一种雷达目标模拟方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种雷达目标模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：接收雷达激励；将雷达激励转换为中频信号；将中频信号转换为数字信号；对数字信号存储并延迟；对数字信号频率偏移；对延迟和频率偏移后的信号进行回放，转换为模拟中频信号；将中频信号转换为目标回波信号；将目标回波信号送入雷达。还披露了一种基于转发式的雷达目标模拟系统。本发明仅需要雷达提供激励信号，不需要雷达提供帧、PRF、基准等信号。对于很多雷达信号无法引出的情况下检测，具有十分重要的意义。
【专利说明】一种雷达目标模拟方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及雷达信号处理【技术领域】，特别是涉及一种基于转发式的雷达目标模拟方法及系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着科技的发展，雷达系统日趋复杂，种类繁多，系统的设计、生产和维护变得越来越困难。如果对雷达性能的测试都采用真实的目标给雷达提供测试信号，成本较高。雷达系统模拟结合现代仿真技术和雷达技术，用软件建立符合用户需求的模型，具有灵活性和经济性的优点。雷达在进行调试、出厂测试、验收等环节必须在没有合作目标的条件下进行。因此目标模拟器是雷达生产必不可少的检测设备之一。
[0003]目标模拟器的核心关键是为雷达提供一个满足要求的调制信号。该信号必须尽可能的与真实雷达回波一致。传统的目标模拟器通常采用单一信号源的方式实现。后续研制出相参雷达后，则采用相参体制的目标模拟器进行目标模拟。这种单一信号源的目标模拟器必须要求雷达将波形细节告知目标模拟器，并且将时序信号(帧、PRF、波束角等)引出至目标模拟器，目标模拟器才能进行精确回波模拟。但是，在很多情况下，这种条件并不满足。例如，在雷达装机检测时，时序信号很难引出；而雷达波形为绝密级信息，一般不可能告知密级较低的模拟器研制厂商。
[0004]为此，目标模拟器与雷达的接口必须尽可能的少，必须在未知雷达波形参数、时序关系的条件下实现对目标的模拟。
[0005]发明的内容
本发明为了解决雷达目标模拟需要雷达告知波形细节及引出时序信号(帧、PRF、波束角等)的问题，提供了一种未知雷达波形参数、时序关系的条件下实现对目标的模拟的雷达目标模拟的实现方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现:
一种基于转发式的雷达目标模拟的方法，包括以下步骤:
接收雷达激励；将雷达激励转换为中频信号；将中频信号转换为数字信号；对数字信号存储并延迟；对数字信号频率偏移；对延迟和频率偏移后的信号进行回放，转换为模拟中频信号；将中频信号转换为目标回波信号；将目标回波信号送入雷达。
[0007]进一步的，对数字信号频率偏移的具体步骤包括:构造一个数字电路，该数字电路产生多普勒信号；将多普勒信号与延迟后的数字信号进行复乘(复数乘法)操作。
[0008]作为优选，目标模拟器直接通过线馈方式接收雷达激励。
[0009]作为优选，目标模拟器将目标回波信号通过线馈或者空馈的方式送入雷达。
[0010]基于上述一种转发式的雷达目标模拟的方法，本发明提供了一种基于转发式的雷达目标模拟系统，包括主控组件、下变频组件、上变频组件、本振组件、基带处理组件、电源、发射组件、接收组件。
[0011]接收模块用来接收雷达激励；发射模块用来发射目标回波信号；主控组件为实现雷达模拟器的主控界面提供上位机软件，和将用户的控制指令发送给基带处理组件；下变频组件用来将雷达激励转换为中频信号；上变频组件用来将中频信号转换为目标回波信号；本振组件提供各模块所需的参考信号，其实现方式包括锁相PLL、直接合成、PLL+直接合成混合式实现方法等；基带处理组件将中频信号转换为数字信号，对数字信号延迟及频率偏移，对延迟和频率偏移后的信号进行回放，转换为模拟中频信号；电源提供各模块所需的工作电压。
[0012]雷达目标模拟系统工作时，接收模块接收雷达激励；下变频组件将雷达激励转换为中频信号；在基带处理组件中中频信号转换为数字信号，再对数字信号延迟及频率偏移；然后对延迟和频率偏移后的信号进行回放，转换为模拟中频信号；在上变频组件中中频信号转换为目标回波信号；发射组件将目标回波信号送入雷达。
[0013]作为优选，该基于转发式的雷达目标模拟系统，基带处理组件包括模数转换模块、数模转换模块、信号处理母板。模数转换模块用来中频信号的AD采样，将中频信号转换为数字信号；数模转换模块用来对延迟和频率偏移后的信号进行回放，转换为模拟中频信号；信号处理母板用来对数字信号延迟和频率偏移。
