[發明專利]基于步進頻雷達的回波模擬方法及系統

有效

• 申請號: 201210593841.9
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103048650A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 陶青長;梁志恒;顧明;吳冰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及雷達模擬技術領域，特別涉及一種基于步進頻雷達的回波模擬方法及系統。

背景技術

步進頻雷達回波模擬器可在實驗室環境下模擬產生步進頻雷達回波信號，在步進頻雷達的研制及整機測試中發揮關鍵的作用，大大縮短了步進頻雷達的研制過程并降低了研制成本。

傳統的雷達回波模擬方法，是根據雷達發射機的中心頻率等參數，預設要接收的雷達信號頻段，再對接收到的雷達信號進行下變頻、多普勒調制及延時控制、上變頻及功率控制。但這種處理方法只適用于頻段比較固定、對相位不敏感的的雷達體制，如連續波雷達、單脈沖雷達、多普勒雷達等。對于脈沖頻率連續跳變，且需要利用不同脈沖間的相位變化量來測定目標距離的步進頻雷達，則無法使用這種傳統的雷達回波模擬方法來進行處理。

還有一種方式是，利用與雷達信號相參且同步跳變的調頻步進頻本振源，對接收到的雷達信號進行上、下變頻，完成了高分辨率一維距離像的模擬，但此種方法要求雷達提供跳頻同步脈沖，且要求雷達的跳頻方向恒定，例如，恒增或恒減，以控制FPGA和DDS產生相參且同步跳頻的調頻步進頻本振源。由于大部分步進頻體制的雷達在研制時，并不會預留跳頻同步脈沖的輸出接口，而且為進一步提高測速精度，現有步進頻雷達的跳頻方向多采用雙線性（先增大后減小或先減小后增大），這大大限制了此種模擬方式的應用范圍。另外步進頻雷達對實時性要求很高，回波模擬器在幾十納秒內就需要完成對當前脈沖信號載頻頻率的測量，進而根據載頻頻率計算出相應目標在當前時刻引起的回波相位變化量。在現有的步進頻雷達回波模擬方法中，大多采用DSP作為處理器，其實時性無法達到要求。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。

為達到上述目的，本發明一方面的實施例提出一種基于步進頻雷達的回波模擬方法，包括以下步驟：S1：設置目標的相關參數和反射系數并根據所述反射系數得到一維距離像模型；S2：接收毫米波步進頻雷達信號并通過下變頻單元對所述毫米波步進頻雷達信號下變頻到中頻頻段；S3：基帶信號處理單元對所述中頻頻段的中頻信號進行處理得到延時后的零中頻I/Q信號和I/Q形式的初始相位；S4：根據所述延時后的零中頻I/Q信號、I/Q形式的初始相位和一維距離像模型進行卷積和2倍IQ調制得到中頻頻段目標回波信號；以及S5：將所述中頻頻段目標回波信號進行轉換和兩級上變頻處理得到毫米波波段目標回波信號。

根據本發明實施例的方法，通過建立一維距離像模型以及采用正交變頻、IQ調制、卷積和兩級上下變頻，從而提高了實時性，同時擴大了應用范圍。

在本發明的一個實施例中，所述步驟S3具體包括：S31：AD轉換芯片對所述中頻頻段目標回波信號進行處理得到中頻信號；S32：對所述中頻信號進行正交變頻和FIR濾波2倍抽取處理得到零中頻I/Q信號；S33：對所述零中頻I/Q信號進行測頻和檢波處理并根據雷達調頻步進量得到中心頻率和數字化延時后的零中頻I/Q信號；以及S34：根據所述中心頻率得到每一個目標回波的多普勒頻率和I/Q形式的初始相位。

在本發明的一個實施例中，所述步驟S4具體包括：S41：根據所述數字化延時后的零中頻I/Q信號和所述I/Q形式的初始相位進行復乘得到實時相位調整后的目標回波信號；S42：根據所述實時相位調整后的目標回波信號和所述一維距離像模型進行卷積；以及S43：根據所述卷積結果進行2倍內插IQ調制得到中頻頻段目標回波信號。

在本發明的一個實施例中，所述步驟S5具體包括：S51：通過數字/模擬轉換芯片對所述中頻頻段目標回波信號進行轉換得到中頻目標回波模擬信號；以及S52：將所述中頻目標回波模擬信號進行兩級上變頻得到毫米波波段目標回波信號。

為達到上述目的，本發明另一方面的實施例提出一種基于步進頻雷達的回波模擬系統，包括設置模塊，用于設置目標的相關參數和反射系數并根據所述反射系數得到一維距離像模型；下變頻模塊，用于接收毫米波步進頻雷達信號并對所述毫米波步進頻雷達信號下變頻到中頻頻段；處理模塊，用于對所述中頻頻段的中頻信號進行處理得到延時后的零中頻I/Q信號和I/Q形式的初始相位；卷積模塊，用于根據所述延時后的零中頻I/Q信號、I/Q形式的初始相位和一維距離像模型進行卷積和2倍IQ調制得到中頻頻段目標回波信號；以及上變頻模塊，用于將所述中頻頻段目標回波信號進行轉換和兩級上變頻處理得到毫米波波段。