一种多功能动态定位信号高精度模拟方法技术

本发明专利技术涉及电子侦察领域和导航定位领域。目的是提供一种多功能动态定位信号高精度模拟方法，该模拟方法包括以下步骤：(1)建立动态定位信号模型；(2)天线各阵元的航迹解算；(3)天线各阵元时延加载；(4)上变频至射频信号；(5)发射模拟的射频信号。本发明专利技术能够模拟天线的动态定位信号，在不同运动时刻模拟的各阵元信号具有不同的延时，可供测向系统进行仿真验证，能够在不进行外场实验的情况下，测向系统进行相关实验验证，有效方便，不仅缩短实验周期还极大的节省研发成本。

A high precision simulation method for multifunctional dynamic positioning signals

The invention relates to the field of electronic reconnaissance and the field of navigation and positioning. The purpose is to provide a high precision simulation method of multifunctional dynamic positioning signal, this method includes the following steps: (1) the establishment of dynamic positioning signal model; (2) track each antenna element solution; (3) antenna array element delay loading; (4) to the frequency (radio frequency signals; 5) transmit RF signal simulation. The invention can simulate the dynamic positioning signal of the antenna, simulation in different motion time of each signal having a different delay, for finding system simulation, can not carry out field experiments, finding system related experimental verification, effective and convenient, not only shorten the experimental period but also greatly save development costs.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能动态定位信号高精度模拟方法
本专利技术属于电子侦察领域和导航定位领域，具体涉及一种多功能动态定位信号高精度模拟方法。
技术介绍
上世纪九十年代初，美国雷达研究机构的科研人员正式提出“电子战建模与仿真”的概念及实施规划，重点研究雷达仿真技术。而国内对信号模拟技术的研究起步较晚，一直到上世纪九十年代国内的科研部门才开始进行雷达模拟工作的研究，通过改变信号的相对时延和多普勒相对频移来模拟测向系统与未知目标之间的方向角。但目前的技术一般为静态测向信号的模拟，当接收平台在运动状态下时，模拟此类动态接收信号的复杂度大大提升，国内的研究较少。在实际情况下，定位系统一般都是运动状态，如果在外场实验的情况下，测向系统进行相关实验验证，不仅研发周期长，而且研发成本也是非常高。一般定位系统的接收天线为直线阵列，但实际的定位系统的接收天线还包括交叉阵列等其他排布方式，单一的直线阵列天线接收信号模拟，不利于更多功能的定位系统模拟实验。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供的一种多功能动态定位信号高精度模拟方法，该模拟方法缩短了测向系统的实验周期以及降低了研发成本。为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种多功能动态定位信号高精度模拟方法，包括以下步骤：(1)建立动态定位信号模型，设定目标发射信号为s(t)：其中，u(t)为基带信号，fc为信号中心频率；(2)天线各阵元的航迹解算，得到在k时刻下其他阵元i相对于阵元1的时延差：其中，c为光速，dk，i为第k时刻阵元i与目标的距离，dk，1为第k时刻阵元1与目标的距离；(3)天线各阵元时延加载，得到各阵元每一个时刻下时延加载后信号(4)上变频至射频信号，对每一个时刻下各阵元时延加载后输出信号进行上变频处理；(5)发射模拟的射频信号，某一时刻移动平台的天线接收单元接收的射频信号为r(t)：其中，τk，i为第k时刻下阵元i与阵元1之间的时延差，为载频的相位补偿参数。优选地，所述基带信号u(t)由基带调制信号模块产生。优选地，所述基带信号u(t)类型为雷达信号或常规通信信号。优选地，所述步骤(3)由时延信息模块完成，将步骤(2)算出的时延差加载至相应阵元的基带信号上。优选地，所述步骤(4)由上变频模块完成。优选地，所述天线为交叉阵列天线或圆形阵列天线或直线阵列天线，所述天线阵元个数为7个。优选地，所述步骤(2)具体包括：第一步，用户设置航迹数据；第二步，计算天线阵元与径线方向一致每个运动时刻下的偏移角θk，1，计算天线阵元与径线方向垂直且在垂足点一侧的偏移角θk，2，计算天线阵元与径线方向垂直且在垂足点另一侧的偏移角θk，3，以及相对于水平面的俯仰角第三步，计算天线各阵元的经度、纬度、高度：Lonk，i＝Lonplat-k+ΔLonk，i；Latk，i＝Latplat-k+ΔLatk，i；hk，i＝Altk+Δlk，i；其中，Altk指第k时刻接收平台的高度，Latplat-k和Lonplat-k分别指第k时刻接收平台的维度和经度，ΔLonk，i、ΔLatk，i、Δlk，i分别指阵元i相对于阵元1的经度、纬度、高度增量；第四步，根据84坐标系定义分别求出目标的84坐标(Xtag，Ytag，Ztag)和每个运动时刻下各阵元的84坐标(Xk，i，Yk，i，Zk，i)；第五步，计算出在k时刻下目标与各阵元i的距离：第六步，计算其他阵元i在k时刻下相对于阵元1的时延差τk，i。优选地，所述步骤(3)具体包括：第一步，根据设置的参数信息调制所需基带信号；第二步，在时刻k＝1时，从阵元i＝1开始对其基带信号进行时延加载和载波相位补偿，直至所有阵元皆完成时延加载和载波相位补偿；第三步，根据第二步依次对每一个时刻k下的所有阵元进行时延加载和载波相位补偿。本专利技术具有以下有益效果：在本专利技术的技术方案中，本专利技术能够模拟天线的动态定位信号，在不同运动时刻模拟的各阵元信号具有不同的延时，可供测向系统进行仿真验证，能够在不进行外场实验的情况下，测向系统进行相关实验验证，有效方便，不仅缩短实验周期还极大的节省研发成本。且本专利技术提供的信号模拟方法既不限制信号类型，也不限制天线排列方式，适用范围广，可为多功能定位系统提供自适应的模拟信号。附图说明图1为本专利技术总体框图；图2为本专利技术航迹场景示意图；图3为本专利技术航迹解算流程图；图4为本专利技术交叉七元阵列天线示意图；图5为本专利技术总体流程图；图6为各阵元轨迹解算仿真图；图7为各阵元射频信号开始时刻仿真图；图8为各阵元射频信号第一分钟时刻仿真图；图9为各阵元射频信号第五分钟时刻仿真图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。结合图1所示，一种多功能动态定位信号高精度模拟方法包括基带调制信号模块、时延信息模块、上变频模块。所述基带调制信号模块产生天线各阵元的基带信号；所述时延信息模块根据航迹解算算法得到天线各阵元的时延信息加载至相应的基带信号上；所述上变频模块将加载着时延信息的基带信号上变频至射频，产生接收平台的天线接收单元所需射频模拟信号。本专利技术产生所需射频模拟信号采用以下步骤：(1)建立动态定位信号模型；(2)航迹解算；(3)时延信息加载；(4)上变频至射频信号；(5)发射射频模拟信号。进一步地，所述步骤(1)的具体内容为：首先设定目标发射信号为s(t)某一时刻接收平台的天线接收单元接收的信号为r(t)其中，τk，i为第k时刻下阵元i与阵元1之间的时延差，fc为信号中心频率。r(t)为最终输出的射频模拟信号，u(t)为基带调制信号模块生成的基带信号，为时延信息模块经过时延信息加载后的模拟信号，u(t-τk，i)为基带信号u(t)加载时延差τk，i后的模拟信号，而为载频的相位补偿参数，为上变频模块产生的上变频信息。进一步地，结合图2-4所示，所述步骤(2)的具体内容为：首先用户设置航迹数据。然后根据用户设置的航迹数据得到接收平台的经度、纬度、高度及航向(Latplat，Lonplat，Altplat，Yawplat)，以及目标的经度、纬度、高度(Lattag，Lontag，Alttag)，解算天线各阵元的经纬高，所述接收平台的航向Yawplat是指每个运动时刻下接收平台飞行方向与正北方向(经线)的夹角，所述接收平台的天线以交叉七元阵列为例，以阵元1为交点，阵元1、阵元2、阵元3和阵元4在一条直线上，且与接收平台飞行方向一致，阵元1、阵元5、阵元6和阵元7在一条直线上，且与接收平台飞行方向垂直，阵元5在阵元1的一侧，阵元6和阵元7在阵元1的另一侧。所述交叉七元阵列天线相对于正北方向(径线)的偏移角为θ和相对于水平面的俯仰角为其中，阵元1、阵元2、阵元3和阵元4所在方向的偏移角为θk，1，阵元1和阵元5所在方向的偏移角为θk，2，阵元1、阵元6和阵元7所在方向的偏移角为θk，3，如下式表示：θk，1＝Yawk+αθk，2＝Yawk+π/2+αθk，3＝Yawk-π/2+α其中，k指每个运动时刻，Yawk是指k运动时刻下的接收平台的航向，α是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能动态定位信号高精度模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)建立动态定位信号模型，设定目标发射信号为s(t)：

