一种步进频雷达目标回波模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种步进频雷达目标回波模拟方法，包括以下步骤，接收步进频雷达发射信号s

A method of target echo simulation for stepped frequency radar

The invention discloses a step frequency radar target echo simulation method, comprising the following steps: receiving step frequency radar transmitting signal s;

【技术实现步骤摘要】
一种步进频雷达目标回波模拟方法
本专利技术属于雷达目标回波模拟方法
，特别涉及一种步进频雷达目标回波模拟方法。
技术介绍
步进频信号作为一种合成高分辨的信号形式，具有瞬时带宽低、合成带宽高的特点，可以在获得距离高分辨率的同时降低对数字信号处理机瞬时带宽的要求，易于实现，近年来得到了广泛的应用。为了有效的对步进频雷达进行检测和试验，在设备做外场试验前充分的进行试验，检验设备各部分的功能，目标回波的模拟是非常有意义的。在现有技术中，对于传统雷达目标回波的模拟，对雷达发射的每个脉冲分别进行目标距离、速度及目标特征的调制从而得到目标回波；针对步进频雷达回波的模拟，只是在传统雷达目标回波模拟的基础上，考虑了一帧里多个脉冲的相位关系。对于步进频雷达发射的每个脉冲分别进行目标距离、速度及目标特征的调制从而得到目标回波，而一帧信号里的每个脉冲都需要知道其中心频率及每个脉冲的起始时刻，其获取的途径往往有：(1)被试雷达提供；(2)采用数字检波和数字测频的方法；对于(1)，如果被试雷达的步进规律是线性的，该方法有一定的适用性，如果被试雷达的步进规律是非线性的，则该方法不可用，对于(2)，在数字域进行检波和测频，对于信噪比的要求较高，信噪比低时，检波会出现毛刺，测频精度会很差。上述方法未考虑到步进频雷达信号的特殊性，即采用多个脉冲合成宽带信号来实现高分辨，而是仅仅针对每个脉冲进行处理，因此，在实际使用中，要么需要事先知道被试雷达的相关参数，要么需要在信噪比很高的前提下使用。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对在很多军事用途中，被试雷达的参数是保密的情况，提出了一种步进频雷达目标的模拟方法，无需事先知道被试步进频雷达的步进规律，无需数字检波和测频，以解决现有技术中需要雷达先验信息及要求较高信噪比的问题。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种步进频雷达目标的模拟方法，包括如下步骤：步骤一，接收步进频雷达发射信号str(t)；步骤二，获取一帧内雷达模拟目标的一维距离像特性h，并根据帧同步信号对h进行更新；步骤三，对于一帧内的每个脉冲采用目标一维距离像特性h进行调制，进行卷积计算；步骤四，计算雷达模拟目标输出信号sr(t)；雷达模拟目标输出信号sr(t)为步进频雷达发射信号的回波。进一步，所述步骤一输入的步进频雷达发射信号str(t)的表达式如公式(1)所示：其中，表示步进频信号的矩形子脉冲包络；Tr为步进频信号的脉冲重复周期；τ为发射信号子脉冲宽度；t为时间；一帧包含N个脉冲，第n个脉冲的载频为fn＝f0+nVf，n＝0,1,…,N-1；e是自然常数2.718282；进一步，所述步骤一输入的雷达模拟目标的一维距离像特性h的表达式如公式(2)所示：其中，M为雷达模拟目标的一维距离像上散射点的数量；表示该一维距离像第i个散射点的散射特性i＝1,2,…M，Ai表示幅度，表示相位；所述步骤二获取的雷达模拟目标的一维距离像特性h，是根据帧同步信号来进行更新的。进一步，所述步骤三的卷积计算的表达式如公式(3)所示：其中，采用一维距离像特性h进行调制；sr-n(t)为调制后第n个脉冲的回波；*表示卷积运算。进一步，所述步骤四的模拟目标输出信号sr(t)的表达式如公式(4)所示：其中，sr(t)为本方法模拟的步进频雷达一帧内N个脉冲的目标回波信号。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：针对在很多军事用途中，被试雷达的参数是保密的情况，采用按帧进行目标模拟的方法，不需要事先知道被试雷达的相关参数；采用按帧进行目标模拟的方法，不需要进行测频、检波处理，因此不需要高信噪比，适用范围广；同时，针对步进频雷达的特点：是靠一帧内的多个不同频率的脉冲来实现大带宽处理，其多个脉冲的频率变化规律可以是线性的，也可以是非线性的，在本专利技术背景中提到的事先由被试雷达提供线性规律，这种情况下传统的目标回波模拟方法能适用，但是对于非线性步进规律传统的方法则不适用，而现实中的被试雷达有线性的，也有非线性的，还有的是线性与非线性组合，传统方法无法适用，这是传统方法的缺陷；本专利技术的方法不需要事先知道雷达步进规律，对于所有的步进频雷达都适用。