一种超宽带高动态目标信号模拟方法技术

本发明专利技术公开一种超宽带高动态目标信号模拟方法，包括步骤一、根据目标运动模型，实时计算目标与观测站之间的距离时延，获得距离时延参数；步骤二、利用获得的距离时延参数，根据公式计算重采样时刻；步骤三、根据计算出的重采样时刻，找到目标发射信号相应数据样点；步骤四、利用插值器处理并产生目标模拟信号，将目标模拟信号输出；本发明专利技术基于目标与观测站之间相对运动造成的观测站接收信号在时间尺度上的伸缩特性，利用时域插值，对目标发射信号序列进行重采样，实现目标信号模拟，能精确模拟目标信号的多普勒频率及其变化、包络变化，并且保留了目标信号的初始相位特性。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带高动态目标信号模拟方法
本专利技术涉及超宽带目标信号模拟
，尤其涉及一种超宽带高动态目标信号模拟方法。
技术介绍
由于相对运动，接收机接收信号在时延、频率、幅度上都可能受到调制，测控、通信、雷达等系统一般需要在这些调制信息存在的情况下进行工作，或者获取这些信息。一台具有高仿真度、高精度目标信号模拟的标校设备，能够提前验证测控、通信、雷达等系统的捕获、误码或目标检测与运动跟踪等性能指标，所以，在测控通信、卫星导航、深空探测、协同定位等很多应用场景中，目标信号模拟技术具有重要意义；当前模拟器采用的模拟方法，在模拟超宽带信号时会有三个共同问题：无法准确地模拟多普勒频率连续变化的特点；忽略了收发相对运动导致的接收信号包络的变化，随着信号带宽增加，模拟结果逐渐难以有效地模拟真实接收信号；忽略了目标信号的初始相位，容易导致多个观测站接收信号间的相干特性遭到破坏。因此，本专利技术提出一种超宽带高动态目标信号模拟方法以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提出一种超宽带高动态目标信号模拟方法，该超宽带高动态目标信号模拟方法，基于目标与观测站之间相对运动造成的观测站接收信号在时间尺度上的伸缩特性，利用时域插值，对目标发射信号序列进行重采样，实现目标信号模拟，能精确模拟目标信号的多普勒频率及其变化、包络变化，并且保留了目标信号的初始相位特性。为实现本专利技术的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种超宽带高动态目标信号模拟方法，包括以下步骤：r>步骤一、建立目标运动模型，根据目标运动模型，实时计算目标发射源与观测站之间nTs时刻的距离时延(n＝1、2、3…，Ts为采样周期)，获得nTs时刻点的“距离时延”参数τ(n)；其中，R(n)为nTs时刻目标与观测站之间的距离，R0为目标与观测站之间的初始距离，v(n)为nTs时刻目标发射源与观测站之间的相对运动速度，远离为正，靠近为负，τ(n)为nTs时刻目标发射源与观测站之间的距离时延，τ0为目标与观测站之间的初始距离时延，c为电波传播速度。步骤二、利用获得的距离时延参数，根据以下公式计算重采样时刻n0、μ。μ＝1-δ(n)其中符号为取整运算；步骤三、根据步骤二计算出的重采样时刻和采用的插值器找到目标发射信号序列f(n)的相应数据样点，即n＝n0及其前后的数个数据样点；步骤四、将目标发射信号相应的数据样点及重采样时刻μ送入插值器进行插值，获得接收机接收信号对应于重采样时刻的数据样点，作为目标模拟信号序列输出；步骤五、通过算法验证方案进行仿真验证。进一步改进在于：所述步骤一中令模拟器输入信号序列为f(n)，实时计算出y(n)，输出即可。进一步改进在于：所述步骤四中的插值器为现有任意精度插值器种类中的任意一种。进一步改进在于：所述步骤五中算法验证方案是将步骤一至步骤四模拟超宽带目标信号产生的距离参数和超宽带信号送入步骤一至步骤四的计算模块和现有模拟方法的频偏模型计算模块，生成两种目标模拟信号，假设目标为点目标，发射源与观测站之间做径向运动，对误差矢量幅度(EVM)和包络伸缩特性进行分析，并对时变多普勒特性进行模拟。进一步改进在于：所述误差矢量幅度是信号源中常用的测试指标，反应测量信号和参考信号之间的误差，利用公式sr(nTs)＝s[nTs-τ(nTs)]产生理想无误差的超宽带基准信号s1(n)，步骤一至步骤四模拟算法产生的超宽带目标模拟信号记为s2(n)，多普勒频偏模型产生的超宽带目标模拟信号记为s3(n)，衡量模拟信号和参考信号之间的EVM计算公式为即误差矢量的均方根值(RSM)和参考矢量的均方根值之间的比值，以百分比的形式表示EVM值越小则表示模拟效果约好。进一步改进在于：所述包络伸缩特性指接收信号在产生时延的同时包络会变化，发射源与观测站之间朝远离方向运动时，包络会展宽；而发射源与观测站之间朝靠近方向运动时，包络会被压缩；发射源与观测站之间距离不变时，包络宽度不会变化。本专利技术的有益效果为：本专利技术基于目标与观测站之间相对运动造成的观测站接收信号在时间尺度上的伸缩特性，利用时域插值，对目标发射信号序列进行重采样，实现目标信号模拟，能精确模拟目标信号的多普勒频率及其变化、包络变化，并且保留了目标信号的初始相位特性。附图说明图1为本专利技术重采样信号模拟系统框图。图2为本专利技术目标发射序列与模拟器输出序列之间的关系图。图3为本专利技术算法验证方案框图。图4为本专利技术实施例与现有的多普勒频偏模型模拟方法的模拟性能对比图。图5为本专利技术实施例两种目标模拟信号的瞬时频率对比(距离远离)图。图6为本专利技术实施例两种目标模拟信号的瞬时频率对比(距离靠近)图。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术做进一步详述，本实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。根据图1-6所示，本实施例提供了一种超宽带高动态目标信号模拟方法，包括以下步骤：步骤一、建立目标运动模型，根据目标运动模型，实时计算目标发射源与观测站之间nTs时刻的距离时延(n＝1、2、3…，Ts为采样周期)，获得nTs时刻点的“距离时延”参数τ(n)；其中，R(n)为nTs时刻目标与观测站之间的距离，v(n)为nTs时刻目标发射源与观测站之间的相对运动速度，远离为正，靠近为负，τ(n)为nTs时刻目标发射源与观测站之间的距离时延，c为电波传播速度。步骤二、利用获得的距离时延参数，根据以下公式计算重采样时刻n0、μμ＝1-δ(n)其中符号为取整运算；步骤三、根据步骤二计算出的重采样时刻和采用的插值器找到目标发射信号序列f(n)的相应数据样点，即n＝n0及其前后的数个数据样点；步骤四、将目标发射信号相应的数据样点及重采样时刻μ送入插值器进行插值，获得接收机接收信号对应于重采样时刻的数据样点，作为目标模拟信号序列输出；步骤五、通过算法验证方案进行仿真验证。所述步骤一中令模拟器输入信号序列为f(n)，实时计算出y(n)，输出即可。所述步骤四中的插值器为现有任意精度插值器种类中的任意一种，若插值器用Farrow结构插值器，处理方法为fI,0＝f(n-n0)、fI,-1＝f(n-n0-1)、fI,1＝f(n-n0+1)、fI,1＝f(n-n0+2)所述步骤五中算法验证方案是将本专利技术方法模拟超宽带目标信号产生的距离参数和超宽带信号送入本专利技术方法计算模块和代表现有模拟方法的频偏模型计算模块，生成两种目标模拟信号，假设目标为点目标，发射源与观测站之间做径向运动，从误差矢量幅度(EVM)、包络伸缩特性进行分析、时变多普勒特性这几个方面对两种模拟方法的模拟性能进行对比分析。目标发射信号为OFDM超宽带本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超宽带高动态目标信号模拟方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤一、建立目标运动模型，根据目标运动模型，实时计算目标发射源与观测站之间nTs时刻的距离时延(n＝1、2、3…，Ts为采样周期)，获得nTs时刻点的“距离时延”参数τ(n)；/n

