[發明專利]一種雷達高度表模擬裝置

有效

• 申請號: 201210369335.1
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN103698752A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 邢輝;石凱賀;崔亮;吳淵
• 申請（專利權）人: 中國航天科工集團第二研究院二O七所
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

1.一種雷達高度表模擬裝置，其特征在于：主要由主控機模塊、中頻回波生成模塊和微波模塊組成，仿真與復現實際系統中動態的脈沖雷達高度表的回波信號；

其中，主控機模塊為CPCI單板計算機，控制中頻回波生成模塊、微波模塊工作狀態，提供模塊檢測信息，管理回波文件，接收外部系統發送給雷達高度表模擬裝置的回波文件、仿真命令及雷達航跡數據；

主控機模塊通過建立相關的回波文件索引表對回波文件進行管理，模擬回波回放階段，分為雷達實采回波回放和地面仿真回波回放：

實采回波回放時，根據回波文件索引表選擇要回放的回波文件、回波起始和結束幀號，起始和結束波形號，并添加回波延遲信息及回波功率控制信息，然后生成命令文件，由主控機模塊發送給中頻回波生成模塊；

仿真回波回放時，主控機模塊轉發外部系統發送的仿真參數命令及航跡數據至中頻回波生成模塊，中頻回波生成模塊運行回波仿真算法，根據航跡信息實時計算雷達高度表的三維坐標，并仿真出當前軌跡點的中頻回波數據；

中頻回波生成模塊由DSP并行仿真網與D/A轉換板組成，實現回波數據產生及回波波形的生成，根據主控命令對微波模塊的工作頻率和AGC進行設置；

DSP并行處理網由兩塊DSP信號處理板集合而成，按雷達同步信號進行每幀回波數據的計算；具體分為主DSP信號處理板和從信號DSP處理板，主DSP信號處理板在完成并行計算任務的同時，完成兩塊DSP信號處理板計算結果的匯總、板間數據調度以及與D/A轉換板的數據通訊任務；從DSP信號處理板完成并行計算任務；

D/A轉換板按雷達同步時序對回波數據進行數模轉換，產生模擬波形，同時利用多重鎖相及高速時鐘雙沿計數相結合的FPGA設計精確控制輸出波形的時延抖動；

微波模塊包括測頻組件、頻率綜合器、正交調制器、上變頻組件、功率放大器、功率控制器和檢波器；

微波模塊完成以下三個功能：（1）通過對雷達高度表的發射脈沖測頻，完成對雷達表的載波頻率跟隨,產生與被測雷達高度表的相同頻率的載波信號；（2）接收中頻生成模塊發送的中頻回波并進行上變頻調制，得到已調波；（3）進行AGC控制調整已調波功率，向雷達高度表輸出調制波。

2.如權利要求1所述的一種雷達高度表模擬裝置，其特征在于：回波波形回放過程中，主控機模塊對回波數據文件抽幀并進行圖形顯示。

3.如權利要求1所述的一種雷達高度表模擬裝置，其特征在于：DSP并行處理網中，兩塊DSP信號處理板技術規格一致，均采用CPCI總線形式、ADSP-TS201DSP芯片為處理核心，并由SDRAM、FPGA和PMC接口等組件構成。

4.如權利要求1所述的一種雷達高度表模擬裝置，其特征在于：DSP信號處理板利用CPCI自定義總線實現兩塊處理板間的Link口通信，進行板間數據交換。

5.如權利要求1所述的一種雷達高度表模擬裝置，其特征在于：D/A轉換板采用PMC接口，DA轉換速率不小于200MHz，數模轉換波形失真度小于5%。

6.如權利要求1所述的一種雷達高度表模擬裝置，其特征在于：向雷達高度表輸出的調制波的動態范圍為－85dbm～+5dbm。

7.如權利要求1所述的一種雷達高度表模擬裝置，其特征在于：主控程序采用C++語言編寫，雷達實采回波文件管理采用FTP網絡協議進行接收，數據庫服務器采用SQL?Server2000，三維地形繪制采用OpenGL技術。

8.一種應用于如權利要求1所述的雷達高度表模擬裝置上的回波仿真算法，其特征在于：由權利要求1所述的雷達高度表模擬裝置上的中頻波形生成模塊上的DSP并行處理網實現算法運行；

根據雷達的運動軌跡和雷達照射區的三維地形圖計算生成被雷達照射區域的模擬回波，雷達照射區的三維地形圖以DEM數據的形式表示，作為波形生成模塊的輸出信號；同時提供回波延遲、回波功率控制等參數；

主要包括以下步驟：

（1）利用GPS導航系統的雷達經緯度航跡信息，確定當前時刻的雷達位置；

（2）利用雷達照射地面的幾何位置關系，根據雷達位置和雷達波束方向，確定雷達波束照射的地面區域；將DEM數據劃分為網格散射單元，每個網格存儲單元表示一定面積的地面點，對應存儲信息為該地面點的高斯坐標和高程信息，由此得到雷達波束照射范圍內的地形起伏數據；

（3）對于DEM數據中的每一個網格散射單元，根據各面散射單元的雷達波入射角度計算網格散射單元的遮擋效應；計算出的入射角小于90度時判定為無遮擋，否則為被遮擋；

（4）對于步驟（3）中確定的無遮擋的網格散射單元，由入射角度、散射系數和天線增益，根據雷達方程計算回波數據功率，根據延遲時間確定相位，獲得網格散射單元對應的回波信號；

（5）對獲得的所有網格散射單元的回波信號進行累加，在時域完成信號合成。