超宽带雷达目标回波信号模拟方法及模拟器与流程

本发明涉及雷达技术领域，特别涉及雷达目标回波信号模拟技术领域，具体是指一种超宽带雷达目标回波信号模拟方法及模拟器。

背景技术：

随着新体制雷达和电子战技术的不断发展，在实际应用中，人们对雷达的性能要求越来越高。而对雷达性能的追求，主要体现在对雷达分辨率能力的追求，随之而来的是雷达的工作带宽从窄带模式发展到了宽带模式。现在，雷达的工作带宽又进一步的由宽带模式向超宽带模式发展。如今，不少新型雷达的带宽已经发展到了超宽带模式。因此，雷达目标回波模拟器必须实现对超宽带雷达信号的处理。作为雷达目标回波模拟器中的核心技术——drfm(数字射频存储器，digitalradiofrequencymemory)，必须实现对超宽带雷达回避信号的精确重构。然而，现有技术中，由于超宽带雷达信号采样率高，数据量大，所以针对超宽带雷达信号处理的难度也相应增大。在现有的硬件平台，传统的drfm设计不足以满足对超宽带雷达信号的处理。

因此，如何在现有的硬件技术平台上实现对超宽带雷达目标回波信号的高效快速处理是本领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种可以对超宽带雷达发射信号进行高效快速处理的基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟方法及模拟器。

为了实现上述的目的，本发明的基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟方法，其包括：

a、高速采集原始雷达发射信号；

b、对所述的原始雷达发射信号进行动态估计，获得脉冲描述字；

c、根据所述的脉冲描述字，对所述的原始雷达发射信号进行动态的数字信道化处理，产生信道化信号；

d、对所述的信道化信号进行测量，获得测量结果；

e、根据所述的测量结果进行重构，获得模拟雷达目标回波信号。

该基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟方法中，

所述的步骤a具体为：

采集获得的原始雷达发射信号的模拟信号，并将该模拟信号转换为超宽带雷达射频发射信号；

所述的步骤b具体为：

对所述的超宽带雷达射频发射信号的脉冲描述字进行动态估计。

该基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟方法中，

所述的步骤c具体包括：

根据所述超宽带雷达射频发射信号的带宽的不同，动态地配置信道数目，并将该超宽带雷达射频发射信号分为多个子信道信号。

根据所述的动态估计对各所述的子信道信号进行动态配置，基于该动态配置，对部分所述的子信道信号进行混频、抽取和滤波处理，产生信道化信号。

该基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟方法中，所述的步骤d具体为：

通过全相-fft算法对所述的信道化信号进行包括高精度测频的测量，获得测量结果。

该基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟方法中，所述的步骤e具体为：

根据所述的测量结果，采用相应的幅相补偿技术，进行高逼真重构，获得模拟雷达目标回波信号。

本发明还提供一种基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟器，其包括：

雷达信号收发模块，用以接收原始雷达发射信号；

高速模数转换模块，用以将所述原始雷达发射信号转换为超宽带雷达射频发射信号；

动态估计模块，用以对所述的超宽带雷达射频发射信号进行动态估计，获得脉冲描述字；

信道化处理模块，用以根据所述的脉冲描述字，对所述的原始雷达发射信号进行动态的数字信道化处理，产生信道化信号；

测量模块，用以对所述的信道化信号进行分信道测量，获得测量结果；

重构模块，用以根据所述的测量结果进行重构，获得模拟雷达目标回波信号。

采用了该发明的基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟方法及模拟器，由于其通过动态估计实现了对子信道的动态配置，因此无需对超宽带雷达发射信号进行全信道处理，优化了硬件资源的动态利用，进而可在现有的硬件平台基础上，通过幅相补偿技术，对不同的应用场景进行高保真动态重构，由此实现面向超宽带雷达的基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟，且本发明的实现方法简便，应用范围广泛，实现成本也相对低廉。

附图说明

图1为本发明的基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟方法的步骤流程图。

图2为本发明的基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟器的设计示意图。

图3为全相fft-相位推算法原理示意图。

图4为x波段4ghz信号频谱图。

图5为基于传统补偿方式的补偿效果示意图。

图6为本发明的方法中基于改进蚁群算法的幅相补偿效果示意图。

图7为采用本发明的方法基于动态可重构的drfm设计与现有技术的硬件资源消耗对比示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1所示，为本发明的基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟方法的步骤流程图。