[0014]作为优选，该基于转发式的雷达目标模拟系统的基带处理组件的信号处理母板包括两颗可编程运算芯片、一颗可编程接口芯片。一颗可编程运算芯片主要负责AD采样、数字下变频、场景计算、储频以及模拟器控制工作；另一颗可编程运算芯片负责目标特征信息叠加、数字上变频和DA回放工作；而可编程接口芯片负责CPCI接口通信，将CPCI总线发送来的上位机信息转发给两颗可编程运算芯片。
[0015]作为优选，模数转换模块采用TI (原国家半导体)公司的ADC081500芯片。
[0016]作为优选，数模转换模块采用AD公司的AD9736芯片。
[0017]本发明具有以下有益效果:该方法通过微波接收通道、数字采样等技术将雷达激励存储下来，延迟一段时间后读出，则得到一定延迟的目标回波信号，再通过微波发射通道，将其向雷达天线阵面辐射，从而实现雷达目标回波模拟。这种方法仅需要雷达提供激励信号，不需要雷达提供帧、PRF、基准等信号。从而大大简化了目标模拟器与雷达的铰链。对于很多雷达信号无法引出的情况下检测，具有十分重要的意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是基于转发式的雷达目标模拟的方法的流程图；
图2是雷达目标模拟器的系统组成框图；
图3是基带处理组件的硬件基本组成图。
[0019]1、主控组件；2、下变频组件；3、上变频组件；4、本振组件；5、基带处理组件；6、电源；7、接收组件；8、发射组件；9、上变频控制单元；10、模数转换模块；11、数模转换模块；12、下变频控制单元；13、通信接口单元；14、信号处理母板。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的说明:
一种基于转发式的雷达目标模拟的方法，通过以下步骤实现:
根据附图1可知，为一种基于转发式的雷达目标模拟的方法的流程图，包括以下步骤: 501:接收雷达激励；
502:将雷达激励转换为中频信号；
503:将中频信号转换为数字信号；
504:对数字信号存储并延迟；
505:对数字信号频率偏移；
506:对延迟和频率偏移后的信号进行回放，转换为模拟中频信号；
507:将中频信号转换为目标回波信号；
508:将目标回波信号送入雷达。
[0021]本实施例的基于转发式的雷达目标模拟的方法，通过接收组件8接收雷达激励，下变频组件3将雷达激励转换为中频信号；在基带处理组件5将中频信号转换为数字信号，基带处理组件5对数字信号延迟及频率偏移；基带处理组件5对延迟和频率偏移后的信号进行回放，转换为模拟中频信号；在上变频组件3中中频信号转换为目标回波信号；发射组件7将目标回波信号送入雷达。这种方法仅需要雷达提供激励信号，不需要雷达提供帧、PRF、基准等信号，对于实际应用非常有利。
[0022]步骤S05具体包括:在FPGA内构造一个称为DDS的数字电路。DDS是一种成熟的数字电路，可以产生一定频率的数字信号(称为多普勒信号)。然后把这一多普勒信号与延迟后的数字信号进行复乘(复数乘法)操作。这样就可以把延迟后的数字信号进行一定范围的频率偏移。
[0023]一般实际应用中，步骤SOl是通过线馈方式实现；步骤S08是通过线馈或者空馈的方式来实现。
[0024]根据附图2结合
【发明内容】
可知，转发式雷达目标模拟器包括主控组件1、下变频组件2、上变频组件3、本振组件4、基带处理组件5、电源6、发射组件7、接收组件8。
[0025]雷达目标模拟系统工作时，接收模块7接收雷达激励；输送至下变频组件2将雷达激励转换为中频信号；输送至基带处理组件5将中频信号转换为数字信号，对数字信号延迟及频率偏移，对延迟和频率偏移后的信号进行回放，转换为模拟中频信号；输送至上变频组件3将中频信号转换为目标回波信号；输送至发射模块8将目标回波信号送入雷达。
[0026]如图3，基带处理组5包括模数转换模块10、数模转换模块11和信号处理母板14，其中模数转换模块10承担中频信号的采集功能；数模转换模块11承担中频信号的回放功能；信号处理母板14承担信号处理、仿真和算法实现功能。模数转换模块10与信号处理母板14互连；数模转换模块11与信号处理母板14互连。
[0027]信号处理母板14包括下变频控制单元12、上变频控制单元9、通信接口单元13。下变频控制单元12为一颗XC6VSX315T的可编程运算芯片，其上挂载有4片DDR3 SDRAM,同时下变频控制单元12还挂载有一个FMC HPC插槽，可以扩展一块FMC子板，下变频控制单元12还与通信接口单元13互连。在DRFM的算法应用中，下变频控制单元12主要负责AD采样、数字下变频、场景计算、储频以及模拟器控制工作。
