数字化可变高度模拟方法、系统及介质与流程

本发明涉及雷达测试，具体地，涉及一种数字化可变高度模拟方法、系统及介质，尤其是一种数字化可变高度模拟器。

背景技术：

高度模拟器是无线电高度表测试中必不可少的一种设备，其通过对高度表发出的射频信号进行延时、衰减以达到模拟不同高度的目的。高度模拟器通常有两种实现方式：(1)采用声表面波延迟线实现；(2)采用光纤延迟线实现。在采用声表面波延迟线实现方式中，声表面波延迟线是一种利用压电材料比表面激励表面波从而实现电声转换的器件，它利用声波传播速度远小于电波的原理，将射频信号转换为声表面波，在较短的距离上模拟完成几十至几千米的电波延时时间，再将声表面波转换成电波输出，从而完成了高度模拟。光纤延迟线是另一种模拟高度的方法，其原理时将射频信号通过光电转换器转换成光信号，通过光纤模拟一段时间测延迟后再转换成电信号。

采用声表面波延迟线实现方式有以下缺点：只能模拟单一高度，且高度不能精确预设；虽然可通过切换不同延迟线从而达到模拟不同高度的目的，但扩展有限；衰减量较大，当高度较高时声表面波延迟线衰减过大而无法使用；无法模拟高度的动态变化以及飞行器垂直运动带来的多普勒效应。由于光纤衰减极小，采用光纤延迟线实现方式存在以下缺陷：系统复杂，价格较高；无法模拟高度的动态变化以及飞行器垂直运动带来的多普勒效应。

专利文献cn105353648a公开了一种海拔高度模拟器，包括海拔高度模拟腔室和与其相连接的真空泵，所述真空泵和海拔高度模拟腔室之间设置有真空储气罐、节流阀或稳压阀，所述海拔高度模拟腔室与真空计或海拔高度计相连接。该专利不能很好地适用于数字化可变高度模拟中。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种数字化可变高度模拟方法、系统及介质。

根据本发明提供的一种数字化可变高度模拟方法，包括：步骤1:将高度表的发射信号经a/d采样后存储在存储单元中，存储设定时间后再通过d/a转换还原成原来的射频信号送还给高度表；存储单元中的数据存储量就和模拟的高度成线性关系，数据存储量越多，则模拟的高度越高。步骤2：根据a/d采样时钟信息、d/a转换的时钟信息，判断a/d采样的时钟和d/a转换的时钟是否相同，获取时钟相同信息或者时钟不同信息；步骤3：根据时钟相同信息(a/d获得的数据和d/a消耗的数据相同)，获取固定高度信号模拟信息。

优选地，还包括：步骤4：根据时钟不同信息，判断a/d采样时钟是否高于d/a转换时钟，获取a/d采样时钟高于d/a转换时钟确认信息或者a/d采样时钟低于d/a转换时钟确认信息。

优选地，还包括：步骤5：根据a/d采样时钟高于d/a转换时钟确认信息(a/d获得的数据大于d/a消耗的数据，此时存储器内的数据量逐渐增加)，获取高度信号逐渐增加模拟信息/多普勒频偏模拟信息。

优选地，还包括：步骤6：根据a/d采样时钟低于d/a转换时钟确认信息(a/d获得的数据小于d/a消耗的数据，此时存储器内的数据量逐渐减少)，获取高度信号逐渐减少模拟信息/多普勒频偏模拟信息。

根据本发明提供的一种数字化可变高度模拟系统，包括：模块1:将高度表的发射信号经a/d采样后存储在存储单元中，存储设定时间后再通过d/a转换还原成原来的射频信号送还给高度表；存储单元中的数据存储量就和模拟的高度成线性关系，数据存储量越多，则模拟的高度越高。模块2：根据a/d采样时钟信息、d/a转换的时钟信息，判断a/d采样的时钟和d/a转换的时钟是否相同，获取时钟相同信息或者时钟不同信息；模块3：根据时钟相同信息(a/d获得的数据和d/a消耗的数据相同)，获取固定高度信号模拟信息；

优选地，还包括：模块4：根据时钟不同信息，判断a/d采样时钟是否高于d/a转换时钟，获取a/d采样时钟高于d/a转换时钟确认信息或者a/d采样时钟低于d/a转换时钟确认信息。

