一种雷达导引头信号处理仿真分析方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种雷达导引头信号处理与数据处理领域，具体涉及一种雷达导引头 信号处理与数据处理仿真分析方法。
【背景技术】
[0002] 雷达导引头研制阶段，需要进行大量的信号处理和数据处理仿真分析工作，用以 验证算法性能或定位故障位置。当进行导引头外场试验时，为了更好地分析目标特性或发 现硬件问题，需要对导引头回波数据进行全面和深入地分析，而使用导引头自身的软硬件 则不能完成此项工作，只能通过采集导引头回波数据，再对这些实采数据使用仿真分析软 件进行离线分析。
[0003] 对导引头数据进行离线分析往往先通过数据采集器采集接收机下变频后的中频 回波数据，这需要导引头信号处理器具备串口或网络接口等基本的数据输出接口，且常用 的串口或网络接口的数据采集速度已不能满足大量数据的速度采集要求。之后设计人员需 要使用某种仿真分析软件（如MATLAB、SPW和DSP Station等）对这些数据进行载入和编 程分析，并以图片或曲线的格式显示分析结果，如图1。如果需要研究或验证新的数据处理 算法，则需要编写程序（如MATLAB语言等）进行验证，并没有做到一步到位地编写成可供 数字信号处理器（DSP)执行的C语言或C++语言格式，这就意味着离开MATLAB等数据分析 软件雷达导引头的离线数据处理将很难实现。因此，我们设计一种不依赖于第三方仿真分 析软件的雷达导引头信号处理与数据处理仿真分析方法，其中自编的仿真分析软件是系统 的核心组成部分，简化了原有的离线数据处理流程并提高数据分析效率。
【发明内容】
[0004] 要解决的技术问题
[0005] 为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种雷达导引头信号处理仿真分析方 法及系统。
[0006] 技术方案
[0007] -种雷达导引头信号处理仿真分析方法，其特征在于步骤如下：
[0008] 步骤1 :导引头天线接收目标反射回波，将雷达回波下变频至一中频信号，一中频 信号再次变频到二中频信号，将二中频信号进行数模转换为数字信号；
[0009] 步骤2 :将数字信号与一组正交本振序列cos (wp)和sin (wp)相乘，再通过数字 低通滤波LPF滤除尚频部分，输出同相分量Xi(n)和正交分量xq(n);
[0010] 步骤 3 :将输入信号 x(n) = XiOiHj^XqOi)与匹配滤波器 h(n) = hJrO+j^hqOi) 进行卷积得到脉冲压缩处理信号：
[0012] 其中，η为当前采样点，N为采样序列长度，i为卷积迭代序号；
[0013] 步骤4 :对脉冲压缩处理信号进行重排得到y' (η)，所述重排的方法为把不同重 频周期的回波按距离单元进行重排；
[0014] 步骤5 :对重排的太（η)进行FFT运算：
[0016] 其中，太（η)为输入信号，Μ为FFT点数，k为当前序列号，取值范围是0~Μ-1， (k)为当前变换后序列；
[0017] 步骤6:对Y' (k)进行求模运算，对Y' (k)的模值进行恒虚警检测处理CFAR得 到多个目标，在同时满足设定的目标距离范围、速度范围、角误差范围内选择信噪比最大的 目标作为跟踪目标。
[0018] 步骤6替换为对Y' (k)进行求模运算，对满足设定的目标距离范围内的模值按多 普勒通道进行求均值，寻找最大均值对应的多普勒通道号为杂波中心。
[0019] -种雷达导引头信号处理仿真分析系统，其特征在于包括依次连接的导引头、数 据采集器、读取数据模块、工作模式及参数装订模块、信号处理模块和结果显示及数据保存 模块；数据采集器采集导引头的回波数据，读取数据模块对回波数据进行读取，工作模式及 参数装订模块对回波信号处理进行工作模式选择及参数设定，信号处理模块对回波信号进 行信号处理，结果显示及数据保存模块将回波信号处理结果进行显示及数据保存。
[0020] 有益效果
