一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法
【专利摘要】本发明公开了一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法，用于精准地产生双极化无源干扰脉冲信号，通过流水线方式加载仿真的云、雨、地、海、箔条原始仿真数据，通过与雷达信号参数进行卷积生成无源干扰散射回波信号，再经精度误差小于5ns脉冲对齐，数据高速下载，误差小于5ns精确延时，脉宽误差小于5ns精准控制，并对信号进行的双极化调制，实现无源干扰脉冲信号的精确产生。
【专利说明】一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法，属于雷达半实物射频仿 真【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 半实物射频仿真技术已经成为研究雷达防御及突防问题的重要手段，而无源干扰 技术具有干扰空域大、频带宽等优点，成为雷达防御及突防技术中常采用的干扰方式，为提 高仿真的真实度，无源干扰成为雷达半实物仿真技术研究的重点问题之一。
[0003] 现有无源干扰信号模拟技术中，通常存在以下几个问题：1)无源干扰杂波数据量 巨大，存储受限、计算耗时；2)无源干扰杂波脉冲信号与雷达CPI (雷达同步脉冲信号）不 同步，由于杂波数据的不规律及晶振源的不一致，通常存在脉冲沿前后抖动；3)基于高速 DA的采集卡，内部时钟模式工作时其软件定时器设定的时钟信号与外部时钟信号的晶振不 同步；外部同步信号模式时，只响应上升沿触发的无源干扰数据播放，两种模式均可导致无 源干扰数据播放时脉内数据产生漂移；4)高速DA的FIFO 2"播放数据存储量的设计，使得 传统的卷积方法数据长度很难直接满足该条件；5)现代雷达一般具备双极化功能，要求无 源干扰模拟具备双极化仿真功能。上述这些问题制约了无源干扰技术的推广应用，因此，亟 待解决。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双极化无源干扰脉冲信号精 确生成方法，用于精准地产生双极化无源干扰脉冲信号。
[0005] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案： 一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 、自动识别、分类加载地、海、云、雨、箔条原始杂波数据并以流水线工作方式动态分 块存储； (2) 、以具备PCI插槽的工控机为母板，并行连接实现双极化的2块高速DA，等待雷达同 步脉冲信号CPI产生的中断请求； (3) 、以当前CPI为基准，提前2个脉冲，接收当前CPI雷达信号参数，根据该雷达信号 参数及原始杂波数据，利用频域快速FFT算法计算当前CPI无源干扰回波散射数据； (4) 、以当前CPI为基准，提前2个脉冲，根据雷达信号参数及步骤（3)计算的无源干扰 回波散射数据长度，计算当前CPI播放同步时钟信号延时delay、脉宽pw、间隔pri ; (5) 、以当前CPI为基准，提前1个脉冲，等待CPI产生的中断请求，收到中断请求时，下 载步骤（3)产生的无源干扰回波散射数据到模拟双极化的两块高速DA的FIFO中； (6) 、等待当前CPI中断请求，根据步骤（4)计算的播放脉冲信号参数，控制定时器产生 播放同步时钟信号； (7) 、在当前CPI中，根据当前雷达极化信息，通过控制角度模拟微波器件调制产生双 极化信息； (8)、进入下一个CPI周期，继续执行步骤（3)- (7)。
[0006] 其中，步骤（1)具体包括：首先依据杂波类型将地、海、云、雨、箔条原始杂波分配 不同类型标识，无源干扰脉冲信号生成过程中，根据当前杂波类型匹配类型标识，分类加载 原始杂波数据；然后对原始杂波数据按照方位/俯仰/距离三维信息进行分块，生成过程 中，按当前雷达照射方位/俯仰/距离三维信息检索，动态加载、分块存储杂波数据；最后， 在加载数据过程中，以流水线方式工作，针对当前CPI，提前3个周期加载数据，提前2个周 期计算结果，提前1个周期下载杂波数据。
[0007] 具体地，步骤（3)中，利用频域快速FFT算法计算当前CPI无源干扰回波散射数据 时，频域快速FFT算法实现时域信号的快速卷积，为精确控制生成脉冲的宽度，对时域脉冲 序列进行长度2"化，延长的序列部分以0进行初始化，其中η为整数。
[0008] 优选地，步骤（2)中的高速DA为基于Innovative Integration的PMC ΤΧ高速DA。
[0009] 优选地，步骤（3) - (7)中采用POWER PC MPC7457处理器。
[0010] 优选地，共有两组8个无源干扰信号模拟通道，用于实现和通道Σ、方位差通道 α、俯仰差通道β、共同通道SLC信号的模拟。
[0011] 进一步地，采样脉冲时钟信号和播放时钟信号通过同一晶振变频所得。