附图说明图1是本专利技术的结构框图。具体实施方式一种步进频雷达目标的模拟方法，包括如下步骤：步骤一，接收步进频雷达发射信号str(t)；步骤二，获取一帧内雷达模拟目标的一维距离像特性h，并根据帧同步信号对h进行更新；步骤三，对于一帧内的每个脉冲采用目标一维距离像特性h进行调制，进行卷积计算；步骤四，计算雷达模拟目标输出信号sr(t)；雷达模拟目标输出信号sr(t)为步进频雷达发射信号的回波。前述步骤一输入的步进频雷达发射信号str(t)的表达式如公式(1)所示：其中，表示步进频信号的矩形子脉冲包络；Tr为步进频信号的脉冲重复周期；τ为发射信号子脉冲宽度；t为时间；一帧包含N个脉冲，第n个脉冲的载频为fn＝f0+nVf，n＝0,1,…,N-1；e是自然常数2.718282；前述步骤二输入的雷达模拟目标的一维距离像特性h的表达式如公式(2)所示：其中，M为雷达模拟目标的一维距离像上散射点的数量；表示该一维距离像第i个散射点的散射特性i＝1,2,…M，Ai表示幅度，表示相位；前述步骤三的卷积计算的表达式如公式(3)所示：其中，采用一维距离像特性h进行调制；sr-n(t)为调制后第n个脉冲的回波；*表示卷积运算。前述步骤四的模拟目标输出信号sr(t)的表达式如公式(4)所示：其中，sr(t)为本方法模拟的步进频雷达一帧内N个脉冲的目标回波信号。前述模拟的操作步骤在FPGA中通过逻辑编程实现。下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。一种步进频雷达目标模拟方法，包括如下步骤：1、接收输入的步进频雷达发射信号str(t)，其表达式为：其中，表示步进频信号的矩形子脉冲包络，Tr为步进频信号的脉冲重复周期，τ为发射信号子脉冲宽度，t表示时间，一帧包含N个脉冲，第n个脉冲的载频为fn＝f0+nVf，n＝0,1,…,N-1，e是自然常数2.718282；2、设置雷达模拟目标的一维距离像上有M个散射点，获取雷达模拟目标的一维距离像特性h，其表达示为：其中，表示该一维距离像第i个散射点的散射特性，Ai表示幅度，表示相位；i＝1,2,…M；3、卷积计算，对于一帧内的每个脉冲的回波，均采用目标一维距离像特性h进行调制，调制后第n个脉冲的回波sr-n(t)为：其中，*表示卷积运算；4、雷达模拟目标信号输出，目标一维距离像调制完后的每个脉冲sr-n(t)作为当前发射脉冲的回波，则整个步进频发射信号回波为：实施例一如图1所示，以某步进频雷达模拟系统为例，步进频雷达一帧包含64个脉冲，频率步进为8MHz，合成带宽为512MHz，需要模拟的典型目标为一艘船，设置其一维距离像上有16个散射点，目标一维距离像特性h可表述为其中，表示该一维距离像第i个散射点的散射特性，i＝1,2,…,16；目前，实现目标特性调制的核心是数字域的可编程逻辑器件，主要是一片Xilinx公司的V5SX95TFPGA芯片。其具体操作步骤如下：(1)在FPGA中通过逻辑编程实现如图1所示的架构；(2)对于一帧内的64个脉冲来说，采用相同的一维距离像h进行卷积调制，相应的第n个脉冲回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种步进频雷达目标的模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，接收步进频雷达发射信号s

【技术特征摘要】
1.一种步进频雷达目标的模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，接收步进频雷达发射信号str(t)；步骤二，获取一帧内模拟雷达目标的一维距离像特性h，并根据帧同步信号对h进行更新；步骤三，对于一帧内的每个脉冲，采用目标一维距离像特性h进行调制，进行卷积计算；步骤四，计算雷达模拟目标输出信号sr(t)；所述输出信号sr(t)为步进频雷达发射信号的回波。2.根据权利要求1所述的步进频雷达目标的模拟方法，其特征在于：所述步骤一输入的步进频雷达发射信号str(t)的表达式如公式(1)所示：其中，表示步进频信号的矩形子脉冲包络；Tr为步进频信号的脉冲重复周期；τ为发射信号子脉冲宽度；t为时间；一帧包含N个脉冲，第n个脉冲的载频为fn＝f0+nVf，n＝0,1,…,N-1；e是自然常数2.718282；3.根据权利要求2所述的步进频雷达目标的模拟方法，其特征在于：所述步骤二获取的雷达模拟目标的...

【专利技术属性】
技术研发人员：江长勇，朱永前，曹俊，
申请(专利权)人：南京长峰航天电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32