[發明專利]一種高精度雷達目標回波實時模擬方法

有效

• 申請號: 201710599129.2
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107479038B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 方秋均;劉國滿;王洋;邊小艷;金勝;黃璐;郭永強;孫斌
• 申請（專利權）人: 北京雷久科技有限責任公司
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗;仇蕾安

本發明公開了一種高精度雷達目標回波實時模擬方法。使用本發明能夠滿足高精度測量雷達的距離延遲要求，實現高精度測量雷達目標回波的實時模擬。本發明在雷達發射信號中加入目標的距離延遲量以及目標的雷達散射截面積起伏特性，來實現對雷達目標回波的模擬，其中，針對距離延遲量，本發明采用“時域延遲+頻域延遲”相結合的方法實現大范圍高精度的距離延遲，分別在時域和頻域實現粗延遲和精細延遲，結合了兩者的優點，將精細延遲轉換到信號頻域中調制實現，從而實現高精度的距離延遲。此外，還提供了一種高精度的目標的雷達散射截面積起伏特性的計算方法。

技術領域

本發明涉及雷達回波模擬技術領域，具體涉及一種高精度雷達目標回波實時模擬方法。

背景技術

雷達通過發射電磁波，然后接收目標反射的回波信號，并進行檢測處理，可以獲得目標的距離、速度、角度及尺寸特征等信息。雷達具有全天時、全天候的優點，廣泛應用于軍事、民用的各個領域，如空間監視、精確制導、天氣預報、交通航管等等。由雷達的工作原理可知，通過對雷達發射信號進行延遲、幅度、相位、多普勒、角度等調制可模擬產生雷達目標回波，從而可以在內場環境中對雷達系統的功能指標進行調試測試，相對于外場試驗，具有成本低、方便靈活、可重復性好的優點，可大大提高雷達研制效率，節省研發經費。因此，雷達回波模擬器是雷達研制、生產過程中非常重要的測試設備。隨著應用需求的推動及雷達技術的發展，雷達的測量精度不斷提高，目標識別能力不斷加強。因此，研究如何產生高精度、逼真的雷達目標回波模擬方法具有重要意義。目前，常用的回波模擬方法一般采用時域延遲法模擬目標的距離延遲，采用Swerling等統計模型模擬目標的RCS(雷達散射截面積)起伏特性。在數字域上，時域延遲法的延遲精度由信號的采樣率決定，其精度一般無法滿足高精度測量雷達的要求(高精度測量雷達要求距離延遲小于2ns)。Swerling模型雖然在統計意義上滿足特定條件的目標RCS起伏規律，但無法真實地反映目標運動姿態變化與RCS的關系，也無法逼真的模擬復雜目標的散射特性。通常情況下，雷達是一個實時處理系統，目標狀態是實時變化的，而目標回波是由雷達、目標及兩者之間的電磁傳播空間三者共同決定的，因此為了驗證雷達在動態、變化的真實環境下工作性能，一般要求雷達目標回波模擬滿足實時性。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種高精度雷達目標回波實時模擬方法，能夠滿足高精度測量雷達的距離延遲要求，實現高精度測量雷達目標回波的實時模擬。

本發明的高精度雷達目標回波實時模擬方法，在雷達發射信號中加入目標的距離延遲量以及目標的雷達散射截面積起伏特性，從而實現對雷達目標回波的模擬，其中，將距離延遲量分為時域粗延遲量和頻域精細延遲量兩部分，分別在頻域進行頻域精細延遲、時域進行時域粗延遲。

進一步的，所述頻域精細延遲的延遲量由目標徑向距離和最小時域延遲量決定，時域粗延遲的延遲量為目標徑向距離與頻域精細延遲量之差。

進一步的，包括如下步驟：

步驟1，將雷達發射信號進行模數轉換和數字下變頻，生成基帶復信號；

步驟2，將基帶復信號變換到頻域，與包含頻域精細延遲的頻域調制系數以及包含目標散射特性的頻域調制系數相乘，然后再變換到時域，進行多普勒調制；其中，包含頻域精細延遲的頻域調制系數H(f)為：

其中，f表示頻率，c為光速；R_res＝mod(R,ΔR)，其中，mod()表示取余，R為目標徑向距離，ΔR為最小時域延遲量，T_s為數據采樣周期；

步驟3，將多普勒調制后的信號進行時域粗延遲；其中，所述時域粗延遲的延遲量R_t為：R_t＝R-R_res；

步驟4，將時域粗延遲后的信號進行數字上變頻和數模轉換，生成雷達回波模擬信號。