一种机载雷达杂波实时信号产生方法技术

本发明专利技术公开了一种机载雷达杂波实时信号产生方法，属于雷达信号处理领域。首先产生主瓣杂波数据、高度线杂波数据和旁瓣杂波数据通过接口下发到开发板上存储芯片内，然后分别对输入FIFO的主瓣杂波数据、高度线杂波数据和旁瓣杂波数据进行实时截取，最后通过FIFO对杂波数据进行距离上的延迟相加后与雷达发射脉冲脉宽内的有效信号进行卷积输出，便可实现机载雷达杂波的实时模拟。该方法计算量大大的减少，相同仿真条件下简化模型产生的杂波数据计算效率比网格划分法产生杂波数据提高了5倍以上，这样既保证了计算量适合，又能够逼真的模拟杂波信号，进而满足硬件实现时的实时性要求；且该方法具有易于实现、性能优异、模拟的信号逼真和实时性强等优点。

A real-time signal generation method of airborne radar clutter

【技术实现步骤摘要】
一种机载雷达杂波实时信号产生方法
本专利技术属于雷达信号处理领域，具体涉及一种的机载雷达杂波实时信号产生方法。
技术介绍
在雷达设计的各个阶段，都需要对它的各项性能进行测试，如果对雷达性能测试都采用外场试验，不仅会消耗大量的人力物力，而且会大大的延长雷达的研制周期。目前普遍采用雷达模拟器来模拟真实环境，对雷达进行各项指标的测试，对于雷达模拟器而言可以模拟真实环境下的目标回波、杂波和干扰信号等，其中雷达杂波在模拟实现时最为复杂，它会随着目标回波信号一起到达雷达的接收端，从而会使得雷达解算目标时更加的困难。现有技术中，通常采用网格划分的方法对机载雷达杂波进行建模分析，从而产生杂波数据，其划分的依据是雷达的距离分辨率和多普勒分辨率，进而对每一个划分好的网格点进行目标回波的计算，最后合成目标回波信号，得到所需要的杂波数据。这种方法产生的杂波数据优势在于模拟的杂波信号逼真，但是这种方法的缺点在于需要进行大量的积分运算，计算量非常的庞大，无法满足杂波模拟器模拟杂波时的实时性要求，且在现有的雷达杂波模拟器的硬件实现上结构复杂和性能比较低，不利于在硬件上实现。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对现有技术中机载雷达杂波模拟器的不足，提出了在PC端采用简化的杂波模型产生杂波数据，对机载雷达杂波谱而言，只需把主瓣杂波、高度线杂波和旁瓣杂波的频谱宽度以及中心频率计算出来，保证主瓣杂波的增益大于高度线杂波的增益，高度线杂波的增益大于旁瓣杂波的增益，这里计算出来的杂波数据频谱宽度都比较小，而杂波模拟实现时的采样率比较高，要在高采样率下获得较窄频谱宽度的信号时，需要在产生杂波数据的PC端进行多次的内插滤波提高杂波数据的采样率，以便于在硬件上实现杂波模拟，这样得到的杂波谱不仅和常规的网格划分法进行数学建模得到的杂波谱保持一致，而且避免进行大量的积分运算，大大减少了杂波数据产生时的计算量，在相同仿真条件下简化模型产生的杂波谱比网格划分产生的杂波谱计算效率提高了5倍以上，进而满足硬件实现时的实时性要求，最后提出一种机载雷达杂波实时信号产生的方法，实现杂波数据实时截取进入FIFO延迟器和对雷达脉宽信号进行实时的获取，对不同情况下的杂波数据截取方式进行了详细的阐述，最后通过FIFO对各个部分的杂波进行距离上的延迟，从而表征了各个部分的杂波数据在距离上的分布范围，该方法在结构上易于实现。因而本专利技术技术方案为一种机载雷达杂波实时信号产生方法,该方法包括：步骤1：设定机载雷达飞行参数；包括机载雷达飞行高度H，平飞速度v，雷达的俯仰波束宽度θ，雷达波束中心俯仰角β，雷达波束中心方位角α，雷达发射波长λ；步骤2：PC端机载雷达杂波数据产生；步骤2.1：通过步骤1中的参数设定，计算出最大多普勒频率采用如下公式计算主瓣杂波中心频率f1：f1＝fdmax*cosβ采用如下公式计算主瓣杂波的谱宽Δf1：设高度线杂波的谱宽采用后向散射系数模型高斯函数的3dB带宽决定，采用如下公式计算高度线杂波的谱宽Δf2：Δf2＝2*fdmax*cos(90-φ)其中：φ为设高度线杂波的谱宽采用后向散射系数模型高斯函数3dB处的擦地角，高度线杂波中心频率固定为0Hz；旁瓣杂波谱宽覆盖整个多普勒频域范围-fdmax≤Δf3≤fdmax；步骤2.2：根据步骤2.1算出的主瓣杂波频谱宽度Δf1，将高斯白噪声通过采样率为f2的滤波器，然后再进行多次内插滤波使采样率达到fs，最后将频谱搬移至f1，得到简化后的主瓣杂波；根据步骤2.1算出的高度线杂波频谱宽度Δf2，将高斯白噪声通过采样率为f3的滤波器，然后再进行多次内插滤波使采样率达到fs，得到简化后的高度线杂波；根据步骤2.1算出的旁瓣杂波频谱宽度Δf3，将高斯白噪声通过采样率为f4的滤波器，然后再进行多次内插滤波使采样率达到fs，得到简化后的旁瓣杂波；步骤2.3：对步骤2.2中产生简化后的主瓣杂波、高度线杂波和旁瓣杂波的数据进行存储，然后相加；步骤3：对接收雷达发射信号进行实时获取：步骤3.1：接收到的雷达信号经过A/D，再经过DDC下变频，进行包络检波后得到发射脉冲的脉冲重复周期PRI和脉宽内的有效数据，对脉宽内的有效数据输入移位寄存器进行移位寄存，寄存完毕后缓存一拍时钟一起送入卷积器，作为卷积器的系数；步骤3.2：将步骤2.3得到的数据采用发射脉冲的脉冲重复周期PRI对主瓣杂波、高度线杂波和旁瓣杂波的数据进行截取；步骤3.3：采用步骤3.1得到的卷积器的系数将步骤3.2得到的主瓣杂波、高度线杂波和旁瓣杂波的截取数据延迟后进行卷积输出；步骤3.4：脉宽内的有效数据送入卷积器后对移位寄存器置零，等待下一个雷达脉冲的到来，重复步骤3.4的内容对雷达脉冲脉宽内有效数据的处理过程；步骤4：对输入FIFO的杂波数据进行实时截取：步骤4.1：将步骤2中产生的杂波数据进行实时截取后送入FIFO进行延迟，首先通过步骤1中的参数设定以及步骤3.1得到的发射脉冲的脉冲重复周期PRI值：计算得到雷达最大不模糊距离为Rmax＝c*PRI/2；雷达的距离门单元其中c为电磁波的速度；每个PRI内对应的杂波数据的点数为N＝PRI*fs；主瓣杂波距离上分布最小距离最大距离为步骤4.2：根据步骤4.1的计算结果得到主瓣杂波在当前PRI时所对应的数据点为N1＝int[mod(R1，Rmax)/ΔR+0.5]，N2＝int[mod(R2，Rmax)/ΔR+0.5]，即主瓣杂波对应当前PRI的距离门数为N1、N2，其中mod(·)表示取模运算，int[·]表示取整运算；步骤4.3：这时分两种情况对主瓣杂波数据进行截取送入FIFO延迟：第一种情况是主瓣杂波所对应的距离门数位于同一个PRI内，即主瓣杂波距离门数不会出现跨PRI现象，计算出的距离门编号N2＞N1，这时只对当前PRI内所对应的杂波点数连续取出N2-N1个点送入FIFO延迟；第二种情况是主瓣杂波所对应的距离门数会出现跨PRI现象，这时会产生严重的多普勒模糊，设n为当前主瓣杂波跨越PRI的个数，此时对当前PRI所对应的杂波点数连续取出n*N-N1+N2个数据点送入FIFO进行延迟即可；步骤4.4：对于高度线杂波，其在距离上分布为R3＝H，R4＝H/sin(90-φ)，从而可以得到高度线杂波在当前PRI时所对应的数据点为N3＝int[mod(R3,Rmax)/ΔR+0.5]，N4＝int[mod(R4,Rmax)/ΔR+0.5]，对于高度线杂波距离门单元不会出现跨PRI现象，则高度线杂波相对此时的PRI中的高度线杂波数据连续取出N4-N3个数据点输入FIFO进行延迟；步骤4.5：对于旁瓣杂波不需要延迟，直接把当前的PRI所对应的旁瓣杂波数据直接输入；步骤4.6：当步骤3中获得的PRI改变时，返回步骤4.1；步骤5：对步骤4中实时截取输入FIFO的主瓣杂波、高度线杂波和旁瓣杂波数据进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机载雷达杂波实时信号产生方法,该方法包括：/n步骤1：设定机载雷达飞行参数；包括机载雷达飞行高度H，平飞速度v，雷达的俯仰波束宽度θ，雷达波束中心俯仰角β，雷达波束中心方位角α，雷达发射波长λ；/n步骤2：PC端机载雷达杂波数据产生；/n步骤2.1：通过步骤1中的参数设定，计算出最大多普勒频率

