针对去斜线性调频回波信号的低采样率等效仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种针对去斜线性调频回波信号的低采样率等效仿真方法及系统，该方法具体为：根据待仿真雷达信号带宽和去斜后带宽设计出具有去斜后带宽的低采样率雷达发射信号；根据待仿真回波中每个散射点的时延、幅度及多普勒频率信息得到该散射点对应的低采样率回波分量；将该去斜修正项与低采样率回波分量相乘得到该回波分量的去斜线性调频等效信号，遍历低采样率发射信号对应的待仿真回波中所有散射点，将所有回波分量的去斜线性调频等效信号相叠加得到最终的低采样率去斜线性调频等效回波信号。本发明专利技术保证去斜回波信号质量的基础上降低采样率，显著提高仿真效率，降低仿真成本，为雷达工程设计、研究提供更全面的验证。

Low Sampling Rate Equivalent Simulation Method and System for Declining LFM Echo Signal

【技术实现步骤摘要】
针对去斜线性调频回波信号的低采样率等效仿真方法及系统
本专利技术属于信号处理及信号仿真
，涉及一种针对去斜线性调频回波信号的低采样率等效仿真方法及系统。
技术介绍
随着雷达探测技术的发展，信号带宽越来越朝向宽带方向发展，但宽带信号会给数据处理带来很大困难，难以实现高速采样、存储及实时处理。而近年来发展的线性调频去斜技术可以很容易的将信号带宽降低至任意程度，同时还不损失探测分辨率，为宽带信号的实时处理提供了一个有效手段。但从信号仿真角度来讲，若想仿真出一个线性调频宽带去斜雷达回波信号，按常规方法仍然需要先构造出宽带发射信号及回波信号，然后再做去斜操作，这样无疑需要极高的采样率，导致仿真数据及资源耗费都很庞大，极大影响了仿真效率，目前还未见关注此问题的相关文献报道。在科研仿真上，针对现代雷达带宽越来越大、频点越来越高的情况，为使待仿真的雷达去斜回波信号信息不损失，一般需要设定极高的采样率(通常在数十吉赫兹及其以上)，这使得整个仿真过程需要极大的仿真资源，包括占用大量内存、CPU等资源，而且仿真效率极其低下。在雷达工程设计上，针对新体制雷达算法设计、雷达处理方法设计等方面，通常需要对待设计算法或方法进行预先演算、仿真验证等技术环节。而针对雷达信号大带宽、高频点的情况，按照传统方式，对于其去斜回波信号的处理算法的验证将面临极大仿真资源、低效及由此产生的验证不全面的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种针对去斜线性调频回波信号的低采样率等效仿真方法，保证去斜回波信号质量的基础上降低采样率，显著提高仿真效率，降低仿真成本，为雷达工程设计、研究提供更全面的验证，解决了现有技术中存在的问题。本专利技术的另一目的是，提供一种针对去斜线性调频回波信号的低采样率等效仿真系统。本专利技术所采用的技术方案是，一种针对去斜线性调频回波信号的低采样率等效仿真方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：S1，根据待仿真雷达信号带宽和去斜后带宽设计出具有去斜后带宽的低采样率雷达发射信号；S2，结合低采样率雷达发射信号，根据待仿真回波中每个散射点的时延、幅度及多普勒频率信息得到该散射点对应的低采样率回波分量；S3，利用去斜修正公式得到该散射点的去斜修正项，将该去斜修正项与低采样率回波分量相乘得到该回波分量的去斜线性调频等效信号；S4，遍历低采样率发射信号对应的待仿真回波中所有散射点，将所有回波分量的去斜线性调频等效信号相叠加得到最终的低采样率去斜线性调频等效回波信号。进一步的，所述步骤S1中，将低采样率去斜等效回波仿真信号初始化为零，根据待仿真雷达信号带宽和去斜后带宽设计出具有去斜后带宽的低采样率发射信号，记为其中，Au(t)为发射信号的幅度包落信号，f0为载波频率，ΔB＝B-B'，B表示待仿真信号带宽，B'表示去斜带宽，ΔB表示去斜后带宽，T为发射信号脉宽，t为时间变量，j为虚数单位。进一步的，所述步骤S2中，所得到的第i个散射点所对应的低采样率回波分量标记为rs(i)(t)，Ai为第i个散射点所对应回波分量的幅度值，τi为第i个散射点所对应回波分量的时延值，i＝1,2,...,N,N为散射点个数，exp()为指数函数，fd(i)为第i个散射点对应的多普勒频率，t为时间变量。进一步的，所述步骤S3中，去斜修正项其中，rc(i)(t)表示针对第i个散射点对应回波分量的去斜修正项，B'表示去斜带宽，ΔB表示去斜后带宽，τb为去斜基准参考时延，t为时间变量，j为虚数单位。进一步的，所述步骤S4中，最终的低采样率去斜线性调频等效回波信号表示为：其中，N为散射点个数。进一步的，所述步骤S4中，最终的低采样率去斜线性调频等效回波信号的离散信号形式表示为：其中，m＝0,1,2,...为离散采样序号，fs为采样率，fs＞ΔB，ΔB表示去斜后带宽。一种针对去斜线性调频回波信号的低采样率等效仿真系统，采用上述针对去斜线性调频回波信号的低采样率等效仿真方法，包括：低采样发射信号获取模块，用于根据待仿真雷达信号带宽和去斜后带宽仿真出具有去斜后带宽的低采样率雷达发射信号；低采样率回波分量获取模块，用于结合仿真的低采样率雷达发射信号，根据待仿真回波中每个散射点的时延、幅度及多普勒频率信息获得该散射点对应的低采样率回波分量；去斜线性调频等效信号获取模块，用于根据去斜修正公式得到该散射点的去斜修正项，将该去斜修正项与低采样率回波分量相乘得到该回波分量的去斜线性调频等效信号；低采样率去斜线性调频等效回波信号获取模块，用于遍历仿真的低采样率发射信号对应的待仿真回波中所有散射点，将所有回波分量的去斜线性调频等效信号相叠加得到最终的低采样率去斜线性调频等效回波信号。本专利技术的有益效果是，本专利技术等效仿真方法，根据待仿真信号带宽和去斜后带宽设计出具有去斜后带宽(通常为窄带)的低采样率雷达发射信号，根据待仿真回波中每个散射点的时延、幅度及多普勒频率信息得到该散射点对应的低采样率回波分量，再利用去斜修正公式得到该散射点的去斜修正项，将该去斜修正项与低采样率回波分量相乘得到该回波分量的去斜等效信号，最后遍历所有散射点得到最终的低采样率去斜等效回波信号。与现有常规仿真方法相比，降低采样率，提高了仿真宽带信号的仿真效率，降低仿真成本。本专利技术仿真系统可用于科研仿真、雷达工程设计等方面。利用本专利技术仿真系统可在不损失去斜回波信号信息的情况下，以极低的采样率(通常在兆赫兹数量级)实现对回波信号的仿真，极大的减小了仿真资源的占用，并由此极大的提高了仿真效率，可实现对仿真信号的实时处理。能够极大程度降低仿真资源的需求，实现高效验证，保证测试用例设计更全面，使得验证更充分。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，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做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。本专利技术涉及的线性调频回波信号为由主动式雷达所发射的线性调频雷达波接触到目标后反射的回波，再经由雷达接收机接收后转化的电信号，标记为r(t)，其数学表达式可建模为式(1-1)；其中，Ai为第i个散射点所对应回波分量的幅度值，τi为第i个散射点所对应回波分量的时延值，i＝1,2,...,N,N为散射点个数，exp()为指数函数，fd(i)为第i个散射点对应的多普勒频率，t为时间变量，u(t)为雷达线性调频发射信号,其表达式，见式(1-2)；其中，Au(t)为发射信号的幅度包落信号，f0为载波频率，B发射信号带宽，T为发射信号脉宽，t为时间变量，j为虚数单位。本专利技术针对去斜线性调频回波信号的低采样率等效仿真方法，具体按照以下步骤进行：S1，将低采样率去斜等效回波仿真信号初始化为零，根据待仿真雷达信号带宽和去斜后带宽设计出具有去斜后带宽(通常为窄带)的低采样率雷达发射信号，记为见式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对去斜线性调频回波信号的低采样率等效仿真方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：S1，根据待仿真雷达信号带宽和去斜后带宽设计出具有去斜后带宽的低采样率雷达发射信号；S2，结合低采样率雷达发射信号，根据待仿真回波中每个散射点的时延、幅度及多普勒频率信息得到该散射点对应的低采样率回波分量；S3，利用去斜修正公式得到该散射点的去斜修正项，将该去斜修正项与低采样率回波分量相乘得到该回波分量的去斜线性调频等效信号；S4，遍历低采样率发射信号对应的待仿真回波中所有散射点，将所有回波分量的去斜线性调频等效信号相叠加得到最终的低采样率去斜线性调频等效回波信号。