优选地，还包括：模块5：根据a/d采样时钟高于d/a转换时钟确认信息(a/d获得的数据大于d/a消耗的数据，此时存储器内的数据量逐渐增加)，获取高度信号逐渐增加模拟信息/多普勒频偏模拟信息。

优选地，还包括：模块6：根据a/d采样时钟低于d/a转换时钟确认信息(a/d获得的数据小于d/a消耗的数据，此时存储器内的数据量逐渐减少)，获取高度信号逐渐减少模拟信息/多普勒频偏模拟信息。

优选地，数字化可变高度模拟系统包括：a/d采样单元、双时钟存储单元、d/a单元；所述a/d采样单元能够将射频信号转换成模拟信号；所述双时钟存储单元能够存储a/d单元产生的数据；所述d/a单元能够将双时钟存储单元中的数据转换为模拟信号。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现数字化可变高度模拟方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明脱离了原高度模拟器采用的物理模拟方式，利用数字采样的方式实现高度信号的模拟；

2、本发明可在一定范围精确的模拟不同的高度；

3、本发明能够完成一定范围内模拟高度的动态变化以及随之而来的多普勒效应。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的工作原理示意图。

图2为本发明实施例中的工程实现示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1、图2所示，根据本发明提供的一种数字化可变高度模拟方法，包括：步骤1:将高度表的发射信号经a/d采样后存储在存储单元中，存储设定时间后再通过d/a转换还原成原来的射频信号送还给高度表；存储单元中的数据存储量就和模拟的高度成线性关系，数据存储量越多，则模拟的高度越高。步骤2：根据a/d采样时钟信息、d/a转换的时钟信息，判断a/d采样的时钟和d/a转换的时钟是否相同，获取时钟相同信息或者时钟不同信息；步骤3：根据时钟相同信息(a/d获得的数据和d/a消耗的数据相同)，获取固定高度信号模拟信息。

优选地，还包括：步骤4：根据时钟不同信息，判断a/d采样时钟是否高于d/a转换时钟，获取a/d采样时钟高于d/a转换时钟确认信息或者a/d采样时钟低于d/a转换时钟确认信息。

优选地，还包括：步骤5：根据a/d采样时钟高于d/a转换时钟确认信息(a/d获得的数据大于d/a消耗的数据，此时存储器内的数据量逐渐增加)，获取高度信号逐渐增加模拟信息/多普勒频偏模拟信息。

优选地，还包括：步骤6：根据a/d采样时钟低于d/a转换时钟确认信息(a/d获得的数据小于d/a消耗的数据，此时存储器内的数据量逐渐减少)，获取高度信号逐渐减少模拟信息/多普勒频偏模拟信息。

具体地，在一个实施例中，一种数字化可变高度模拟方法包括以下模块：a/d采样模块：用于将射频信号转换成模拟信号；双时钟存储模块，其用于存储a/d模块产生的数据；d/a模块，其用于将双时钟存储模块中的数据转换为模拟信号。

本发明脱离了原高度模拟器采用的物理模拟方式，利用数字采样的方式实现高度信号的模拟。首先将高度表的发射信号通过a/d采样方法存储在存储模块中，存储一段时间后再通过d/a转换还原成原来的射频信号送还给高度表，存储器中的数据存储量就和模拟的高度成线性关系，数据存储量越多，则模拟的高度越高。当a/d采样的时钟和d/a转换的时钟完全相同时，由于a/d获得的数据和d/a消耗的数据相同，此时存储器内的数据量保持不变，系统可以模拟一个固定的高度信号。当a/d采样的时钟和d/a转换的时钟不同时，如果a/d采样时钟高于d/a转换时钟，则由于a/d获得的数据大于d/a消耗的数据，此时存储器内的数据量逐渐增加，系统模拟出一个逐渐增加的高度信号，同时由于d/a转换时钟低于a/d采样时钟，输出信号频率降低，与飞行器上升时回波信号的多普勒频偏一致，系统可精确的模拟出多普勒频偏的情况。反之，如果a/d采样时钟低于d/a转换时钟，则由于a/d获得的数据小于于d/a消耗的数据，此时存储器内的数据量逐渐减少，系统模拟出一个逐渐减少的高度信号，同时由于d/a转换时钟高于a/d采样时钟，输出信号频率增加，与飞行器下降时回波信号的多普勒频偏一致，系统也可精确的模拟出多普勒频偏的情况。

