基于PXI机箱的雷达目标模拟系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及基于PXI机箱的雷达目标模拟系统及方法，其包括实际雷达、基于PXI机箱的雷达目标模拟器、以及上位机；通过射频线缆或天线将PXI机箱的时钟同步板卡与实际雷达系统相连进行；控制器，用于实现对雷达目标模拟器的软件控制；时钟同步板卡，用于完成PXI机箱与实际雷达系统的定时同步，并将该同步信号路由至其它板卡；通过射频线缆或天线将矢量信号发生器及实际雷达系统的射频输入端相连；磁盘阵列，用于完成SAR的离线数据的存储；本发明专利技术设计合理、结构紧凑且使用方便。

【技术实现步骤摘要】
基于PXI机箱的雷达目标模拟系统及方法
本专利技术涉及基于PXI机箱的雷达目标模拟系统及方法。
技术介绍
目前，在现代雷达研制和调制过程，对雷达性能和指标的测试是一个重要环节，如果都采用外场试飞不仅要耗费大量的人力、物力，而且使研制周期加长，因此急需如何采用目标模拟技术成为急需解决的技术选择。如何利用雷达目标模拟器既能模拟雷达系统参与动态综合试验的目标数据（动态激励），也能模拟雷达系统独立工作时的目标数据（静态激励）成为急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题总的来说是提供一种基于PXI机箱的雷达目标模拟系统及方法；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种基于PXI机箱的雷达目标模拟系统，包括实际雷达、基于PXI机箱的雷达目标模拟器、以及上位机；通过射频线缆或天线将PXI机箱的时钟同步板卡与实际雷达系统相连进行；控制器，用于实现对雷达目标模拟器的软件控制；时钟同步板卡，用于完成PXI机箱与实际雷达系统的定时同步，并将该同步信号路由至其它板卡；通过射频线缆或天线将矢量信号发生器及实际雷达系统的射频输入端相连；磁盘阵列，用于完成SAR的离线数据的存储；在PXI机箱上设置有DRFM模块与上位机连接的DMA通道与寄存器；矢量信号发生器，为零中频信号发生器，用于完成雷达基带信号的生成、距离和多普勒调制及上变频的操作，并将信号发送给实际雷达系统；矢量信号分析仪，为零中频信号分析仪，用于完成实际雷达系统的雷达信号接收、下变频、DRFM的操作；矢量信号分析仪和/或矢量信号发生器基于FPGA集成电路，在FPGA集成电路上搭载包括依次电连接的RFIN端口、零中频接收机、ADC模块、输入数字均衡模块、数据抽取模块、DRFM模块、数据插值模块、输出数字均衡模块、DAC模块、零中频发射机、以及辐射至雷达的RFOUT端口；在矢量信号发生器中，在数据插值模块与数据抽取模块之间并联设置DRFM模块、DDS模块、以及多普勒调制模块；FPGA集成电路，通过DMA通道与寄存器将抽取后的数据与上位机进行数据交互，矢量信号发生器得到上位机根据交互数据生成干扰数据增加多普勒调制，进行延迟转发至数字插值模块；FPGA集成电路使用XilinxIP实现对DDS模块运算，通过用户自定义IP实现数字信号处理与DRFM存储。作为上述技术方案的进一步改进：RFIN端口与RFOUT端口通过射频线缆或天线与实际雷达系统的射频端口相连；矢量信号发生器发送给实际雷达的模拟物的目标回波信号包括信号的幅度、相位、频率、PRI、延迟时间及到达角度。时钟同步板卡为PXIe定时板卡，PXIe定时板卡用于PXI同步模块，生成时钟和触发信号，并在单个PXIExpress机箱中的设备之间路由时钟和触发信号，和/或将时钟和触发信号路由到其它PXI和PXIExpress机箱或第三方仪器；在矢量信号发生器中，采用DDS模块直接生成和/或采用DRFM模块利用存储实际雷达辐射的射频信号生成回波信号；矢量信号发生器的离线数据模块采用matlab仿真，生成所需的数据并存储于磁盘阵列；FPGA模块生成用于噪声干扰的噪声；3.根据权利要求2所述的基于PXI机箱的雷达目标模拟系统，DMA通道带有n个通道，n个通道一一映射对应模拟n个方位，每个通道上设置m个不同距离的假目标，实现m×n个点阵目标的模拟，其中，n、m均为正整数；用于多普勒调制的多普勒频移根据接收的射频信号的速度信息通过FPGA集成电路中的DDSIP核生成，距离延时通过假目标的距离信息生成，假目标的位置通过矢量信号发生器的固定延时1，2，3…m来控制，最后通过求和即实现同一方位不同距离假目标回波信号的叠加合成噪声。对于DDS模块，模拟信号生成时，首先，从上位机获取需要生成雷达回波的各种参数，计算得到相位控制字，输入给DDS模块，DDS模块结合不同占空比的方波，得到雷达基带信号；之后对信号进行时延控制、幅度和多普勒调制处理，上变频到被测雷达的频率并通过天线发射出去，最后，目标回波信号由被测雷达系统接收后进行处理；其中，雷达基带信号得到，根据上位机控制信息，生成多个通道的雷达基带信号，每个通道的I路，Q路信号分别进行叠加后输出基带数据。