[發明專利]無線電探測器的動態場景回波仿真方法

無效

• 申請號: 201110404701.8
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN102495401A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 盧照敢;趙太飛;康國磊;張亞東;李淑紅;張永麗;楊少勇;魏慶;袁潤明
• 申請（專利權）人: 河南財經政法大學;西安理工大學;鄭州輕工業學院
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于無線電探測器的回波仿真技術，主要涉及空間工作場景的構造、動態場景的實現方法、以及相應的動態場景回波仿真技術。

背景技術

無線電探測器是一種短距離回波探測器，具有和雷達相似的工作原理和技術，但其有效的探測范圍、天線波束寬度、數據處理方法等與雷達具有很大的不同，無法用目標的雷達截面積(RCS)計算其回波信號的強度，實際中的目標回波信號與目標的形狀、距離及其與探測器的相對方位有關。然而，目標的回波信號對探測器研制過程中的系統設計及測試至關重要，而實物仿真獲得的回波數據，受實際仿真目標的精度和環境影響較大，實用性較差。因此，本發明給出了一種利用當前的計算機技術實現無線電探測器動態場景下的回波仿真方法，以解決當前回波仿真方法中精度差、通用性不高及計算量大的問題。

發明內容

本發明結合無線電探測器的實際工作過程，給出利用空間建模軟件構造無線電探測器工作場景的方法及技術要求，提出了一種動態場景的實現方法及其相應的零中頻回波信號仿真方法，實現了無線電探測器的動態場景回波仿真。

本發明的整體技術創新體現在以下幾個方面：

1.根據無線電探測器的工作頻率、目標與探測器的相對距離、回波仿真精度，確定了場景物體基本散射單元的大小，給出了場景物體的構造方法及其散射單元的劃分方法；

2.本發明將由空間建模軟件構造的工作場景模型轉換了相應的數據模型與顯示模型，其中數據模型用于回波仿真計算，而顯示模型用于動態的場景顯示。通過給定每個仿真時刻的物體位置信息，并該信息及時更新到數據模型與顯示模型的相應物體，實現了無線電探測器回波仿真中的動態場景。

3.通過建立無線電探測器發射機與接收機間的差頻信號模型，本發明綜合考慮無線電探測器工作的所有工作體制，提出了一種通用性較強的零中頻回波信號仿真方法。

附圖說明

圖1是無線電探測器的工作過程。

圖2是基本散射單元。

圖3是動態場景回波仿真方法流程圖。

圖4是動態場景回波仿真系統的實現框圖。

具體實施方式

無線電探測器的工作過程為：調制信號對高頻本振信號調制，獲得高頻振蕩電信號，經過射頻電路后通過天線發射電磁波，遇到目標發生后向散射，并由探測器接收天線接收并激發相應的高頻電信號，再由高頻本振信號混頻，經過濾波得到差頻信號，而差頻信號正是所需要仿真的信號。因此，無線電探測器的回波信號仿真實質上為對其接收差頻信號的仿真，其中需要涉及發射信號、高頻電流、電磁波等的仿真，如圖1所示。

而其相應的高頻信號仿真過程為：由高頻電流的瞬時功率和天線方向圖，得到空間散射點的能量密度，再由物體的后向散射特性得到每個散射點在接收天線上的能量密度，根據接收天線的面積及天線方向圖計算接收機接收到每個散射點的回波能量，最后將這些散射點的回波能量疊加在一起，獲得接收機接收到的能量，進而將接收到的能量轉換為相應的高頻電流。實際上，由于高頻信號頻率過高導致其離散化的數字仿真實現起來很困難。為了降低回波仿真的難度，本發明建立了發射機調制信號和接收機差頻信號之間的信號關系，提出了無線電探測器回波仿真的零中頻信號仿真方法，從而避免了高頻電流信號的仿真，減少了無線電探測器的回波仿真計算量。

然而，無線電探測器的回波仿真僅僅考慮發射機與接收機之間的信號關系是不足的，實際還涉及到探測器與工作場景目標間的相對運動位置關系。因此，無線電探測器的回波仿真需要實現的是探測器在實際工作場景中的回波信號仿真，即動態場景的回波仿真。接下來，本發明先給出了空間場景模型的構造方法及其散射單元劃分方法、動態場景實現方法、無線電探測器的零中頻回波仿真方法，最后給出無線電探測器的動態場景回波仿真方法。

(1)空間場景建模及散射單元劃分方法

利用常用空間建模軟件構造無線電探測器的工作場景，是本發明實現動態場景回波仿真的重要環節。場景模型的構造過程需要設置場景物體的散射單元劃分精度、材質電參數、后向散射特性、對象類型、是否活動物體等諸多方面的信息，這些信息均是回波仿真方法實現時所需要的，缺一不可。而場景物體的散射單元劃分方法，直接涉及到其實際目標的建模精度，影響到無線電探測器回波仿真的精確度，是場景建模的重要參數。