基于目标运动匹配的智能雷达的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及雷达测量领域，具体特别涉及一种基于目标运动匹配的智能雷达。
【背景技术】
[0002]地基脉冲测量雷达是航天测控和装备试验的主要装备，系统的基本组成包括天馈线、天线座与角伺服、发射机、接收机、频率源、信号处理、测距测速分系统，可实现对飞行器目标的连读跟踪和其空间位置包括距离，方位角，俯仰角及径向速度的测量。雷达发射机接收来自频率源分系统的激励波形信号和定时信号，产生高功率电磁波，通过天馈线向空间辐射，经目标后射后的回波经空间传输被雷达天线接收，射频回波信号经过下变频、滤波、放大处理变换到中频进行模数转换，送信号处理与测距测速分系统在数字域完成滤波检测、参数测量与跟踪回路闭合。模拟信号在下变频、滤波、放大处理过程不可避免的会引入谐波、交调、互调等干扰，导致模拟处理过程对信号的恶化，对会对雷达的测量精度造成影响。
[0003]雷达发射信号的波形参数，如脉宽、带宽、基带调制方式和重复频率等一般是预设好的，动目标检测(Moving Target Indicat1n,MTI)雷达可在常规波形和动目标检测波形进行切换以适应低仰角跟踪时的地物杂波抑制，现代先进相控阵雷达系统的波形参数可根据目标位置，主要是距离的变化，进行调整以实现资源调度的最优化，但这些调整都是根据预先设定的判断条件进行的，不能自适应地根据目标运动状态和环境的变化进行发射信号的实时调整。同时，雷达系统对回波信号的接收处理普遍采用基于输出信噪比最大的匹配滤波理论，工程上，为了便于实现，通常以发射波形作为参考来设计接收机滤波器。但雷达信号从发射到再次被雷达接收，存在从雷达到目标再经由目标反射回雷达传输时延，同时，目标的运动还会对入射的雷达波形产生幅度或频率的调制。根据匹配滤波器的性质，其对波形相同而幅度不同的时延信号具有适应性，而对于频移信号不具适应性。因此，目标运动会产生回波信号与接收机滤波器的失配，造成信噪比的损失，影响对目标检测和估计的精度。目前，雷达系统中一般都采用发射波形预失真或对回波信号进行补偿方法来减小失配，但要设计与回波信号严格匹配的滤波器，需要对目标运动状态的精确感知，并建立目标运动参数与反射信号波形参数间的映射关系，其中涉及复杂的数学建模与计算，因此长期以来基于目标运动的精确匹配滤波无法在雷达系统真正实现。随着雷达在高精度测量领域应用需求的增强，这种传统方案的脉冲测量雷达已经很难满足厘米级测距、测速精度的测量要求，尤其是对高动态目标的匹配和高精度测量。
【发明内容】
[0004]有鉴于上述现有技术所存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于目标运动匹配的智能雷达，针对传统脉冲测量雷达设计中存在的不足，以全数字结构框架为基础，以目标运动状态感知与模型参数匹配为核心，通过自适应调整控制发射波形、匹配滤波模型和相应的信息处理方法，获得最佳的目标检测性能和关于目标运动参数的最优估计，实现雷达系统的尚灵敏检测跟踪和尚精度测量。
[0005]为了实现上述目的，依据本发明提出的一种基于目标运动匹配的智能雷达，其特征在于所述智能雷达包括以下系统:发射机分系统，分别与任意波形产生分系统、跟踪控制分系统、天馈线分系统连接；任意波形产生分系统，还分别与模型匹配控制分系统、频率源分系统、数字接收与高速采集分系统、跟踪控制分系统连接；模型匹配控制分系统，所述模型匹配控制分系统还与综合信息处理分系统连接；频率源分系统，还分别于数字接收与高速采集分系统、跟踪控制分系统连接；天馈线分系统，还分别与数字接收与高速采集分系统、天线座与角伺服分系统连接；数字接收与高速采集分系统，还分别与综合信息处理分系统、跟踪控制分系统连接；综合信息处理分系统，还分别与天线座与角伺服分系统、跟踪控制分系统连接；天线座与角伺服分系统，天线座与角伺服分系统还与跟踪控制分系统连接，以及跟踪控制分系统。本发明还可以采用以下技术措施进一步实现。