一种雷达目标模拟的方法，基于PXI机箱的雷达目标模拟系统，包括实际雷达、基于PXI机箱的雷达目标模拟器、以及上位机；该方法包括以下步骤：步骤一，首先，实现时钟同步板卡与实际雷达系统同步；之后，实际雷达将雷达信号通过RFIN端口输入；然后，经零中频接收机，ADC后进行数字均衡，数据抽取，对抽取后的数据进行计算和存储；步骤二，首先，FPGA模块通过DMA和寄存器与干扰设备（上位机）控制软件进行数据交互控制；之后，通过上位机界面选择对应的工作模式，确定对应的回波信号；然后，在矢量信号发生器中生成回波信号、高斯噪声；其次，根据接收的射频信号的速度信息通过FPGA集成电路就的DDSIP核生成多普勒频移；再次，根据软件生成的干扰数据增加多普勒，进行延迟转发，通过数字差值，数字均衡，DAC，零中频发射机，经RFOUT端口，辐射至雷达。作为上述技术方案的进一步改进：在步骤二中，高斯噪声生成的第一步为均匀噪声生成部分，采用m序列产生算法，生成均匀分布伪随机序列；第二步为对均匀分布的信号进行高斯化，采用查找表的方法，应用第一步的输出值生成映射表地址，将查表后得到的结果输出，最后得到的就为高斯白噪声序列。本专利技术的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。附图说明图1是本专利技术的使用状态示意图。图2是本专利技术的架构示意图。图3是本专利技术通道i的信号设计框图。图4是本专利技术的不同通道信号产生框图。图5是本专利技术的回波信号产生框图。图6是本专利技术的DDS生成回波信号。图7是本专利技术的多通道的DRFM实现示意图。图8是本专利技术的高斯噪声生成图。图9是本专利技术的硬件的流程图。具体实施方式本专利技术雷达目标模拟器对雷达的性能评估及验证有着重要的作用，基于FPGA硬件实现回波信号模拟器，可以实现目标方位上回波信号的模拟。雷达目标模拟器具有生成雷达回波信号的功能，且可以对待测雷达实施干扰，干扰种类包括假目标干扰机噪声干扰，噪声干扰包括多普勒噪声干扰及瞄准噪声干扰。雷达目标模拟器具备地图显示功能。在接收到触发信号后产生雷达回波信号，一种是利用DRFM技术，存储回波信号，另一种是利用DDS根据信号形式直接生成雷达回波信号，还可以通过离线数据存储雷达回波信号，将得到的雷达回波信号进行距离多普勒调制后经射频端发出，待测试雷达接收到射频信号后可以用来校验算法的优劣，验证功能的正确性。本专利技术设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。PXI是一种坚固且基于PC的平台（即PXI机箱），适用于测量和自动化系统。PXI结合了PCI的电气总线特性与CompactPCI的模块化及Eurocard机械封装的特性，并增加了专门的同步总线和主要软件特性。PXI的高性能、低成本部署平台可用于多种领域，例如制造测试、军事和航空、机器监控、汽车和工业测试。如图1-9所示，本专利技术包括实际雷达、基于PXI机箱的雷达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PXI机箱的雷达目标模拟系统，其特征在于：包括实际雷达、基于PXI机箱的雷达目标模拟器、以及上位机；通过射频线缆或天线将PXI机箱的时钟同步板卡与实际雷达系统相连进行；控制器，用于实现对雷达目标模拟器的软件控制；时钟同步板卡，用于完成PXI机箱与实际雷达系统的定时同步，并将该同步信号路由至其它板卡；通过射频线缆或天线将矢量信号发生器及实际雷达系统的射频输入端相连；磁盘阵列，用于完成SAR的离线数据的存储；在PXI机箱上设置有DRFM模块与上位机连接的DMA通道与寄存器；矢量信号发生器，为零中频信号发生器，用于完成雷达基带信号的生成、距离和多普勒调制及上变频的操作，并将信号发送给实际雷达系统；矢量信号分析仪，为零中频信号分析仪，用于完成实际雷达系统的雷达信号接收、下变频、DRFM的操作；矢量信号分析仪和/或矢量信号发生器基于FPGA集成电路，在FPGA集成电路上搭载包括依次电连接的RF IN端口、零中频接收机、ADC模块、输入数字均衡模块、数据抽取模块、 DRFM模块、数据插值模块、输出数字均衡模块、DAC模块、零中频发射机、以及辐射至雷达的RF OUT端口；在矢量信号发生器中，在数据插值模块与数据抽取模块之间并联设置DRFM模块、DDS模块、以及多普勒调制模块；FPGA集成电路，通过DMA通道与寄存器将抽取后的数据与上位机进行数据交互，矢量信号发生器得到上位机根据交互数据生成干扰数据增加多普勒调制，进行延迟转发至数字插值模块；FPGA集成电路使用Xilinx IP实现对DDS模块运算，通过用户自定义IP实现数字信号处理与DRFM存储；RF IN端口与RF OUT端口通过射频线缆或天线与实际雷达系统的射频端口相连；矢量信号发生器发送给实际雷达的模拟物的目标回波信号包括信号的幅度、相位、频率、PRI、延迟时间及到达角度。...