[0012] 本发明的有益之处在于：通过流水线方式加载仿真的云、雨、地、海、箔条原始仿真 数据，通过与雷达信号参数进行卷积生成无源干扰散射回波信号，再经精度误差小于5n s 脉冲对齐，数据高速下载，误差小于5ns精确延时，脉宽误差小于5ns精准控制，并对信号进 行的双极化调制，实现无源干扰脉冲信号的精确产生。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法的原理框图； 图2是本发明的一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法的组成简图； 图3是无源干扰原始杂波数据加载时序图； 图4是播放时钟信号与采样时钟信号产生原理图； 图5是无源干扰散射回波数据计算时序及过程图； 图6是无源干扰播放脉冲信号计算时序及过程图； 图7是无源干扰散射回波数据下载时序图； 图8是播放时钟信号与无源干扰杂波信号示意图； 图9是无源干扰信号角度模拟双极化调制方案图。
【具体实施方式】
[0014] 以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0015] 正如前述，本发明为一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法，用于精准产生 双极化无源干扰脉冲信号，通过流水线方式加载仿真的云、雨、地、海、箔条原始仿真数据， 通过与雷达信号参数进行卷积生成无源干扰散射回波信号，再通过精度误差小于5ns脉冲 对齐，数据高速下载，误差小于5ns精确延时，脉宽误差小于5ns精准控制，并对信号进行的 双极化调制，实现无源干扰脉冲信号的精确产生。
[0016] 本发明的双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法原理框图如图1所示，概述如 下： 1) 输入条件为地、海、云、雨、箔条反射点分布数据； 2) 根据雷达信号参数，对反射点的多谱勒估计； 3) 同距离门上，通过频域快速FFT卷积进行信号的矢量合成，产生无源干扰回波散射 数据，形成一维距离像； 4) 根据雷达参数和极化信息，进行当前天线方向图下的和差调制； 5) 分别与雷达发射信号进行相关处理。
[0017] 需要特别说明的是，在此过程中，需模拟同时双极化无源干扰回波信号，对于无源 干扰信号来讲，需要实现Σ (和通道)、α (方位差通道)、β (俯仰差通道)、SLC (共同通 道）信号的模拟，因此总共需要两组8个无源干扰信号模拟通道，这样才能实现同时双极化 的信号模拟。
[0018] 为了更好地理解本发明的方法，结合图2进行进一步的解释，本实施例中，优选采 用MPC7457处理器实现无源干扰反射矩阵数据的多普勒相位调制、天线方向图和差调制等 调制，并分离成天线方向图所对应的Σ (和通道)、α (方位差通道)、β (俯仰差通道)、SLC (共同通道）通道的信号。在幅相调制完成以后，由MPC7457主板将调制后的数据输出到DA 变换器，输出模拟的中频信号。在本系统中，拟采用的DA变换器工作时钟频率为500MHz，输 出中心频率与窄带/中带目标模拟器的第一中频相同，得到187. 5±50MHz的中频无源干扰 信号。在变频单元中，实现信号的上变频得到与目标模拟通道频率相同的中心频率，在该单 元中进行天线增益以及距离因子的幅度调制，得到与目标信号相匹配的信号幅度。
[0019] 以上从整体上对技术方案进行了说明，下面将结合附图详细介绍生成无源干扰信 号脉冲各个步骤。
[0020] 图3所示为无源干扰原始杂波数据加载时序图，以当前CPI为基准，提前3个CPI 时加载当前雷达扫描波位所处的方位/俯仰/距离原始杂波数据，首先将巨量的杂波数据 按方位/俯仰/距离进行分割，按照当前生成的杂波数据类型匹配杂波类型标识，自动识别 当前杂波数据，然后以图3所示流水线工作方式，提前加载，加载完成后，等待下一个脉冲 进行进一步处理。
[0021] 图4所示为播放时钟信号与采样时钟信号产生原理图，采样脉冲时钟信号和播放 时钟信号通过同一晶振变频所得，晶振源一致，解决了通常仿真中各部件由于其采用的本 振源各自为政带来的信号脉冲沿抖动问题，使播放脉冲信号和无源干扰杂波信号的脉冲沿 高度一致，精度误差一般小于5ns，解决了脉冲从源头上存在的抖动问题。
[0022] 图5所示为无源干扰散射回波数据计算时序及过程，以当前CPI为基准，在提前2 个CPI脉冲内，根据雷达预测的下两个周期的参数，将雷达信号和原始杂波数据进行相关 处理，首先将雷达信号进行2m序列化，对无源干扰原始杂波信号进行2n序列化，分别对雷 达信号和原始散射点杂波信号进行FFT变换，在频域进行加减操作，在频域进行信号处理 后，对频域信号进行逆FFT变换，生成22η序列长度的散射点回波数据，完成通过频域进行 雷达信号和回波信号快速卷积的过程，然后等待下一个CPI进行进一步处理。
[0023] 图6所示为无源干扰播放脉冲信号计算时序及过程，以当前CPI为基准，在提前2 个CPI脉冲内，根据无源干扰散射回波数据长度、采样信号频率、以及回波散射点所在距离 计算播放脉冲信号脉宽、间隔、延时等参数，脉宽精确控制PMC TX中FIFO数据的播放进度， 延时模拟无源干扰杂波分布距离，完成该计算后等待下个CPI。
[0024] 图7所示为无源干扰散射回波数据下载时序图，以当前CPI为基准，在提前1个脉 冲内，接到CPI上升沿信息，发送DMA传输请求，系统受理DMA中断请求后，CPU将系统控制 权交给DMA控制器，DMA传输开始工作后，将计算完成的当前CPI数据从内存中搬移到PMC TX的FIFO缓存中，DMA传输完成后，发送中断消息，等待进入下一个CPI，进行数据播放。
