[发明专利]一种高精度雷达目标回波实时模拟方法

说明书

本发明公开了一种高精度雷达目标回波实时模拟方法。使用本发明能够满足高精度测量雷达的距离延迟要求，实现高精度测量雷达目标回波的实时模拟。本发明在雷达发射信号中加入目标的距离延迟量以及目标的雷达散射截面积起伏特性，来实现对雷达目标回波的模拟，其中，针对距离延迟量，本发明采用“时域延迟+频域延迟”相结合的方法实现大范围高精度的距离延迟，分别在时域和频域实现粗延迟和精细延迟，结合了两者的优点，将精细延迟转换到信号频域中调制实现，从而实现高精度的距离延迟。此外，还提供了一种高精度的目标的雷达散射截面积起伏特性的计算方法。

技术领域

本发明涉及雷达回波模拟技术领域，具体涉及一种高精度雷达目标回波实时模拟方法。

背景技术

雷达通过发射电磁波，然后接收目标反射的回波信号，并进行检测处理，可以获得目标的距离、速度、角度及尺寸特征等信息。雷达具有全天时、全天候的优点，广泛应用于军事、民用的各个领域，如空间监视、精确制导、天气预报、交通航管等等。由雷达的工作原理可知，通过对雷达发射信号进行延迟、幅度、相位、多普勒、角度等调制可模拟产生雷达目标回波，从而可以在内场环境中对雷达系统的功能指标进行调试测试，相对于外场试验，具有成本低、方便灵活、可重复性好的优点，可大大提高雷达研制效率，节省研发经费。因此，雷达回波模拟器是雷达研制、生产过程中非常重要的测试设备。随着应用需求的推动及雷达技术的发展，雷达的测量精度不断提高，目标识别能力不断加强。因此，研究如何产生高精度、逼真的雷达目标回波模拟方法具有重要意义。目前，常用的回波模拟方法一般采用时域延迟法模拟目标的距离延迟，采用Swerling等统计模型模拟目标的RCS(雷达散射截面积)起伏特性。在数字域上，时域延迟法的延迟精度由信号的采样率决定，其精度一般无法满足高精度测量雷达的要求(高精度测量雷达要求距离延迟小于2ns)。Swerling模型虽然在统计意义上满足特定条件的目标RCS起伏规律，但无法真实地反映目标运动姿态变化与RCS的关系，也无法逼真的模拟复杂目标的散射特性。通常情况下，雷达是一个实时处理系统，目标状态是实时变化的，而目标回波是由雷达、目标及两者之间的电磁传播空间三者共同决定的，因此为了验证雷达在动态、变化的真实环境下工作性能，一般要求雷达目标回波模拟满足实时性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高精度雷达目标回波实时模拟方法，能够满足高精度测量雷达的距离延迟要求，实现高精度测量雷达目标回波的实时模拟。

本发明的高精度雷达目标回波实时模拟方法，在雷达发射信号中加入目标的距离延迟量以及目标的雷达散射截面积起伏特性，从而实现对雷达目标回波的模拟，其中，将距离延迟量分为时域粗延迟量和频域精细延迟量两部分，分别在频域进行频域精细延迟、时域进行时域粗延迟。

进一步的，所述频域精细延迟的延迟量由目标径向距离和最小时域延迟量决定，时域粗延迟的延迟量为目标径向距离与频域精细延迟量之差。

进一步的，包括如下步骤：

步骤1，将雷达发射信号进行模数转换和数字下变频，生成基带复信号；

步骤2，将基带复信号变换到频域，与包含频域精细延迟的频域调制系数以及包含目标散射特性的频域调制系数相乘，然后再变换到时域，进行多普勒调制；其中，包含频域精细延迟的频域调制系数H(f)为：

其中，f表示频率，c为光速；R_res＝mod(R,ΔR)，其中，mod()表示取余，R为目标径向距离，ΔR为最小时域延迟量，T_s为数据采样周期；

步骤3，将多普勒调制后的信号进行时域粗延迟；其中，所述时域粗延迟的延迟量R_t为：R_t＝R-R_res；

步骤4，将时域粗延迟后的信号进行数字上变频和数模转换，生成雷达回波模拟信号。