一种便携式通用机载气象雷达目标模拟器及模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种便携式通用机载气象雷达目标模拟器及模拟方法，涉及雷达测试仿真技术领域，所述气象雷达目标模拟方法执行如下步骤：Z01：气象雷达目标模拟器与雷达系统交联，获取信号；Z02：气象雷达目标模拟器模拟气象回波；Z03：将回波信号反馈至雷达系统处理；本系统采用发射波形重构和场景卷积的方式，可以灵活适应多种脉冲形式和采用线性调频体制的气象雷达。根据波形参数重构的基带信号时序和信号质量都接近理想状态，信噪比高，功率精度高，动态范围大，可以精确的控制输出信号功率，适合作为检测设备供科研单位科研和测试；本发明专利技术采用基带信号单元主动产生的中频，省去了下变频微波链路，有效减少了产品体积和重量。有效减少了产品体积和重量。有效减少了产品体积和重量。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式通用机载气象雷达目标模拟器及模拟方法


[0001]本专利技术涉及雷达测试仿真
，具体为一种便携式通用机载气象雷达目标模拟器及模拟方法。

技术介绍

[0002]飞机飞行过程中面对着瞬息万变的气象情况，并且由于飞行速度快，距离远，范围大，遭遇复杂气象情形几乎不可避免，尤其是湍流、雷暴雨以及低空风切变对飞行危害最大，如不能对危险天气预警，飞行任务和乘客安全都会遭受巨大危害。机载气象雷达是安装于飞机上，用于探测航路上的气象目标，提示或引导飞行员回避恶劣气象，保障飞行安全，广泛应用于运输机、直升机、客机及各种特种飞机。
[0003]如果气象雷达采用真实目标进行测试，会耗费大量的人力、财力等等，因此使用机载气象雷达目标模拟器进行模拟测试。
[0004]在雷达研制和使用过程中，一个非常重要的环节就是对雷达的性能和指标进行测试，传统外场试验方式成本高，且易受制于外界环境，传统的主动式气象雷达目标模拟器只能对单频脉冲进行展宽从而模拟云团深度信息，且传统的气象雷达目标模拟器仅仅能够对云团深度信息进行模拟，无法扩展其他气象回波信号。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种便携式通用机载气象雷达目标模拟器及模拟方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：所述气象雷达目标模拟方法执行如下步骤：
[0007]Z01：气象雷达目标模拟器与雷达系统交联，获取信号；
[0008]Z02：气象雷达目标模拟器模拟气象回波；
[0009]Z03：将回波信号反馈至雷达系统处理。
[0010]进一步的，在步骤Z02中，气象雷达目标模拟器模拟云团回波、湍流回波和风切变回波。
[0011]进一步的，获取气象雷达目标模拟器上的参数，将所述参数通过波形生成调制脉冲，将所述调制脉冲的数据写入RAM存储器中，并从第一RAM存储器中读出云团距离的地址差；所述地址差为：
[0012][0013]其中：f
clk
：FPGA运算时的时钟频率，C为电磁波在空气中的传播速度，distance为云团目标与雷达的距离。
[0014]进一步的，将所述调制脉冲数据进行延时处理并得到延时后的调制脉冲，将延时后的调制脉冲数据与DDS调制得到延时的雷达中频信号；将雷达中频信号与所述云团场景的响应相卷积，进而得到回波中频数字信号：
[0015][0016]其中：depth为云团目标深度，BW为雷达信号瞬时带宽，C为电磁波在空气中的传播速度，i为卷积计算模块中存储单元的编号，n是指离散信号的自变量，是采样样本号。
[0017]进一步的，所述湍流场景的时频特征模拟方式为如下步骤：
[0018]Z02A1：获取卷积计算模块中每个存储单元延时输出的回波信号；
[0019]Z02A2：获取预设的湍流速度范围，并产生速度随机数；
[0020]Z02A3：根据速度随机数换算的频率控制DDS得到多普勒频偏，并将多普勒频偏与步骤Z01中的回波信号进行混频；
[0021]所述速度随机数值
[0022]其中：depth1是指湍流目标深度。
[0023]所述风切边场景的时频特征模拟方式为如下步骤：
[0024]Z02B1：获取卷积计算时每个存储单元延时输出的回波信号；
[0025]Z02B2：获取风切变深度并计算延时单元个数，提取风速度值；
[0026]Z02B3：将风速度值对应的多普勒频移叠加在存储单元延时输出的回波信号中。
[0027]所述模拟方法应用于所述气象雷达目标模拟器，所述气象雷达目标模拟器包括：人机界面模块、接口控制模块、频率综合模块、基带信号产生模块、上变频模块、电源模块和喇叭天线；
[0028]所述人机界面模块用于选择工作模式；