[0006]前述的目标运动匹配的智能雷达，其中所述数字接收与高速采集分系统包括以下模块:射频前端模块，对来自天馈线分系统的目标回波信号进行射频接收；高速采集模块，接收来自射频前端的射频信号并进行模数转换和预处理；正交调解模块，对高速采集模块传递的数字信号进行数字1、Q正交调解后通过第一光纤传输模块发送给综合信息处理分系统进行实时信号处理；第一光纤传输模块，接收正交调解模块输出的信号并传送至综合信息处理分系统；固态存储控制模块，接收并控制正交调解模块输出的信号传送至固态存储卡存储，控制固态存储卡模块内的信号读出至第二光纤传输模块传输；固态存储卡模块，缓存固态存储控制模块传递的信号并通过第二光纤传输模块传送至高速数据存储工作站；第二光纤传输模块，接收固态存储卡传递的信号并传送至高速数据存储工作站；高速数据存储工作站，接收第二光纤传送模块传递的信号并存储记录，以及控制模块，与高速采集模块连接并提供同步信号和相关控制信息。
[0007]前述的目标运动匹配的智能雷达，其中所述数字接收与高速采集分系统各模块通过高速背板互联进行数据与控制信息交换。
[0008]前述的目标运动匹配的智能雷达，其中所述任意波形产生分系统包括以下模块:闪存(FLASH)固态存储模块，存储用户自定义的波形数字基带信号；静态随机存储器(SRAM)高速缓存模块，缓存用户自定义的波形数字基带；标准波形发生模块，产生有标准定义的发射波形数字基带；现场可编程门阵列(FPGA)控制模块，根据控制信号控制标准波形发生模块产生有标准定义的发射波形数字基带；或根据控制信号于工作前将存储于闪存固态存储模块的用户自定义的波形数字基带信号缓存于静态随机存储器高速缓存模块，工作时根据模型匹配控制分系统送来的控制信号和频率源分系统送来的同步信号读出用户自定义的波形数字基带信号，将数字基带合成高速1、Q数据流输送到高速数模转换模块；高速数模转换模块，对现场可编程门阵列控制模块送出的发射波形数字基带正交数据流进行数模转换为模拟的发射波形的中频信号；调理与输出模块，对发射波形的中频信号进行调整、滤波、输出至上变频模块，以及上变频模块，频谱搬移至发射频率后传送给发射机。
[0009]前述的目标运动匹配的智能雷达，其中所述中包括以下模块:目标回波检测与信号参数估计模块，包括匹配滤波器组，将经数字接收与高速采集分系统接收处理的目标回波信号，分发为并行多路数据送入到该模块的匹配滤波器组，匹配滤波器组根据模型匹配控制分系统的控制信息，选择当前最优滤波器，将该滤波器模型参数输出至目标运动参数测量与信息传递模块；目标运动参数测量与信息传递模块，在模型匹配控制分系统给定的目标运动模型约束下，根据模型匹配控制分系统预先建立的目标回波模型参数与目标参数的映射模型，计算目标的运动参数，将所述运动参数分别传递至模型匹配控制分系统、跟踪控制分系统及雷达外部数据中心。
[0010]前述的目标运动匹配的智能雷达，其中所述目标回波检测与信号参数估计模块的匹配滤波器组根据模型匹配控制分系统的控制信息，设置每个滤波器的模型参数，经多维参数多路并行处理后，按照输出信噪比最大准则搜索当前最优滤波器，将该滤波器模型参数输出至目标运动参数估计模块。
[0011]前述的目标运动匹配的智能雷达，其中所述模型匹配控制分系统包括以下模块:模型匹配库，包括动力学模型、运动模型和参数模型；控制单元，根据模型匹配库的匹配结果，将与运动目标最佳的匹配信号和模型反馈给任意波形产生分系统和综合信息处理分系统，完成匹配信号、匹配滤波器和预报模型的自适应调整。
[0012]前述的基于目标运动匹配的智能雷达，其中还包雷达外部的数据中心。
[0013]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明的基于目标运动匹配的智能雷达，至少具有下列优点:
[0014]一、本发明的基于运动目标匹配的智能雷达，通过模型匹配控制系统感知目标运动，自适应优选信号波形和匹配滤波器，实现信号与目标运动的最佳匹配，避免人工对目标运动信息的判断，提高雷达感知目标运动的智能化水平；
[0015]二、本发明的基于目标运动匹配的智能雷达，通过模型匹配和最优信号波形选择控制，自动感知回波信号状态，实现接收信号的最佳匹配滤波，提高信号检测性能和参数估计精度；
[0016]三、本发明的基于目标运