【技术特征摘要】
1.一种多功能动态定位信号高精度模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)建立动态定位信号模型，设定目标发射信号为s(t)：其中，u(t)为基带信号，fc为信号中心频率；(2)天线各阵元的航迹解算，得到在k时刻下其他阵元i相对于阵元1的时延差：其中，c为光速，dk，i为第k时刻阵元i与目标的距离，dk，1为第k时刻阵元1与目标的距离；(3)天线各阵元时延加载，得到各阵元每一个时刻下时延加载后信号(4)上变频至射频信号，对每一个时刻下各阵元时延加载后输出信号进行上变频处理；(5)发射模拟的射频信号，某一时刻移动平台的天线接收单元接收的射频信号为r(t)：其中，τk，i为第k时刻下阵元i与阵元1之间的时延差，为载频的相位补偿参数。2.根据权利要求1所述的一种多功能动态定位信号高精度模拟方法，其特征在于：所述基带信号u(t)由基带调制信号模块产生。3.根据权利要求2所述的一种多功能动态定位信号高精度模拟方法，其特征在于：所述基带信号u(t)类型为雷达信号或常规通信信号。4.根据权利要求1所述的一种多功能动态定位信号高精度模拟方法，其特征在于：所述步骤(3)由时延信息模块完成，所述步骤(3)将步骤(2)算出的时延差加载至相应阵元的基带信号上。5.根据权利要求1所述的一种多功能动态定位信号高精度模拟方法，其特征在于：所述步骤(4)由上变频模块完成。6.根据权利要求1所述的一种多功能动态定...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金金，庞豪，高祥，
申请(专利权)人：成都玖锦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51