[0025] 图8所示为无源干扰信号同播放脉冲信号生成结果示意图，根据图6计算的播放 脉冲信号参数，当前CPI触发时，控制定时器产生播放脉冲信号，存放FIFO的散射点回波数 据响应播放信号脉冲，完成无源干扰脉冲数据的播放。由于无源干扰脉冲信号生成过程响 应播放脉冲信号，且晶振同源，生成的无源干扰信号脉冲宽度和播放信号脉冲宽度一致，误 差精度远高于5ns。由于没有传统技术中繁杂的播放开始、确认、完成、中断、结束等握手过 程，减少了握手时间，降低了出错的概率，使得生成无源干扰脉冲信号的效率大为提高。
[0026] 如图9所示，经DA生成无源干扰脉冲信号后，设计该方案对信号进行角度模拟及 双极化调制，信号经DA出来后，首先进行功分，生成Σ、α、β、SLC四路信号，根据当前CPI 雷达照射的角度，根据比幅测角法原理，利用衰减器ATT控制Σ、α、β、SLC四路的幅度， 模拟不同角度的无源干扰回波反射。根据当前雷达的工作状况，通过控制移相器PS，调节两 路信号的相对相位关系，形成垂直极化/水平极化/圆极化等各种关系，模拟两路极化信号 的散射回波。
[0027] 作为一种优选，本发明实施例采用基于Innovative Integration的PMC ΤΧ高速 DA实现，能够实现更高的精确性。
[0028] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该 了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的 技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 、自动识别、分类加载地、海、云、雨、箔条原始杂波数据并以流水线工作方式动态分 块存储； (2) 、以具备PCI插槽的工控机为母板，并行连接实现双极化的2块高速DA，等待雷达同 步脉冲信号CPI产生的中断请求； (3) 、以当前CPI为基准，提前2个脉冲，接收当前CPI雷达信号参数，根据该雷达信号 参数及原始杂波数据，利用频域快速FFT算法计算当前CPI无源干扰回波散射数据； (4) 、以当前CPI为基准，提前2个脉冲，根据雷达信号参数及步骤（3)计算的无源干扰 回波散射数据长度，计算当前CPI播放同步时钟信号延时delay、脉宽pw、间隔pri ; (5 )、以当前CPI为基准，提前1个脉冲，等待CPI产生的中断请求，收到中断请求时，下 载步骤（3)产生的无源干扰回波散射数据到模拟双极化的两块高速DA的FIFO中； (6) 、等待当前CPI中断请求，根据步骤（4)计算的播放脉冲信号参数，控制定时器产生 播放同步时钟信号； (7) 、在当前CPI中，根据当前雷达极化信息，通过控制角度模拟微波器件调制产生双 极化信息； (8) 、进入下一个CPI周期，继续执行步骤（3)- (7)。
2. 根据权利要求1所述的一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法，其特征在于， 步骤（1)具体包括：首先依据杂波类型将地、海、云、雨、箔条原始杂波分配不同类型标识， 无源干扰脉冲信号生成过程中，根据当前杂波类型匹配类型标识，分类加载原始杂波数据； 然后对原始杂波数据按照方位/俯仰/距离三维信息进行分块，生成过程中，按当前雷达照 射方位/俯仰/距离三维信息检索，动态加载、分块存储杂波数据；最后，在加载数据过程 中，以流水线方式工作，针对当前CPI，提前3个周期加载数据，提前2个周期计算结果，提前 1个周期下载杂波数据。
3. 根据权利要求1所述的一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法，其特征在于， 步骤（3)中，利用频域快速FFT算法计算当前CPI无源干扰回波散射数据时，频域快速FFT 算法实现时域信号的快速卷积，为精确控制生成脉冲的宽度，对时域脉冲序列进行长度2n 化，延长的序列部分以0进行初始化，其中η为整数。
4. 根据权利要求1所述的一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法，其特征在于， 步骤（2)中的高速DA为基于Innovative Integration的PMC ΤΧ高速DA。
5. 根据权利要求1所述的一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法，其特征在于， 步骤（3) - (7)中采用POWER PC MPC7457处理器。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法，其特 征在于，共有两组8个无源干扰信号模拟通道，用于实现和通道Σ、方位差通道α、俯仰差 通道β、共同通道SLC信号的模拟。
7. 根据权利要求6所述的一种双极化无源干扰脉冲信号精确生成方法，其特征在于， 采样脉冲时钟信号和播放时钟信号通过同一晶振变频所得。
【文档编号】G01S7/38GK104215945SQ201410480798
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】陆晓路, 王传礼, 王先敏 申请人:南京长峰航天电子科技有限公司