在一种实施方式中，该基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟方法包括：

a、高速采集原始雷达发射信号；

b、对所述的原始雷达发射信号进行动态估计，获得脉冲描述字；

c、根据所述的脉冲描述字，对所述的原始雷达发射信号进行动态的数字信道化处理，产生信道化信号；

d、对所述的信道化信号进行测量，获得测量结果；

e、根据所述的测量结果进行重构，获得模拟雷达目标回波信号。

在较优选的实施方式中，所述的步骤a具体为：

采集获得的原始雷达发射信号的模拟信号，并将该模拟信号转换为超宽带雷达射频发射信号；

所述的步骤b具体为：

对所述的超宽带雷达射频发射信号的脉冲描述字进行动态估计，包括带宽、脉宽和重周等。

在进一步优选的实施方式中，所述的步骤c具体包括：

根据所述超宽带雷达射频发射信号的带宽的不同，动态地配置信道数目，并将该超宽带雷达射频发射信号分为多个子信道信号。

根据所述的动态估计对各所述的子信道信号进行动态配置，基于该动态配置，对部分所述的子信道信号进行混频、抽取和滤波处理，产生信道化信号。

在更进一步优选的实施方式中，所述的步骤d具体为：

通过如图3所示的全相fft-相位推算法对所述的信道化信号进行包括高精度测频的测量，获得测量结果。

在更优选的实施方式中，所述的步骤e具体为：

根据所述的测量结果，采用相应的幅相补偿技术，进行高逼真重构，获得模拟雷达目标回波信号。

本发明还提供一种基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟器，其结构如图2所示，包括：

雷达信号收发模块，用以接收原始雷达发射信号；

高速模数转换模块，用以将所述原始雷达发射信号转换为超宽带雷达射频发射信号；

动态估计模块，用以对所述的超宽带雷达射频发射信号进行动态估计，获得脉冲描述字；

信道化处理模块，用以根据所述的脉冲描述字，对所述的原始雷达发射信号进行动态的数字信道化处理，产生信道化信号；

测量模块，用以对所述的信道化信号进行分信道测量，获得测量结果；

重构模块，用以根据所述的测量结果进行重构，获得模拟雷达目标回波信号。

具体而言，在实际应用中，本发明的模拟方法可以通过以下步骤实现：

步骤a、以图4所示的x波段4ghz带宽信号为例，将天线侦收到的雷达信号经高速adc功能模块高效快速的接收，便于之后的数字化处理；

步骤b、分别利用cordic算法和幅度检测功能，实现对4ghz带宽信号的相应参数进行动态的估计，包括信号的带宽、脉宽和重周等检测，进而通过信号的相关特性实现对信号的动态配置；

步骤c、针对超宽带雷达信号处理引入信道化处理，根据信号带宽的不同动态的配置信道数目，针对4ghz带宽的信号可分为64个子信道，在不同的子信道中进行相应的信号处理，在信道内实现抽取、混频和滤波处理，由于信号动态估计功能模块的引入实现了对子信道数目的动态配置，无需全信道处理，实现硬件资源的动态利用；

步骤d、利用动态配置后的不同信道，实现对信号的信道内处理；同时由于硬件的固有特性会导致一定程度的幅相失真，通过对信号进行高精度测频，结合幅相补偿功能实现，最终实现信号的高逼真重构；而且通过本发明的drfm设计实现了对硬件资源的节省利用。

本发明的方法通过验证，可以取得满意的应用效果：

(1)实验条件：

在雷达目标模拟器的相关项目中实现对4ghz超宽带雷达信号的高保真重构；

(2)实验过程：

首先，通过高速adc模块实现对信号的高速接收，便于之后雷达信号的数字化处理。其次，通过cordic算法实现对信号的带宽粗检测，通过基于相位的脉宽检测法实现对信号的脉宽和重周的相应检测。

然后，通过全相fft-相位推算法实现对信号的精确测量。在全相fft中涉及到信号的分段卷积实现，以及能量检测。

最后，通过改进蚁群算法实现对信号的高保真重构。

(3)结果分析：

通过上述过程，实现了对以4ghz带宽为例的超宽带雷达发射信号的相应处理。基于幅相补偿功能，针对x波段4ghz带宽信号，幅相补偿之前信号在4ghz的频带内的平坦度非常差，而且频带内相邻频率点间的幅度起伏明显，最大差值达到了16.51db；对该4ghz超宽带雷达信号通过传统的drfm设计进行幅相补偿，传统drfm设计的幅相补偿方式即直接对信号进行全带补偿，其补偿效果如图5所示，信号在全频带内的幅度较为平坦，并且，该信号在全频带内最大幅度差值降低到了3.70db。但是，可以发现，虽然信号的幅频响应实现了一定程度的改善，信号相邻频率点间幅度仍然有一定的起伏，而且，在频带的高频处，信号的幅相补偿效果逐渐变差。通过本发明提出的drfm设计和相应优化算法的方式，该方法的幅相补偿效果如图6所示，频带内相邻频率点的起伏变小，频带内的最大幅度差值降低到了1.06db。

此外，关于硬件资源消耗，如图7及下表1所示，在dsp消耗方面，采用动态可重构的宽带数字信道化drfm设计比未采用本发明的drfm设计少使用5个dsp模块；在逻辑资源消耗方面，采用本发明的drfm设计比未采用的降低了29％。

表1硬件资源消耗对照表

因此，通过本发明所述的面向超宽带雷达信号的动态可重构数字射频存储技术，可在现有硬件平台，采用动态调度的方法，不仅实现了对超宽带雷达的目标回波信号模拟功能，同时对工程实现的资源达到了优化的效果。

采用了该发明的基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟方法及模拟器，由于其通过动态估计实现了对子信道的动态配置，因此无需对超宽带雷达信号进行全信道处理，优化了硬件资源的动态利用，进而可在现有的硬件平台基础上，通过幅相补偿技术，对不同的应用场景进行高保真动态重构，由此实现面向超宽带雷达信号的基于动态可重构drfm的超宽带雷达目标回波信号模拟，且本发明的实现方法简便，应用范围广泛，实现成本也相对低廉。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。