【技术特征摘要】
1.一种超宽带高动态目标信号模拟方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、建立目标运动模型，根据目标运动模型，实时计算目标发射源与观测站之间nTs时刻的距离时延(n＝1、2、3…，Ts为采样周期)，获得nTs时刻点的“距离时延”参数τ(n)；






其中，R(n)为nTs时刻目标与观测站之间的距离，R0为目标与观测站之间的初始距离，v(n)为nTs时刻目标发射源与观测站之间的相对运动速度，远离为正，靠近为负，τ(n)为nTs时刻目标发射源与观测站之间的距离时延，τ0为目标与观测站之间的初始距离时延，c为电波传播速度；
步骤二、利用获得的距离时延参数，根据以下公式计算重采样时刻n0、μ。






μ＝1-δ(n)
其中符号为取整运算；
步骤三、根据步骤二计算出的重采样时刻和采用的插值器找到目标发射信号序列f(n)的相应数据样点，即n＝n0及其前后的数个数据样点；
步骤四、将目标发射信号相应的数据样点及重采样时刻μ送入插值器进行插值，获得接收机接收信号对应于重采样时刻的数据样点，作为目标模拟信号序列输出；
步骤五、通过算法验证方案进行仿真验证。


2.根据权利要求1所述的一种超宽带高动态目标信号模拟方法，其特征在于：所述步骤一中令模拟器输入信号序列为f(n)，实时计算出y(n)，输出即可。


3.根据权利要求1所述的一种超宽带高动态目标信号模拟方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：周良臣，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：四川;51