[0029]所述接口控制模块用于与雷达ATE接口交联，获取雷达工作状态、帧同步信号和发射脉冲信号；
[0030]所述频率综合模块用于产生时钟信号和上变频本征信号；
[0031]所述基带信号产生模块用于根据人机界面模块的配置和参数，产生回波中频信号；
[0032]所述上变频模块用于将回波中频信号上变频至雷达射频频率；
[0033]所述电源模块用于设置不同幅度的稳定电压；
[0034]所述喇叭天线用于接收雷达的射频信号；
[0035]所述基带信号产生模块将数字信号经过高速DA转换传输至上变频模块。
[0036]在所述气象雷达目标模拟器模拟气象回波之前，所述气象雷达目标模拟器还对所述模块的BIT和通讯设备的工作状态进行检测。
[0037]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0038]本系统采用发射波形重构和场景卷积的方式，可以灵活适应多种脉冲形式和采用线性调频体制的气象雷达。根据波形参数重构的基带信号时序和信号质量都接近理想状态，信噪比高，功率精度高，动态范围大，可以精确的控制输出信号功率，适合作为检测设备供科研单位科研和测试；
[0039]本专利技术采用基带信号单元主动产生的中频，省去了下变频微波链路，有效减少了产品体积和重量，降低了产品复杂度及研发制造成本，提高了可靠性，方便外场保障人员的运输和使用；
[0040]在本专利技术中，量程和距离分辨率是气象雷达的性能参数，相比旧的气象雷达，通过
使用脉冲压缩技术能够提高量程和距离分辨率，本专利技术同时适应新型的采用脉冲压缩技术的气象雷达和非脉压体制气象雷达。
附图说明
[0041]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0042]图1是本专利技术一种便携式通用机载气象雷达目标模拟器的系统整体架构示意图；
[0043]图2是本专利技术一种便携式通用机载气象雷达目标模拟器的系统连接示意图；
[0044]图3是本专利技术一种便携式通用机载气象雷达目标模拟方法的基带信号产生示意图；
[0045]图4是本专利技术实施例1中的云团深度场景的波形示意图；
[0046]图5是本专利技术实施例1中云团深度场景时频仿真示意图；
[0047]图6是本专利技术实施例2中风切变雷达发射波形示意图；
[0048]图7是本专利技术实施例2中风切变场景时频仿真示意图。
具体实施方式
[0049]下面将结合本专利技术实施例中的附图，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。
[0050]请参阅图1
‑
图7，本专利技术提供技术方案：
[0051]气象雷达目标模拟方法执行如下步骤：
[0052]Z01：气象雷达目标模拟器与雷达系统交联，获取信号；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式通用机载气象雷达目标模拟方法，其特征在于：所述气象雷达目标模拟方法执行如下步骤：Z01：气象雷达目标模拟器与雷达系统交联，获取信号；Z02：气象雷达目标模拟器模拟气象回波；Z03：将回波信号反馈至雷达系统处理。2.根据权利要求1所述的一种便携式通用机载气象雷达目标模拟方法，其特征在于：在步骤Z02中，气象雷达目标模拟器模拟云团回波、湍流回波和风切变回波。3.根据权利要求2所述的一种便携式通用机载气象雷达目标模拟方法，其特征在于：获取气象雷达目标模拟器上的参数，将所述参数通过波形生成调制脉冲，将所述调制脉冲的数据写入RAM存储器中，并从RAM存储器中读出云团距离的地址差；所述地址差为：其中：f
clk
：FPGA运算时的时钟频率，C为电磁波在空气中的传播速度，distance为云团目标与雷达的距离。4.根据权利要求3所述的一种便携式通用机载气象雷达目标模拟方法，其特征在于：将所述调制脉冲数据进行延时处理并得到延时后的调制脉冲，将延时后的调制脉冲数据与DDS调制得到延时的雷达中频信号；将雷达中频信号与所述云团场景的响应作卷积计算，进而得到回波中频数字信号；其中：depth为云团目标深度，BW为雷达信号瞬时带宽，C为电磁波在空气中的传播速度，i为卷积计算模块中存储单元的编号，n是指离散信号的自变量，是采样样本号。5.根据权利要求4所述的一种便携式通用机载气象雷达目标模拟方法，其特征在于：所述湍流场景的时频特征模拟方式为如下步骤：Z02A1：获取卷积计算模块中每个存储单元延时输出的回波信号；Z02A2：获取预设的湍流速...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晃，李继锋，朱文明，魏伟，
申请(专利权)人：扬州宇安电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：