[發明專利]基于FPGA的箔條云雷達回波實時模擬方法

有效

• 申請號: 202011442329.5
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112578352B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 張民;張樹豪;李金星;江旺強;魏鵬博;聶丁
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S7/38;G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;李勇軍

本發明公開了一種基于FPGA的動態箔條云雷達回波模擬方法，主要解決現有技術模擬箔條云雷達回波可移植性差，且只模擬單發箔條云回波的問題。其通過模擬運行在FPGA平臺上，并對計算過程進行硬件優化來實現：1)計算箔條的初始姿態、每根箔條的初始直角坐標和每根箔條的雷達散射截面值；2)根據箔條高度計算得到大氣密度；3)計算出箔條在一個采樣時間點內的位移增量，進而計算出每根箔條的直角坐標；4)根據箔條位置的直角坐標與雷達坐標計算兩者距離，根據該距離和箔條雷達散射截面值計算箔條云的雷達信號回波，完成一個時間點的計算；重復2)～4)得到不同時刻箔條云的回波。本發明可移植性好，可用于模擬多發箔條云的雷達回波。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，尤其涉及一種雷達對箔條云的回波實時模擬方法，可用于獲得不同時刻箔條云中各個箔條的動態回波。

背景技術

箔條云是一種使用最為廣泛的無源干擾，由于它具有滯空時間長、作用面積大、回波強的特點，在防空、反艦等領域被廣泛應用。箔條云回波計算主要分為三個部分，分別是箔條運動擴散計算、箔條雷達散射截面計算和箔條回波計算。其運動擴散與箔條釋放平臺的箔條拋灑速度、拋灑方向、箔條所在環境的風力、空氣密度和粘度相關，是影響箔條的雷達回波特性的主要因素之一。箔條云內的箔條雷達散射截面統計值受箔條云內箔條總數、入射波頻率因素影響。其回波特性與雷達的工作體制以及工作波形有關。

在已有的技術中，大多數箔條云回波模擬都是基于PC平臺進行的。中國專利CN108020819A，公開了一種彈載雷達跟蹤到運動目標后的箔條云干擾回波模擬方法，該方法首先計算每個時刻的箔條云質心坐標，再求出每個距離門上的箔條數；然后得到單根箔條的天線增益、幅度、頻率，求得單根箔條的干擾調制值；最后通過疊加所有箔條的回波值得到整個箔條云的回波。此專利實施是基于電腦平臺，資源消耗大，系統結構復雜，此外只能對單發箔條云的回波進行仿真，不能對多發箔條的情況進行仿真。中國專利CN110850376A，公開了一種箔條干擾模擬方法及箔條干擾模擬器，該專利首先基于箔條電磁特性進行離線仿真，產生箔條干擾濾波器系數；之后在線產生具有箔條干擾特性的回波系數；最后產生箔條干擾模擬信號。此專利基于箔條的回波系數生成箔條回波，未考慮箔條的實際運動情況，不能準確反映箔條在空中擴散時雷達回波的變化情況；此外，基于電腦平臺的仿真資源消耗大、移動性較差。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種基于FPGA的箔條云雷達回波實時模擬方法，以在準確反映箔條云在空中運動擴散的條件下，實現對多發箔條的雷達回波進行仿真，并減小硬件資源消耗。

為實現上述目的，本發明包括如下步驟：

(1)計算箔條的初始姿態，包括原點到箔條的連線與正z軸之間的天頂角θ、箔條在xOy平面的投影線與正x軸之間的方位角箔條轉動角度ζ、水平擴散速度v，并將這些計算結果保存到RAM中；

(2)計算每個箔條的初始直角坐標Lx₀(i)、Ly₀(i)、Lz₀(i)，分別保存到RAM中，其中i為箔條的序號；

(3)計算每個箔條的雷達散射截面RCS值，把結果保存到RAM中；

(4)計算每條箔條所在高度z(i)處的大氣密度ρ(i)；

(5)計算每條箔條受力引起的三個方向上的位移增量dx₁(i)、dy₁(i)、dz₁(i)；

(6)計算箔條螺旋轉動引起的水平位移增量dx₂(i)、dy₂(i)；

(7)根據(5)得到的箔條位移增量和(6)得到的位移增量，計算本時間采樣點的箔條直角坐標x_t(i)、y_t(i)、z_t(i)；