一种一维相扫三坐标雷达中频目标模拟器制造技术

本发明专利技术针对一维相扫三坐标雷达的结构、体制、功能，设计了一种中频目标模拟器。主要组成包括：FPGA板卡、PowerPC板卡、显控台、数据接口，PowerPC板卡实时接收来自显控台发送的模拟方式、航迹参数、噪声特性、目标起伏特性等模拟指令，根据当前雷达系统的波束扫描数据在线实时计算目标距离、方位、仰角、多普勒、强度等模拟目标的相关参数，FPGA板卡实时产生满足相关参数的中频数字信号，并可叠加真实环境数据。本发明专利技术在一维相扫三坐标雷达中的应用，使得整机调试与性能验证变得十分便捷、高效，可大大降低试验成本，缩短整个雷达的研发周期。

An IF Target Simulator for One-Dimensional Phase Sweep Three-coordinate Radar

According to the structure, system and function of one-dimensional phase-swept three-coordinate radar, an intermediate frequency target simulator is designed. The main components include: FPGA board, PowerPC board, display console and data interface. PowerPC board receives real-time simulation instructions from display console, such as simulation mode, track parameters, noise characteristics, target fluctuation characteristics, etc., and calculates target distance, azimuth and elevation in real-time on-line according to the beam scanning data of current radar system. The related parameters of analog targets such as angle, Doppler, intensity, etc. are generated by the FPGA board in real time, and the IF digital signals satisfying the relevant parameters can be superimposed on the real environment data. The application of the invention in one-dimensional phase-swept three-coordinate radar makes the debugging and performance verification of the whole machine very convenient and efficient, greatly reduces the test cost, and shortens the development cycle of the whole radar.