【技术特征摘要】
1.一种针对去斜线性调频回波信号的低采样率等效仿真方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：S1，根据待仿真雷达信号带宽和去斜后带宽设计出具有去斜后带宽的低采样率雷达发射信号；S2，结合低采样率雷达发射信号，根据待仿真回波中每个散射点的时延、幅度及多普勒频率信息得到该散射点对应的低采样率回波分量；S3，利用去斜修正公式得到该散射点的去斜修正项，将该去斜修正项与低采样率回波分量相乘得到该回波分量的去斜线性调频等效信号；S4，遍历低采样率发射信号对应的待仿真回波中所有散射点，将所有回波分量的去斜线性调频等效信号相叠加得到最终的低采样率去斜线性调频等效回波信号。2.根据权利要求1所述的一种针对去斜线性调频回波信号的低采样率等效仿真方法，其特征在于，所述步骤S1中，将低采样率去斜等效回波仿真信号初始化为零，根据待仿真雷达信号带宽和去斜后带宽设计出具有去斜后带宽的低采样率发射信号，记为见式(1)；其中，Au(t)为发射信号的幅度包落信号，f0为载波频率，ΔB＝B-B'，B表示待仿真信号带宽，B'表示去斜带宽，ΔB表示去斜后带宽，T为发射信号脉宽，t为时间变量，j为虚数单位,exp()为指数函数。3.根据权利要求2所述的一种针对去斜线性调频回波信号的低采样率等效仿真方法，其特征在于，所述步骤S2中，所得到的第i个散射点所对应的低采样率回波分量标记为rs(i)(t)，见式(2)；Ai为第i个散射点所对应回波分量的幅度值，τi为第i个散射点所对应回波分量的时延值，i＝1,2,...,N,N为散射点个数，exp()为指数函数，fd(i)为第i个散射点对应的多普勒频率，t为时间变量。4.根据权利要求3所述的一种针对去斜线...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭阳，沈方芳，白博文，刘彦明，李小平，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61