【技术特征摘要】
1.一种基于PXI机箱的雷达目标模拟系统，其特征在于：包括实际雷达、基于PXI机箱的雷达目标模拟器、以及上位机；通过射频线缆或天线将PXI机箱的时钟同步板卡与实际雷达系统相连进行；控制器，用于实现对雷达目标模拟器的软件控制；时钟同步板卡，用于完成PXI机箱与实际雷达系统的定时同步，并将该同步信号路由至其它板卡；通过射频线缆或天线将矢量信号发生器及实际雷达系统的射频输入端相连；磁盘阵列，用于完成SAR的离线数据的存储；在PXI机箱上设置有DRFM模块与上位机连接的DMA通道与寄存器；矢量信号发生器，为零中频信号发生器，用于完成雷达基带信号的生成、距离和多普勒调制及上变频的操作，并将信号发送给实际雷达系统；矢量信号分析仪，为零中频信号分析仪，用于完成实际雷达系统的雷达信号接收、下变频、DRFM的操作；矢量信号分析仪和/或矢量信号发生器基于FPGA集成电路，在FPGA集成电路上搭载包括依次电连接的RFIN端口、零中频接收机、ADC模块、输入数字均衡模块、数据抽取模块、DRFM模块、数据插值模块、输出数字均衡模块、DAC模块、零中频发射机、以及辐射至雷达的RFOUT端口；在矢量信号发生器中，在数据插值模块与数据抽取模块之间并联设置DRFM模块、DDS模块、以及多普勒调制模块；FPGA集成电路，通过DMA通道与寄存器将抽取后的数据与上位机进行数据交互，矢量信号发生器得到上位机根据交互数据生成干扰数据增加多普勒调制，进行延迟转发至数字插值模块；FPGA集成电路使用XilinxIP实现对DDS模块运算，通过用户自定义IP实现数字信号处理与DRFM存储；RFIN端口与RFOUT端口通过射频线缆或天线与实际雷达系统的射频端口相连；矢量信号发生器发送给实际雷达的模拟物的目标回波信号包括信号的幅度、相位、频率、PRI、延迟时间及到达角度。2.根据权利要求1所述的基于PXI机箱的雷达目标模拟系统，其特征在于:时钟同步板卡为PXIe定时板卡，PXIe定时板卡用于PXI同步模块，生成时钟和触发信号，并在单个PXIExpress机箱中的设备之间路由时钟和触发信号，和/或将时钟和触发信号路由到其它PXI和PXIExpress机箱或第三方仪器；在矢量信号发生器中，采用DDS模块直接生成和/或采用DRFM模块利用存储实际雷达辐射的射频信号生成回波信号；矢量信号发生器的离线数据模块采用matlab仿真，生成所需的数据并存储于磁盘阵列；FPGA模块生成用于噪声干扰的噪声。3.根据权利要求2所述的基于PXI机箱的雷达目标模拟系统，其特征在于:DMA通道带有n个通道，n个通道一一映射对应模拟n个方位，每个通道上设置m个不同距离的假目标，实现m×n个点阵目标的模拟，其中，n、m均为正整数；用于多普勒调制的多普勒频移根据接收的射频信号的速度信息通过FPGA集成电路中的DDSIP核生成，距离延时通过假目标的距离信息生成，假目标的位置通过矢量信号发生器的固定延时1,2,3…m来控制，最后通过求和即实现同一方位不同距离假目标回波信号的叠加合成噪声。4.根据权利要求3所述的基于PXI机箱的雷达目标模拟系统，其特征在于:对于DDS模块，模拟信号生成时，首先，从上位机获取需要生成雷达回波的各种参数，计算得...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭志刚，李宝鹏，夏栋，李大龙，高伟亮，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空大学青岛校区，
类型：发明
国别省市：山东,37