位的一体化控制。
33.实施例2
34.如图2所示，本实施例提供一种单通道数字化群组目标实现方法，由三通道目标模拟器实现精位的数字控制和目标回波的调制，所述三通道目标模拟器包括信号调制单元和数字精位控制单元，用于进行信号调制和数字精位控制，所述方法包括：
35.将输入信号经微波下变频、ad变换后进入fpga，在fpga中进行目标回波调制，在fpga内对三元组精位在数字域进行调制控制，得到三路调制后的目标回波信号和干扰信号；
36.将所述目标回波信号和干扰信号分别经过数字上变频、da变换后，经微波上变频得到调制后的三路射频输出信号；
37.将所述三路射频输出信号输入粗位控制单元，通过所述数字精位控制单元与粗位控制单元协同工作，实现单通道下群组目标角度扩展的模拟需求。
38.本实施例提供的单通道数字化群组目标实现方法，其应用过程具体涉及如下步骤：
39.步骤一，采用三通道目标模拟器将输入信号(例如被试设备发射信号)经微波下变频、ad变换后进入fpga；
40.步骤二，在fpga中进行目标回波调制，同时在fpga内对三元组精位在数字域进行调制控制；得到三路调制后的目标回波信号和干扰信号；
41.步骤三，三路目标回波和干扰信号的分别经过数字上变频、da变换后，经微波上变频得到调制后的三路射频输出信号。这时每个目标模拟器对应一路输入信号及三路经过调制后的输出信号；
42.步骤四，三通道目标模拟器的三个支路输出信号直接进入粗位控制单元。在一体化仿真控制系统的控制下，三通道目标模拟器的数字精位控制单元与粗位控制单元协同工作，则可以实现单通道下群组目标角度扩展的模拟需求。
43.主要系统的参数如下：
44.1)工作频率范围：2ghz～18ghz；
45.2)视场角(相对转台中心)：典型为45
°×
45
°
(方位
×
俯仰)，根据需要可柔性定制；
46.3)天线阵列形式：球面球冠面阵，目标采用三元组合成方式；
47.4)适应信号瞬时带宽：≥600mhz；
48.5)单通道模拟群组目标数：不小于20个；
49.6)群组目标扩展角度：不小于5
°
。
50.如图1图2所示，本实施例为实现群组目标信号的角度扩展模拟，在fpga内实现目标回波调制的同时，在数字域实现对三元组目标合成所需的精位进行控制，摒弃原有技术方案中的模拟精位控制单元，而将精位控制数字化，进而与单通道目标模拟器进行一体化设计得到三通道目标模拟器，在一体化仿真控制系统的控制下，三通道目标模拟器与粗位控制单元协同工作，则可以实现单通道下群组目标角度扩展的模拟需求。
51.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。