【技术实现步骤摘要】
一种一维相扫三坐标雷达中频目标模拟器
本专利技术涉及雷达测试
，具体涉及一种雷达中频目标模拟器。
技术介绍
雷达是一种通过电磁波发现目标并测定其空间位置的电子设备。具体地，雷达发射电磁波对目标进行照射并接收来自目标的回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率径向速度、方位、高度等信息。雷达目标模拟的对象是雷达的目标和环境，模拟的结果则是复现包含雷达目标及目标环境信息的雷达回波信号。实际上，这些雷达回波信号可以认为是由发射波形经过延迟和多普勒频移后的复现波形所构成，因此对雷达目标的模拟就是对信号延迟、多普勒频移等等参数的复现。一维相扫三坐标雷达通常采用俯仰上相控扫描，方位上机械扫描的方式，可以完成对空对海多目标探测、跟踪、目标指示等等功能。该类型雷达通常采用相扫平面阵列天线及分布式收发技术，最终将目标回波进行数字化处理后集中传输处理。由于雷达的结构、体制、功能不同，雷达目标模拟系统的个体差异较大，现有雷达中频目标模拟器，还无法实现与一维相扫三坐标体制雷达结构、功能契合工作，更无法实现真实环境数据下的目标模拟，因此需要一种针对一维相扫三坐标雷达的特点，寻求最合理的硬件配置和软件设计，既能够满足研制调试的需求，又能对雷达性能和指标进行测试，同时还能对用户进行操作训练的多功能中频目标模拟器。
技术实现思路
本专利技术针对一维相扫三坐标雷达的结构、体制、功能，并针对现有中频目标模拟器存在的上述不足，设计了一种一维相扫三坐标雷达中频目标模拟器。本专利技术的技术方案是：一种一维相扫三坐标雷达中频目标模拟器，其特征在于，所述目标模拟器包括：FPGA板卡、PowerPC板卡、显控台、数据接口，其中，所述FPGA板卡安装于雷达系统的天线舱中，以FPGA作为主控芯片，用于雷达模拟信号的生成：接收来自系统的相参时钟和波控信息，生成距离计数器，读取来自PowerPC板卡的映射关系表，在DDS内核模拟模块中产生中频模拟AD信号；所述PowerPC板卡安装于雷达系统的信息处理机柜中，以PowerPC作为主控芯片，用于实时计算模拟目标各相关参数：接收来自显控台的模拟目标指令，包括：模拟方式、起始位置、航迹参数、目标批数、噪声特性、目标起伏特性、天线波束形状调制特性等；读取雷达系统提供的波束扫描数据；计算模拟目标点迹，计算模拟目标距离、方位、仰角、多普勒、强度、幅度起伏、天线波束形状调制参数；计算模拟环境数据，建立参数映射关系表发送给FPGA板卡；所述显控台共享自雷达系统，用于显示图形化模拟目标；所述数据接口共享自雷达系统，用于实现FPGA板卡、PowerPC板卡、显控台之间的通信互联，通信接口包括显控台与PowerPC板卡通信的以太网接口，PowerPC板卡与FPGA板卡通信的RapidIO接口，PowerPC板卡与雷达系统通信的光纤接口。所述FPGA板卡可同时实时接收来自雷达接收机的真实回波信号，提取环境AD数据，包括接收机噪声、外部干扰、杂波，并根据需要叠加到模拟数据中。与现有雷达中频目标模拟器相比，本专利技术有以下有益效果：本专利技术实现了与一维相扫三坐标体制雷达结构、功能契合工作。FPGA板卡、PowerPC板卡均可安装于雷达系统中，数据接口、显控台均共享自雷达系统；中频目标模拟器与雷达系统之间无缝链接，共享系统时钟和波控信息；模拟目标既可叠加模拟环境数据，又可叠加真实环境数据，使得整机调试与性能验证变得十分便捷、高效，可大大降低试验成本，缩短整个雷达的研发周期。附图说明图1：一维相扫三坐标雷达系统框图。图2：中频目标模拟器系统框图。图3：PowerPC板卡原理框图。图4：FPGA板卡原理框图。图5：叠加真实噪声和杂波的16批航路捷径模拟目标显控界面。具体实施方式下面结合说明书附图及实施例对本专利技术做进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限定本专利技术的范围。结合图1、图2，本专利技术组成包括：FPGA板卡、PowerPC板卡、显控台、数据接口，其中，FPGA板卡安装于天线舱中，PowerPC板卡安装于信息处理机柜中，显控台、数据接口共享自雷达系统。在本实施例中，优选地，FPGA板卡采用的主控芯片为Xilinx公司生产的FPGA芯片XC7K410T。在本实施例中，优选地，PowerPC板卡采用的主控芯片为NXP公司生产的PowerPC芯片MPC8640D。显控台通过以太网接口将模拟目标的模拟指令，包括模拟方式、起始位置、航迹参数、目标批数、噪声特性、目标起伏特性、天线波束形状调制特性等数据以以太网报文形式发送给PowerPC板卡。结合图3，PowerPC板卡读取雷达系统提供的波束扫描数据，可获得雷达的信号形式(工作频点、脉冲宽度、脉冲重复周期)、天线转速、波束形状等参数。结合图3，PowerPC板卡根据雷达系统的波束扫描数据、模拟目标的模拟指令，计算出系统中多路回波信号的时延、相位差、多普勒频率、回波强度等模拟参数。结合图3，PowerPC板卡根据雷达系统的波束扫描数据，以及起始位置、航迹参数、目标批数，进行模拟目标与天线波束的相关性判决。以伺服方位的正北脉冲为基准对发射脉冲进行计数，对天线旋转周期内的雷达工作脉冲进行计数。对落入雷达波束内的目标，计算出每个雷达工作脉冲下的用于信号产生的数据，对雷达波束外的脉冲，所有信号产生的信息置零。以发射脉冲计数器为指针，对天线旋转周期中每个脉冲的信号产生的参数数据(时延、相位差、多普勒频率、回波强度等模拟参数)进行建表，每个天线旋转周期对应一张映射关系表，该表也对应着产生模拟目标航迹中的一个点迹的所有信息资源。结合图3，PowerPC板卡根据噪声特性，产生符合概率分布和功率谱特性要求的随机序列，控制目标噪声和杂波幅度的变化，即依据统计模型产生噪声、杂波回波信号。将模拟环境数据存入存储器，并根据需要传输给FPGA板卡。结合图4，FPGA板卡读取雷达系统提供的波束扫描数据，可获得雷达的信号形式(工作频点、脉冲宽度、脉冲重复周期)、天线转速、波束形状等参数。结合图4，FPGA板卡通过RapidIO接口接收来自PowerPC板卡针对每个天线周期的映射关系表，并存储与内部存储器中，依据定时关系，生成距离节拍器，同步读取映射关系表中每个脉冲的频率控制字、相位控制字、幅度控制字等信息，通过多路DDS信号产生模块(DDSIPcore)实现多路中频数字信号的模拟并输出。结合图4，FPGA板卡通过RapidIO接口读取PowerPC板卡上存储的模拟环境数据(噪声、杂波)。结合图4，FPGA板卡通过板载高速AD接收真实环境数据(噪声、杂波、干扰)。结合图4，FPGA板卡根据需要，选择输出中频模拟目标叠加模拟环境数据或者中频模拟目标叠加真实环境数据。显控台接收经过雷达系统信息处理之后的显示数据，并以图形、符号的形式在显示设备上呈现。图5为叠加真实噪声和杂波的16批航路捷径模拟目标显控界面。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一维相扫三坐标雷达中频目标模拟器，其特征在于，所述目标模拟器包括：FPGA板卡、PowerPC板卡、显控台、数据接口，其中，所述PowerPC板卡安装于雷达系统的信息处理机柜中，以PowerPC作为主控芯片，用于实时计算模拟目标各相关参数：接收来自显控台的模拟指令；计算模拟目标点迹，计算模拟目标距离、方位、仰角、多普勒、强度、幅度起伏、天线波束形状调制参数，计算模拟环境数据，建立参数映射关系表发送给FPGA板卡；所述FPGA板卡安装于雷达系统的天线舱中，以FPGA作为主控芯片，用于雷达模拟信号的生成：接收来自雷达系统的波束扫描数据，生成距离节拍器，读取来自PowerPC板卡的映射关系表，在DDS内核模块中产生中频数字模拟信号；所述显控台共享自雷达系统，用于输出用户设定的模拟目标的模拟指令，同时用于显示图形化模拟目标；所述数据接口共享自雷达系统，用于实现FPGA板卡、PowerPC板卡、显控台之间的通信互联，通信接口包括显控台与PowerPC板卡通信的以太网接口，PowerPC板卡与FPGA板卡通信的RapidIO接口，PowerPC板卡与雷达系统通信的光纤接口。

【技术特征摘要】
1.一种一维相扫三坐标雷达中频目标模拟器，其特征在于，所述目标模拟器包括：FPGA板卡、PowerPC板卡、显控台、数据接口，其中，所述PowerPC板卡安装于雷达系统的信息处理机柜中，以PowerPC作为主控芯片，用于实时计算模拟目标各相关参数：接收来自显控台的模拟指令；计算模拟目标点迹，计算模拟目标距离、方位、仰角、多普勒、强度、幅度起伏、天线波束形状调制参数，计算模拟环境数据，建立参数映射关系表发送给FPGA板卡；所述FPGA板卡安装于雷达系统的天线舱中，以FPGA作为主控芯片，用于雷达模拟信号的生成：接收来自雷达系统的波束扫描数据，生成距离节拍器，读取来自PowerPC板卡的映...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈磊，胡万坤，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32