【技术特征摘要】
1.一种机载雷达杂波实时信号产生方法,该方法包括：
步骤1：设定机载雷达飞行参数；包括机载雷达飞行高度H，平飞速度v，雷达的俯仰波束宽度θ，雷达波束中心俯仰角β，雷达波束中心方位角α，雷达发射波长λ；
步骤2：PC端机载雷达杂波数据产生；
步骤2.1：通过步骤1中的参数设定，计算出最大多普勒频率采用如下公式计算主瓣杂波中心频率f1：
f1＝fdmax*cosβ
采用如下公式计算主瓣杂波的谱宽Δf1：



设高度线杂波的谱宽采用后向散射系数模型高斯函数的3dB带宽决定，采用如下公式计算高度线杂波的谱宽Δf2：
Δf2＝2*fdmax*cos(90-φ)
其中：φ为设高度线杂波的谱宽采用后向散射系数模型高斯函数3dB处的擦地角，高度线杂波中心频率固定为0Hz；
旁瓣杂波谱宽覆盖整个多普勒频域范围-fdmax≤Δf3≤fdmax；
步骤2.2：根据步骤2.1算出的主瓣杂波频谱宽度Δf1，将高斯白噪声通过采样率为f2的滤波器，然后再进行多次内插滤波使采样率达到fs，最后将频谱搬移至f1，得到简化后的主瓣杂波；
根据步骤2.1算出的高度线杂波频谱宽度Δf2，将高斯白噪声通过采样率为f3的滤波器，然后再进行多次内插滤波使采样率达到fs，得到简化后的高度线杂波；
根据步骤2.1算出的旁瓣杂波频谱宽度Δf3，将高斯白噪声通过采样率为f4的滤波器，然后再进行多次内插滤波使采样率达到fs，得到简化后的旁瓣杂波；
步骤2.3：对步骤2.2中产生简化后的主瓣杂波、高度线杂波和旁瓣杂波的数据进行存储，然后相加；
步骤3：对接收雷达发射信号进行实时获取：
步骤3.1：接收到的雷达信号经过A/D，再经过DDC下变频，进行包络检波后得到发射脉冲的脉冲重复周期PRI和脉宽内的有效数据，对脉宽内的有效数据输入移位寄存器进行移位寄存，寄存完毕后缓存一拍时钟一起送入卷积器，作为卷积器的系数；
步骤3.2：将步骤2.3得到的数据采用发射脉冲的脉冲重复周期PRI对主瓣杂波、高度线杂波和旁瓣杂波的数据进行截取；
步骤3.3：采用步骤3.1得到的卷积器的系数将步骤3.2得到的主瓣杂波、高度线杂波和旁瓣杂波的截取数据延迟后进行卷积输出；
步骤3.4：脉宽内的有效数据送入卷积器后对移位寄存器置零，等待下一个雷达脉冲的到来，重复步骤3.4的内容对雷达脉冲脉宽内有效数据的处理过程；
步骤4：对输入FIFO的杂波数据进行实时截取：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：周云，潘胜球，麻哲，程浴晟，李熙乐，汪学刚，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51