[0028]上变频控制单元9为一颗XC6VSX315T的可编程运算芯片，上变频控制单元9还挂载有一个FMC HPC插槽，可以扩展一块FMC子板，下变频控制单元12还与通信接口单元13互连。在DRFM的算法应用中，上变频控制单元9主要负责目标特征信息叠加、数字上变频和DA回放工作。
[0029]通信接口单元13为一颗XC6SLX45的可编程接口芯片，其主要负责CPCI接口通信，将CPCI总线发送来的上位机信息转发给下变频控制单元12和上变频控制单元9。通信接口单元13和下变频控制单元12、上变频控制单元9各有32对LVDS接口互连，互连协议为 SFI4.1。
[0030]模数转换模块10即AD芯片和FMC接口，AD芯片为TI (原国家半导体)公司的ADC081500。
[0031]数模转换模块11即DA芯片和FMC接口，DA芯片为AD公司的AD9736。
[0032]上述【具体实施方式】用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种雷达目标模拟方法，其特征在于，包括以下步骤: SOl:接收雷达激励；S02:将雷达激励转换为中频信号；S03:将中频信号转换为数字信号；S04:对数字信号存储并延迟；S05:对数字信号频率偏移；S06:对延迟和频率偏移后的信号进行回放，转换为模拟中频信号；S07:将中频信号转换为目标回波信号；S08:将目标回波信号送入雷达。
2.根据权利要求1所述的雷达目标模拟方法，其特征在于，步骤S05包括:构造数字电路产生多普勒信号；将多普勒信号与延迟后的数字信号进行复乘。
3.根据权利要求1所述的雷达目标模拟方法，其特征在于:步骤SOl通过线馈方式接收雷达激励。
4.根据权利要求1所述的雷达目标模拟方法，其特征在于:步骤S08通过线馈或者空馈的方式将目标回波信号送入雷达。
5.一种基于转发式的雷达目标模拟系统，其特征在于，包括: 接收模块(7):接收雷达激励；发射模块(8):发射目标回波信号；主控组件(I):为实现雷达模拟器的主控界面提供上位机软件，和将用户的控制指令发送给基带处理组件；下变频组件(2):将雷达激励转换为中频信号；上变频组件(3):将中频信号转换为目标回波信号；本振组件(4):为各个组件提供参考时钟信号；基带处理组件(5):将中频信号转换为数字信号；对数字信号延迟及频率偏移；对延迟和频率偏移后的信号进行回放，转换为模拟中频信号；电源(6):提供各模块所需的工作电压；雷达目标模拟系统工作时，所述接收模块(7)接收雷达激励；输送至所述下变频组件(2)将雷达激励转换为中频信号；输送至基带处理组件(5)将中频信号转换为数字信号，对数字信号延迟及频率偏移，对延迟和频率偏移后的信号进行回放，转换为模拟中频信号；输送至上变频组件(3)将中频信号转换为目标回波信号；输送至发射模块(8)将目标回波信号送入雷达。
6.根据权利要求5所述的基于转发式的雷达目标模拟系统，其特征在于，所述基带处理组件(5)包括: 模数转换模块(10):中频信号的AD采样，将中频信号转换为数字信号；数模转换模块(11):对延迟和频率偏移后的信号进行回放，转换为模拟中频信号；信号处理母板(14):对数字信号延迟和频率偏移；所述模数转换模块(10)与所述信号处理母板(14)互连；所述数模转换模块(11)与所述信号处理母板(14)互连。
7.根据权利要求6所述的基于转发式的雷达目标模拟系统，其特征在于:所述模数转换模块(10)采用TI公司的ADC081500芯片。
8.根据权利要求6所述的基于转发式的雷达目标模拟系统，其特征在于:所述数模转换模块(11)采用AD公司的AD9736芯片。
9.根据权利要求6所述的基于转发式的雷达目标模拟系统，其特征在于，所述信号处理母板(14)包括: 下变频控制单元(12):主要负责AD采样、数字下变频、场景计算、储频以及模拟器控制工作；上变频控制单元(9):负责目标特征信息叠加、数字上变频和DA回放工作； 通信接口单元(13):负责CPCI接口通信，将CPCI总线发送来的上位机信息转发给下变频控制单元(12)和上变频控制单元(9);下变频控制单元(12)跟所述模数转换模块(10)和所述通信接口单元(13 )互连；上变频控制单元(9 )跟所述数模转换模块(11)和所述通信接口单元(13)互连；通信接口单元(13)跟所述上变频控制单元(9)和下变频控制单元(12)相连，并且连接CPCI总线。
【文档编号】G01S7/40GK104391283SQ201410719139
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】丁晟, 陈小虎, 左金晶, 朱金中 申请人:无锡市雷华科技有限公司