[發明專利]合成孔徑雷達回波模擬器及回波模擬處理方法

有效

• 申請號: 201210353283.9
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN102866390A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 鄭侃;宗竹林;易勇軍;張順生;張軍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 詹福五

1.一種合成孔徑雷達回波模擬器，包括FPGA信號處理芯片，同步動態隨機存儲器，電源模塊，其特征在于該回波模擬器還包括上位機，網絡接口模塊，D／A模塊，高速接口模塊及數據記錄儀；而FPGA信號處理芯片則為一片內部含以太網控制單元、RAM單元、回波生成單元、D／A控制單元、內存控制單元及高速接口控制單元在內的FPGA信號處理芯片；FPGA信號處理芯片內的RAM單元與以太網控制單元連接，回波生成單元則分別與RAM單元、高速接口控制單元、內存控制單元及D／A控制單元連接；而FPGA信號處理芯片則通過以太網控制單元及網絡接口模塊與上位機連接，通過內存控制單元與同步動態隨機存儲器連接，通過高速接口控制單元與高速接口模塊連接，通過D／A控制單元與D／A模塊連接；高速接口模塊同時又與數據記錄儀連接，電源模塊則對相應的芯片和模塊的提供電源。

2.按權利要求1所述合成孔徑雷達回波模擬器，其特征在于所述D／A模塊包括兩片D／A芯片，用于將FPGA信號處理模塊輸入的IQ兩路SAR回波數字信號變換為模擬信號輸出。

3.按權利要求1所述合成孔徑雷達回波模擬器，其特征在于所述高速接口模塊包括一個緊湊型外設組件互連標準高速接口、通過背板與數據記錄儀相連的可將生成的回波信號高速傳輸給數據記錄儀進行儲存及從數據記錄儀中讀出儲存的回波信號進行實時回放的高速接口模塊。

4.按權利要求1所述合成孔徑雷達回波模擬器，其特征在于所述電源模塊為電壓芯片PTH05010W和TPS51100；TPS51100輸出1.8V電壓為同步動態隨機存儲器供電、PTH05010W共輸出三組電壓，其中2.5V和1.0V兩組電壓為FPGA信號處理模塊供電、3.3V為網絡接口模塊及D/A模塊供電。

5.按權利要求1所述合成孔徑雷達回波模擬器的回波模擬處理方法，其方法包括：

步驟1.配置參數的寫入：上位機經網絡接口模塊通過以太網信號接收單元將發射信號和多普勒分量存入FPGA信號處理芯片的RAM單元中、將雷達系統參數及SAR單視復圖像數據作為場景目標后向散射系數通過內存控制單元存入同步動態隨機存儲器中；

步驟2.全場景等效散射系數的確定：首先取第一個脈沖時間，從同步動態隨機存儲器中讀出系統參數及場景各目標點后向散射系數，然后進行：

2a.瞬時斜距及等距離環的確定：根據各目標點和雷達平臺坐標，利用兩點距離公式，計算場景中的每個目標點到雷達平臺的瞬時斜距，并根據瞬時斜距劃分等距離環；

2b.確定各距離環的等效散射系數：將一個等距離環內的目標點散射系數疊加以確定該距離環的等效散射系數，并依次將各距離環的等效散射系數存入RAM單元中、至全場景等效散射系數確定完；

步驟3.系統沖擊響應分量的確定：從RAM單元中讀取多普勒分量，并與步驟2b所得全場景等效散射系數做復數乘處理，得到該脈沖的系統沖擊響應分量，轉步驟4；

步驟4.時頻變換處理：對步驟3所得系統沖擊響應分量進行FFT變換、將系統沖擊響應分量變換到頻域，轉步驟5；同時返回步驟1進行下一脈沖循環的處理，至最后一個脈沖循環完成系統沖擊響應分量的時頻變換完成、轉步驟5止；

步驟5.發射信號的時頻變換處理：從RAM單元中讀出發射信號并進行FFT變換、其結果依次與步驟4所得的每一脈沖循環的系統沖擊響應分量的頻域信號做復數乘處理，得到各脈沖循環回波的頻域信號，其結果依次轉步驟6；

步驟6.逆時頻變換處理及回波信號的輸出：對依次輸入的各脈沖循環回波的頻域信號分別進行IFFT變換處理，得到各脈沖循環回波的時域信號，所得各脈沖循環回波的時域信號按下述情況輸出：

6a.小場景回波信號的輸出：若FPGA可在每一個脈沖間隔時間內完成步驟4時頻變換處理、步驟5發射信號的時頻變換處理及步驟6中的逆時頻變換處理流程，則作為小場景回波信號直接通過D／A模塊實時輸出；

6b.大場景回波信號的輸出：若FPGA在每一個脈沖間隔時間內無法完成步驟4時頻變換處理、步驟5發射信號的時頻變換處理及步驟6中的逆時頻變換處理流程，則作為大場景回波信號經高速接口控制單元及高速接口模塊，陸續輸入數據記錄儀存儲，至全場景回波信號處理、存儲完畢；

步驟7.大場景的回放輸出：將步驟6b所得全場景回波信號通過高速接口模塊及高速接口控制單元、D／A控制單元陸續讀入D／A模塊，通過D／A模塊轉換后輸出。