从上文所述可以得知，由于本系统对a/d采样以及d/a采样使用了两个不同的时钟频率，通过控制两个频率，从而获得了灵活的应用，可对高度信号进行动态变化、多普勒频偏等全方位的模拟，较以往同类设备有着本质的区别。

根据本发明提供的一种数字化可变高度模拟系统，包括：模块1:将高度表的发射信号经a/d采样后存储在存储单元中，存储设定时间后再通过d/a转换还原成原来的射频信号送还给高度表；存储单元中的数据存储量就和模拟的高度成线性关系，数据存储量越多，则模拟的高度越高。模块2：根据a/d采样时钟信息、d/a转换的时钟信息，判断a/d采样的时钟和d/a转换的时钟是否相同，获取时钟相同信息或者时钟不同信息；模块3：根据时钟相同信息(a/d获得的数据和d/a消耗的数据相同)，获取固定高度信号模拟信息；

优选地，还包括：模块4：根据时钟不同信息，判断a/d采样时钟是否高于d/a转换时钟，获取a/d采样时钟高于d/a转换时钟确认信息或者a/d采样时钟低于d/a转换时钟确认信息。

优选地，还包括：模块5：根据a/d采样时钟高于d/a转换时钟确认信息(a/d获得的数据大于d/a消耗的数据，此时存储器内的数据量逐渐增加)，获取高度信号逐渐增加模拟信息/多普勒频偏模拟信息。

优选地，还包括：模块6：根据a/d采样时钟低于d/a转换时钟确认信息(a/d获得的数据小于d/a消耗的数据，此时存储器内的数据量逐渐减少)，获取高度信号逐渐减少模拟信息/多普勒频偏模拟信息。

优选地，数字化可变高度模拟系统包括：a/d采样单元、双时钟存储单元、d/a单元；所述a/d采样单元能够将射频信号转换成模拟信号；所述双时钟存储单元能够存储a/d单元产生的数据；所述d/a单元能够将双时钟存储单元中的数据转换为模拟信号。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现数字化可变高度模拟方法的步骤。

具体地，在一个实施例中，一种数字化可变高度模拟系统包括如下各模块：

下变频模块，其用于将高度表射频端的信号变频为较低的频率；

滤波器1模块，其用于滤除下变频产生的镜像频率及杂散信号；

a/d模块，其用于射频信号进行数字量化；

fifo存储模块，其用于存储a/d模块产生的数据；

d/a模块，其用于将fifo中的数据转换为模拟信号；

上变频模块，其用于将a/d产生的信号上变频为射频信号；

滤波器2模块，其用于消除上变频产生的镜像信号及杂散信号；

wclk模块，其用于产生a/d转换的时钟频率，控制a/d转换速度；

rclk模块，其用于产生d/a转换的时钟频率，控制d/a转换速度；

mcu模块，其用于控制整个系统的工作；

高度表的射频信号经下变频、滤波后，在wclk的控制下，a/d转换器将其转换为数字信号并送到fifo中存储起来；在wclk的控制下，d/a转换器将其在变化为模拟信号并经上变频、滤波后变换为射频信号送回高度表。

当wclk和rclk频率一致时，该系统可模拟一个固定的高度，可根据以下公式计算

其中，h:模拟高度，c:光速，m：fifo的数据存储长度；clk:wclk和rclk的频率。

通过mcu可控制rclk和wclk的起始时间差从而控制m的长度，实现固定高度的模拟。当需要模拟飞行器上升或者下降时，只需改变rclk的工作频率即可实现，公式如下：

其中，v是飞行器的速度，wclk、rclk分别表示wclk和rclk的频率，c为光速；v以上升方向为正方向(正速度)，下降方向为负方向(负速度)，通过以上操作，只需简单的改变wclk或者rclk频率即可实现对高度动态变化以及随之而来的多普勒频偏的变化。

本发明脱离了原高度模拟器采用的物理模拟方式，利用数字采样的方式实现高度信号的模拟；本发明可在一定范围精确的模拟不同的高度；本发明能够完成一定范围内模拟高度的动态变化以及随之而来的多普勒效应。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。