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。可根据需要选择或填写导引头工作模式、工作参数等信息， 并能根据需要实时显示相应的图像和处理结果，还可将处理结果以文本文件的形式保存并 记录下来，如图4。其次，确保信号处理板具备光口通信能力，如果没有需要重新设计并增加 该功能。
[0038] 导引头信号流程通常如下：导引头天线接收目标反射回波，经过馈线传递至收发 系统，收发系统把雷达回波下变频至一中频后，中频接收机再次把信号变频到二中频，继而 传送给信号处理器（DSP)，信号处理器经过模数转换（ADC)，此时信号变成数字信号后进行 相应处理实现导引头流程控制、模式控制、通信与控制、目标选择与跟踪等处理。ADC之后通 过光口将数字信号传送给数据采集器，并保存在采集器中，利用网线把存储的数据读出然 后进行数字下变频（DDC)、脉冲压缩、数据重排、动目标检测（MTD)、杂波中心估计及横虚警 检测（CFAR)等，其中CFAR后可进行目标选择与跟踪处理等相关处理，这里可以根据需要进 行目标分类与跟踪等相关新算法的编写与验证，如图5。具体方法如下所述：
[0039] 步骤一：数字下变频（DDC)处理，DDC处理框图如图6 :
[0040] DDC是先对模拟信号X (t)进行A/D采样，数字化后形成数字序列X (η)，然后与一 组正交本振序列cos (W(jn)和sin (W(jn)相乘，再通过数字低通滤波（LPF)来滤除高频部分， 输出同相分量Xl (η)和正交分量xq (η)。这一步算法的基于C++语言的软件实现可以先产生 一组正交样本序列和采样回波进行乘运算，根据需要处理信号带宽设计一个低通滤波器， 滤波器系数存储在本地作为常系数变量与正交相乘运算结果进行卷积运算。设滤波器系数 序列为b (η)，卷积运算为：
，式子中x(n)为输入信号序列，b(n)为滤波 器系数，y (η)是滤波输出这样就可以实现DDC的功能。
[0041] 步骤二：匹配接收（脉冲压缩）处理。匹配滤波器就是最大信噪比准则下的最佳 线性滤波器，当线性滤波器的传输函数为输入信号频谱的共辄复数时，可输出最大信噪比， 所谓"匹配"是指匹配滤波器的传输函数与信号频谱之间的匹配，匹配的结果是使输出信噪 比最大。假设输入信号复数表示为以11)=\(11)+护\(11)，匹配滤波器复数表示为11(11)= h (n) +j*hq (η)，匹配滤波器框图如图7所示：
[0042] 匹配滤波运算实现以下运算：
[0044] 其中，η为当前采样点，Ν为采样序列长度，i为卷积迭代序号；
[0045] 对于线性调频脉冲多普勒雷达导引头而言，匹配滤波处理也叫脉冲压缩处理。图 8给出脉冲压缩处理实现处理结果图，通过绘图选择选项选择"脉压-和"、"脉压-差"即可 观测这一步骤处理结果，图中纵坐标为回波量化后处理幅度值，横坐标为采样点数。
[0046] 步骤三：数据重排处理。匹配接收后数据需进行重排处理。重排的目的是对不同 脉冲重频周期的同一距离单元回波信号进行相参积累，假设距离单元取为90个，对128个 脉冲重频周期的信号进行重排处理。重排时读写地址计算公式为：addr_w = m+n*128,式中 η为采样点数，取值范围为0~89 ;m为重频周期数，取值范围为0~127。写操作时根据脉 冲重复周期数先写第一个脉冲的90个采样点然后写入第二个脉冲重复周期的数，依次进 行写。即第一个脉冲重复周期写地址：m = 0, η = 0~89,然后写m = 1 ;n = 0~89。读 操作时，先读第一个采样点的不同脉冲重复周期的数，然后读第二个采样点不同脉冲重复 周期的数，依次进行读。即第一个采样点读地址为n = 0，m = 0~127 ;第二个采样点读地 址为：n = l，m = 0~127。直至所有数据读出完。编程实现重排处理时需要遵循先写后读 处理顺序进行。
[0047] 步骤四：数据进行重排后进行动目标检测处理（MTD)。对于脉冲多普勒雷达信号， 不同重频周期内的回波中调制有目标与导引头相对速度信息，通过进行FFT运算，可以区 分出动静目标来。把不同重频周期的回波按距离单元进行重排，然后进行FFT运算，即：
[0049] 式中y' (η)为输入信号，Μ为FFT点数，k为当前序列号，取值范围是0~M-1， (k)为当前变换后序列；运算结果存储在变量中。
[0050] 步骤五：把MTD的结果进行求模运算，选取目标所在距离范围内的数据按多普勒 通道进行求均值，在求均值的结果中寻找最大值对应的多普勒通道号，这个通道号表示了 杂波中心。根据杂波中心对应的多普勒通道号进行动、静目标区分。杂波单元通道作为静 止目标，其他通道为动目标。
[0051] 步骤六：步骤五求出来的模值用来进行恒虚警检测处理（CFAR)得到多个目标。这 里采用单元平均恒虚警模型和实现方式，如图9。图9中G为保护单元长度，L为左右窗的 长度。算法实现时计算左右窗内单元幅度均值，乘以恒虚警因子T，然后与待检测单元比较， 如果待检测单元大，且高于系统噪声幅度，则认为通过检测算法，即此检测单元为目标。图 10为回波处理的结果图。
[0052] 步骤七：根据装订目标信息计算截获条件，在通过恒虚警检测后多个目标中寻找 幅度最大的作为需要跟踪的目标，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。同时把目标信息存储在本地文件中，该处理结果 可以用来和实际系统工作结果进行比较。
[0053] 步骤八：进行跟踪目标先验信息更新，作为下一次处理结果中目标选择条件；即 重复步骤五、六、七，直至所有数据被处理完成。
【主权项】
1. 一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： 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； 步骤2 :将数字信号与一组正交本振序列COS(WidII)和sin (Wl^n)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 (η)和正交分量xq (η); 步骤3:将输入信号X (n) =XiOi)+j*xq (η)与匹配滤波器h (n) =IiiOiHj^hq (η)进行 卷积得到脉冲压缩处理信号：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； 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； 步骤5 :对重排的^ (η)进行FFT运算：其中，V (η)为输入信号，M为FFT点数，k为当前序列号，取值范围是0~M-1，Y< (k) 为当前变换后序列； 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。2. 根据权利要求1所述的一种雷达导引头信号处理仿真分析方法，其特征在于步骤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。3. -种实现权利要求1所述的方法的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。
【专利摘要】本发明涉及一种雷达导引头信号处理仿真分析方法及系统。利用数据采集设备从导引头信号处理器的光口高速采集经过雷达接收机下变频处理的和路与差路信号并保存在数采设备上，之后通过网线将所采数据导入到控制计算机上，继而进行相应的信号处理仿真分析，并以数据和图表的形式反映出处理结果。因此，利用该系统进行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，且该系统软件自编的相关处理算法以C++语言为基础可以移植到DSP中执行，便于进行DSP算法改进和验证等工作。
【IPC分类】G01S7/40
【公开号】CN105353360
【申请号】CN201510771334
【发明人】魏政, 万红进, 吴迪, 李依林, 王乐, 伍建辉, 郑超
【申请人】西安电子工程研究所
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月12日