[0021] 本发明提出的一种雷达导引头信号处理仿真分析方法及系统，与现有技术相比较 所具有的有益效果：处理结果可视化，流程简单化，测试便捷化，存储高速化，验证高效化。 本发明将DSP中信号处理与数据处理过程部分结果能够以数字或图形等形式显示出来，方 便设计人员进行调试和发现问题，处理过程可观测；同时，简化了原有的导引头信号采集和 仿真分析过程，不再依赖MATLAB第三方仿真分析软件，节约了时间成本，简化了流程；其 次，改变了现有的DSP在导引头内部运行期间无法观测内部处理结果和数据的现状，方便 设计人员进行导引头故障诊断和过程监控，易于测试；再次，光纤传输速率明显高于传统异 步串口，且稳定性更高，传输距离更长，数据存储和传输速度更快；最后，方便设计人员进行 信号处理和数据处理新算法的验证和调试等工作，验证手段更加便捷高效。
[0022] 该软件具体与使用MATLAB编程相比的优势在于：首先，该系统的仿真分析软件内 部代码系统采用C++语言编写，所编写的信号处理算法代码可以直接移植到DSP硬件中运 行，工程化程度更高；其次，正是由于采用C++语言编写，该仿真分析软件可高度模拟导引 头信号处理器硬件执行算法的过程和结果，方便诊断导引头硬件故障，同时便于验证新算 法；再次，该软件可制作成.exe文件，占用资源和空间较少，总大小不到10MB ;最后，该软件 装订参数方便，界面直观友好，运行速度更快。同样的数据和需要的结果，该软件的执行时 间约为使用MATLAB执行时间的1/3。
【附图说明】
[0023] 图1常用导引头数据分析流程
[0024] 图2导引头信号处理仿真分析系统硬件连接关系
[0025] 图3导引头信号处理仿真分析系统
[0026] 图4仿真分析软件开始数据处理
[0027] 图5信号处理算法流程
[0028] 图6DDC处理框图
[0029] 图7匹配滤波器框图
[0030] 图8仿真分析软件脉冲压缩结果显示
[0031] 图9横虚警模型
[0032] 图10仿真分析软件恒虚警结果显示
【具体实施方式】
[0033] 现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
[0034] 本发明包括信号处理与数据处理算法及一套自编的仿真分析软件、雷达信号数据 采集器、控制计算机和具备光纤通信的雷达导引头组成，如图2为其硬件连接关系图，仿真 分析软件可看作是对信号处理器的软件化，可以模拟信号处理器的执行算法和数据处理等 功能。该方法在对雷达回波信号进行数据处理时，利用数据采集设备从导引头信号处理器 的光纤接口高速采集经过下变频处理的和路/差路信号并保存在数采设备上，然后通过网 线将所采数据导入到控制计算机上，之后使用该方法的仿真软件进行相应的信号处理和数 据处理，并以数据和图表的形式反映出处理结果。因此，进行雷达导引头数据分析可以不 再单纯依赖原有的MATLAB等仿真分析软件，由于采用C++语言格式编写，该系统软件自编 的信号处理与数据处理代码可以移植到导引头数字信号处理器（DSP)中执行，免去了由 MATLAB语言转换成C语言的过程，缩短了 DSP算法改进和验证的时间。
[0035] 首先，编写该系统的核心：仿真分析软件，将雷达导引头常用的功能算法采用C++ 语言内嵌进仿真分析软件，包括软件界面、文件读取与保存以及信号处理算法等功能，同时 在软件界面上开发相应的数据图形显示窗口，如果要验证新的处理算法可以编写相应的代 码。其次，为了提高数据采集的速度，设计并制作具备光纤传输的信号处理板替换常用的通 过异步串口采集数据的信号处理板，这里光纤与异步串口相比优势在于光纤传输速度高， 光纤传输常用2. 5Gbps传输，而异步串口常用速度是230400bps或115200bps，因此光纤传 输更适用于大量数据传输。最后，将整套软硬件系统连接起来，进行导引头数据采集和仿真 分析等工作。
[0036] 对数据进行处理前，需要使用数据采集器采集导引头的回波数据并保存在数据采 集器中，紧接着使用该软件进行加载和处理：首先打开网络连接，与数据采集器进行TCP/ IP连接，然后读取文件列表，选择需要处理的文件，之后选择处理模式与算法。在此基础上 开始进行处理，根据关心的过程节点选择相应的结果进行显示，与此同时把处理结果以文 本文件的格式进行记录。如果新编写的某个目标处理等算法在该软件中得到了理想的效 果，那么该算法的C++代码可以直接烧写进导引头DSP硬件中，进行相应的目标处理试验， 进一步缩短了新算法从开发到工程应用的时间。
[0037] 首先，基于MFC以C++语言为基础编写雷达导引头数据处理仿真分析软件，如图3 为仿真分析系统，依次包括导引头、数据采集器、读取数据模块、工作模式及参数装订模块、 信号处理模块和