一种基于距离时域脉冲相干的弹道目标回波模拟方法与流程

本发明涉及雷达模拟测试，具体为一种基于距离时域脉冲相干的弹道目标回波模拟方法。

背景技术：

1、弹道目标回波模拟技术是通过模拟真实弹道目标的雷达回波，检验雷达的目标捕获、跟踪和外推能力，便于雷达系统对导弹弹道进行观测和监视、跟踪，可用性的评估和野外训练，有利于节省大量人力、物力和时间。

2、目前，最具代表性的成像弹道目标回波仿真算法包括距离频域脉冲相干法、距离时域脉冲相干法和二维频域快速傅里叶变换法等三种。其中距离频域脉冲相干法的计算精度最高，但计算量太大；二维频域快速傅里叶变换法的计算量较小，但该算法模拟的回波精度较低，它不能实现反映导弹运动轨迹的复杂变化；而距离时域脉冲相干法一方面其计算量介于上面两种算法之间，同时其回波计算精度也能够满足一般仿真要求。因此，选择距离时域脉冲相干法进行仿真，需要注意回波信号涉及到的回波距离延迟、回波相位以及幅度等信息的计算。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于距离时域脉冲相干的弹道目标回波模拟方法，以弹道的基本运动轨迹模型为基础，可以实施目标的单一运动轨迹，也可以灵活组合实施，实现目标的灵活运动方式及多样化的运动轨迹，能模拟各种弹的运动轨迹和仿真各种弹的发射点及着落点，计算量适中且精度高，解决了现有技术中弹道目标回波模拟方法计算量大或精度较低的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于距离时域脉冲相干的弹道目标回波模拟方法，所述方法包括如下步骤：

5、步骤1，根据系统需求仿真，采用数字仿真数学模型和计算机实时仿真技术，建立典型运动状态以及运动仿真模型，再通过配置选定数据，产生轨迹参数，同时通过轨迹参数计算出雷达每个脉冲重复时刻的天线相位中心位置信息；

6、步骤2，当雷达天线扫描到弹道目标回波模拟的接收天线所处方位时，实时检测输入信号并快速响应获得雷达天线相位中心位置、天线姿态及雷达波束宽度信息，根据这些信息确定雷达波束在地面的照射范围；

7、步骤3，当雷达设备通过天线向外扫描辐射雷达信号，监测特定范围内目标信息时，确定波束照射范围内的散射点信息，包括当前的方位、俯仰扫描范围和量程信息；

8、步骤4，根据目标、雷达位置计算视线角，同时实时接收天线波束控制信息，计算目标视线角和天线指向角之间的误差值和散射点天线方向图加权系数，并提取散射点幅度及相位信息；

9、步骤5，根据目标失调角引起的差信号相对于和信号的幅度和相位的关系，计算波束照射范围内每个散射点回波的距离、幅度及相位信息；

10、步骤6，根据弹道目标场景调制信息采样率，采用序列检测、帧间积累等小信噪比条件下的目标检测算法，使用过采样减少信号跨越损耗，对每个散射点距离进行取整近似处理，确定其所处的距离门；

11、步骤7，对同一个距离门的所有散射点回波信息进行叠加，得到弹道目标场景调制数据，所述所有散射点回波信息包括幅度及相位信息调制；

12、步骤8，最后将得到的弹道目标场景调制数据与雷达波形进行卷积处理，即可得到弹道目标基带回波。

13、作为本发明的一种优选方案：步骤8中的所述卷积处理为雷达发射脉冲s(t)与弹道目标场景调制信息h(t)的卷积，即：

14、式中的所述弹道目标场景调制信息h(t)包含了波束照射范围内所有散射点回波的延迟、幅度以及方位相位信息，它可表示为：

15、

16、式中：l为波束照射范围内所有散射点数，t为延迟的时间，为第k个散射点回波的延迟；

17、基于距离时域脉冲相干法中，将根据系统函数的采样周期对散射点的延迟进行近似处理，此时在某个采样时刻的弹道目标场景调制信息h(t)将是落入该时刻所代表距离门的所有散射点信息的叠加，即

18、

19、式中：m为落入该距离门散射点的个数，ak、rk和tk分别表示该距离门内第k个散射点回波的幅度、距离和延迟，ts为系统函数的采样周期。

20、所述弹道目标场景调制信息h(t)是一系列冲击函数的叠加，所述冲击函数具有不同的延时、幅度和相位，其作用就是对雷达发射信号进行延迟、幅度和相位的调制。

21、作为本发明的一种优选方案：步骤1中所述轨迹参数为直线运动模型，具体表达如下：

22、

23、其中：

24、r0——起始距离，单位m；

25、v——速率，单位m/s；

26、a——加速度，单位m/s2；

27、dir——1为接近，0为远离。

28、作为本发明的一种优选方案：所述步骤1中所述轨迹参数为圆周运动模型，具体表达如下：

29、进入圆周运动前，

30、r＝r0-vt

31、v＝v

32、进入圆周运动后，

33、r1＝r0-vt1

34、

35、

36、

37、

38、其中：

39、r1——进入时刻的距离，单位m；

40、dir——1为左转，0为右转。

41、作为本发明的一种优选方案：所述步骤1中所述轨迹参数为曲线运动模型，具体表达如下：

42、进入曲线运动前，

43、r＝r0-vt

44、v＝v

45、进入曲线运动后，r1＝r0-vt1

46、0～t/4

47、

48、

49、t/4～t/2

50、

51、

52、t/2～3t/4

53、

54、

55、3t/4～t

56、

57、

58、

59、0～t/4

60、

61、t/4～t/2

62、

63、t/2～3t/4

64、

65、3t/4～t

66、

67、其中：

68、r1——进入时刻的距离，单位m；

69、——主航向偏离角，单位rad。

70、t——机动周期，单位s。

71、作为本发明的一种优选方案：所述步骤1中所述轨迹参数为上仰下冲运动模型，具体表达如下：

72、进入上仰下冲运动前，

73、r＝r0-vt

74、v＝v

75、进入上仰下冲运动后，

76、r1＝r0-vt1

77、

78、

79、

80、

81、其中：

82、r1——进入时刻的距离，单位m；

83、dir——1为下冲，0为上仰头。

84、(三)有益效果

85、与现有技术相比，本发明提供了一种基于距离时域脉冲相干的弹道目标回波模拟方法，具备以下有益效果：

86、1、本发明的方法以弹道的基本运动轨迹模型为基础，可以实施目标的单一运动轨迹，也可以灵活组合实施，实现目标的灵活运动方式及多样化的运动轨迹，能模拟各种弹的运动轨迹和仿真各种弹的发射点及着落点，节省了硬件资源，提高应用范围。

87、2、本发明的方法是将得到的弹道目标场景调制数据与雷达波形进行卷积处理，即可得到弹道目标基带回波，整个过程计算量适中且精度高。